RU2158320C1 - Low-hardening structural steel - Google Patents
Low-hardening structural steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2158320C1 RU2158320C1 RU99125102/02A RU99125102A RU2158320C1 RU 2158320 C1 RU2158320 C1 RU 2158320C1 RU 99125102/02 A RU99125102/02 A RU 99125102/02A RU 99125102 A RU99125102 A RU 99125102A RU 2158320 C1 RU2158320 C1 RU 2158320C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- hardening
- silicon
- manganese
- nickel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к разработке составов конструкционных сталей с пониженной прокаливаемостью, которые применяются при использовании метода объемно-поверхностной закалки. Метод объемно-поверхностной закалки стали (метод ОПЗ) разработан и получил промышленное применение в России для упрочнения ответственных, тяжелонагруженных деталей машин. The invention relates to the development of compositions of structural steels with reduced hardenability, which are used when using the method of volume-surface hardening. The method of volumetric-surface hardening of steel (the OPZ method) was developed and received industrial application in Russia for hardening critical, heavily loaded machine parts.
Метод ОПЗ имеет существенные технико-экономические преимущества пред известными, применяемыми в промышленности методами термического упрочнения:
1. Метод ОПЗ позволяет получить поверхностную, контурную закалку и одновременно упрочненную сердцевину на деталях сложной формы: шестернях, крестовинах и других с достижением рекордно высоких прочностных и служебных свойств по сравнению с другими методами упрочнения - цементацией, нитроцементацией, термическим улучшением и т.д.The SCR method has significant technical and economic advantages over the well-known thermal hardening methods used in industry:
1. The SCR method allows to obtain surface, contour hardening and at the same time hardened core on parts of complex shape: gears, crosses and others with achieving record high strength and service properties compared to other hardening methods - cementation, nitrocarburizing, thermal improvement, etc.
2. Метод ОПЗ позволяет успешно заменить указанные длительные и трудоемкие процессы термической обработки, при этом вместо легированных сталей применять специальные углеродистые стали пониженной прокаливаемости (стали "ПП"), что позволяет при производстве конструкционных сталей снижать расход легирующих элементов (ферросплавов) в 3-7 раз и уменьшать их стоимость на 30-50%. Кроме того, по сравнению с цементацией и термическим улучшением достигается экономия за счет уменьшения расхода энергоносителей и замены закалки деталей в масле закалкой быстро движущейся водой. 2. The SCR method allows you to successfully replace the specified long and labor-intensive processes of heat treatment, while instead of alloy steels use special carbon steels of low hardenability (PP steel), which allows the production of structural steels to reduce the consumption of alloying elements (ferroalloys) in 3-7 times and reduce their cost by 30-50%. In addition, compared to cementation and thermal improvement, savings are achieved by reducing energy consumption and replacing quenching of parts in oil by quenching with fast moving water.
3. Для ряда металлоемких деталей метод ОПЗ создает возможность снижать их массу (вес), например для рессор, на 25-30%. 3. For a number of metal-consuming parts, the SCR method makes it possible to reduce their mass (weight), for example for springs, by 25-30%.
4. При использовании метода ОПЗ достигается полная экологическая чистота процесса, так как используется только электронагрев и техническая вода без каких-либо добавок. 4. When using the SCR method, complete ecological purity of the process is achieved, since only electric heating and process water are used without any additives.
Метод ОПЗ основан на использовании специально созданных для этого процесса сталей, прокаливаемость которых согласована с размерами рабочего сечения деталей так, чтобы поверхностный слой детали при охлаждении быстро движущейся водой закаливался на структуру мартенсита (HRC≈60), а сердцевина - на структуру тростита и сорбита (HRC = 30 - 45). The SCR method is based on the use of steels specially created for this process, the hardenability of which is consistent with the dimensions of the working section of the parts so that the surface layer of the part when quenched by rapidly moving water is quenched on the martensite structure (HRC≈60), and the core on the structure of trostite and sorbitol ( HRC = 30 - 45).
Для деталей с небольшими размерами рабочего сечения - с диаметром или толщиной до 20 мм (шестерни среднего модуля, крестовины, рессоры и другие) стали для метода ОПЗ должны иметь прокаливаемость более низкую, чем прокаливаемость стандартных углеродистых конструкционных сталей (которые, как известно, имеют наиболее низкую прокаливаемость из всех конструкционных сталей). Поэтому такие стали для процесса ОПЗ получили название "стали пониженной прокаливаемости" (стали "ПП"). For parts with small working section sizes - with a diameter or thickness of up to 20 mm (middle module gears, crosses, springs and others), the steel for the SCR method should have a hardenability lower than that of standard carbon structural steels (which are known to have the most low hardenability of all structural steels). Therefore, such steels for the OPZ process are called "steels of low hardenability" (steel "PP").
Прокаливаемость таких сталей, характеризуемая величиной "идеального критического диаметра", величина которого находится в пределах от 8 до 16 мм. The hardenability of such steels, characterized by the value of the "ideal critical diameter", the value of which is in the range from 8 to 16 mm.
Такие стали применяются для выполнения процесса ОПЗ на шестернях среднего модуля (от 4 до 12 мм), крестовинах, рессорах, пружинах и других деталях с небольшим размером их рабочего сечения. Примером таких сталей является сталь 58 (55ПП), которая по ГОСТ 1050-74 содержит компоненты в следующем соотношении в мас.%:
углерод - 0,55 - 0,63
кремний - 0,10 - 0,30
марганец - не более 0,20
хром - не более 0,15
сера - не более 0,040
фосфор - не более 0,035
медь - не более 0,25
никель - не более 0,25
мышьяк - не более 0,08
железо - остальное
(Марочник сталей и сплавов. П/р В.Г. Сорокина, М., Машиностроение, 1989, стр. 78-79).Such steels are used to perform the SCR process on the gears of the middle module (from 4 to 12 mm), crosspieces, springs, springs and other details with a small size of their working section. An example of such steels is steel 58 (55PP), which according to GOST 1050-74 contains components in the following ratio in wt.%:
carbon - 0.55 - 0.63
silicon - 0.10 - 0.30
Manganese - not more than 0.20
chrome - no more than 0.15
sulfur - no more than 0,040
phosphorus - not more than 0.035
copper - no more than 0.25
nickel - no more than 0.25
arsenic - not more than 0.08
iron - the rest
(Marochnik of steels and alloys. P / r V.G. Sorokina, M., Engineering, 1989, pp. 78-79).
После закалки методом ОПЗ достигается твердость поверхностного слоя HRC 58-59, а сердцевины HRC 26-28 при величине критического диаметра 6,5 - 19,0 мм. Однако для достижения более высоких прочностных и служебных свойств деталей, упрочняемых процессом ОПЗ, крайне важным является достижение в термически обработанных деталях так называемого сверхмелкого зерна закаленной стали величиной 11- 12 баллов по стандартной шкале (при этом средняя площадь зерна 60-30 мкм2; в то время как при традиционных методах термообработки достигается зерно величиной 7-8 баллов, то есть площадью 1000-500 мкм2). Таким образом в первом случае зерно мельче в среднем в 15-20 раз.After quenching by the SCR method, the hardness of the surface layer is HRC 58-59, and the core HRC is 26-28 with a critical diameter of 6.5 - 19.0 mm. However, to achieve higher strength and service properties of parts hardened by the SCR process, it is extremely important to achieve in heat-treated parts the so-called ultrafine hardened steel grains of 11-12 points on a standard scale (with an average grain area of 60-30 μm 2 ; while with traditional methods of heat treatment, a grain of 7-8 points is achieved, that is, an area of 1000-500 microns 2 ). Thus, in the first case, the grain is finer on average 15-20 times.
Наиболее близким аналогом изобретения является конструкционная сталь пониженной прокаливаемости по авторскому свидетельству СССР N 128482 от 31.10.59, содержащая компоненты в следующем соотношении в мас.%:
углерод - 0,4 - 1,2
марганец - не более 0,20
кремний - не более 0,3
хром - не более 0,3
никель - не более 0,25
титан - не более 0,5
железо - остальное
Опыт показывает, что у такой стали свойства пониженной прокаливаемости и склонность к росту зерна имеют разброс от плавки к плавке, что требует для каждой плавки корректировки режима нагрева при закалке и термической обработки.The closest analogue of the invention is structural steel of low hardenability according to the copyright certificate of the USSR N 128482 from 10.31.59, containing components in the following ratio in wt.%:
carbon - 0.4 - 1.2
Manganese - not more than 0.20
silicon - not more than 0.3
chrome - no more than 0.3
nickel - no more than 0.25
titanium - not more than 0.5
iron - the rest
Experience shows that in such steel the properties of reduced hardenability and a tendency to grain growth have a spread from smelting to smelting, which requires adjustment of the heating mode for hardening and heat treatment for each smelting.
Эти недостатки устраняются настоящим изобретением. These disadvantages are eliminated by the present invention.
Техническим результатом изобретения является достижение гарантированной стабильности свойств пониженной прокаливаемости и получение "сверхмелкого" зерна закаленной стали величиной на уровне 11-12 баллов при закалке с температур в диапазоне от Ac3 до Ac3 + 100oC.The technical result of the invention is to achieve guaranteed stability of low hardenability properties and to obtain "ultrafine" grain of hardened steel with a value of 11-12 points when hardening from temperatures in the range from Ac 3 to Ac 3 + 100 o C.
Технический результат достигается тем, что предложенная конструкционная сталь пониженной прокаливаемости содержит компоненты в следующем соотношении в мас.%:
углерод - 0,40 - 0,85
марганец - не более 0,20
кремний - не более 0,20
хром - не более 0,10 - никель - не более 0,10
медь - не более 0,10
алюминий - 0,03 - 0,10
титан - 0,06 - 0,12
ванадий - не более 0,40
железо - остальное
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The technical result is achieved by the fact that the proposed structural steel of low hardenability contains components in the following ratio in wt.%:
carbon - 0.40 - 0.85
Manganese - not more than 0.20
silicon - not more than 0.20
chrome - not more than 0.10 - nickel - not more than 0.10
copper - no more than 0.10
aluminum - 0.03 - 0.10
titanium - 0.06 - 0.12
vanadium - not more than 0.40
iron - the rest
The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1
Произведена выплавка стали заявленного состава в трех диапазонах, условно обозначенных как 62ПП1, 62ПП2 и 62ПП3, с получением сталей, предназначенных для рессорных листов толщиной 11 и 14 мм. Соотношение компонентов в стали 62ПП1, 62ПП2 и 62ПП3 приведено в таблице 1.Example 1
Steel of the claimed composition was smelted in three ranges, conventionally designated as 62PP1, 62PP2 and 62PP3, to produce steels intended for spring sheets with a thickness of 11 and 14 mm. The ratio of components in steel 62PP1, 62PP2 and 62PP3 are given in table 1.
При закалке полученных образцов глубина закалки составила величину от 0,12 до 0,2 от толщины листа. When hardening the obtained samples, the hardening depth was from 0.12 to 0.2 of the sheet thickness.
Плавка 62ПП1, проведенная без кремния, потенциально дает возможность получения более мелкого и устойчивого зерна при закалке и больший запас вязкости закаленной стали, чем стали с кремнием. Melting 62PP1, carried out without silicon, potentially makes it possible to obtain a finer and more stable grain during hardening and a larger viscosity reserve of hardened steel than steel with silicon.
Пример 2
Плавка 62ПНП (предельно низкой прокаливаемости) имеет максимально низкое содержание марганца и кремния, а также элементов- примесей - хрома, никеля и меди. Эта сталь предназначается для испытания рессорных листов толщиной 8-10 мм, на которых обеспечивается глубина закалки в пределах 0,15-0,20 от толщины листа. Полученная сталь может быть также опробована на других деталях с тонким рабочим сечением, например на шестернях модуля от 4 мм. См. таблицу 1.Example 2
Melting 62PNP (extremely low hardenability) has the lowest possible content of manganese and silicon, as well as impurity elements - chromium, nickel and copper. This steel is intended for testing spring sheets with a thickness of 8-10 mm, on which a hardening depth of 0.15-0.20 of the sheet thickness is provided. The resulting steel can also be tested on other parts with a thin working section, for example, on gears of a module from 4 mm. See table 1.
Пример 3
Плавка 62ПП4 дала сталь, имеющую больший уровень прокаливаемости, чем все предыдущие варианты. Она предназначается для рессорных листов толщиной 16 и 18 мм. Этот вариант дает глубину закалки от 0,12 до 0,17 от толщины листа. Состав приведен в таблице 1.Example 3
Melting 62PP4 yielded steel having a higher level of hardenability than all previous options. It is intended for spring sheets with a thickness of 16 and 18 mm. This option gives a hardening depth of 0.12 to 0.17 of the sheet thickness. The composition is shown in table 1.
Пример 4
Вариант стали 80ПП1 с содержанием углерода 0,8% предназначается для испытания тонких рессорных листов толщиной от 10 мм и больше, с целью достижения более высокой усталостной прочности, что было показано при испытаниях на КАМАЗе пробных плавок такого типа и с таким же содержанием углерода. Состав стали 80ПП1 приведен в таблице 1.Example 4
A variant of steel 80PP1 with a carbon content of 0.8% is intended for testing thin spring sheets with a thickness of 10 mm or more, in order to achieve higher fatigue strength, which was shown during tests at KAMAZ with trial melts of this type and with the same carbon content. The composition of steel 80PP1 is given in table 1.
Общее замечание, относящееся ко всем приведенным в примерах вариантам стали повышенной прокаливаемости, состоит в том, что эти варианты стали "ПП" могут быть успешно применены не только для рессорных листов, но также для широкого круга ответственных тяжелонагруженных деталей машин: цилиндрических и конических шестерен и зубчатых колес, крестовин, поршневых пальцев, шаровых пальцев, подшипников качения и других. A general remark that applies to all the examples of high hardenability steel given in the examples is that these PP steel options can be successfully applied not only to spring sheets, but also to a wide range of critical heavy-loaded machine parts: spur and bevel gears and gears, crosses, piston fingers, spherical fingers, rolling bearings and others.
В зависимости от размеров рабочих сечений деталей могут быть выбраны необходимый уровень прокаливаемости и вариант стали. Соответствующие расчеты прокаливаемости стали по ее химическому составу и величины глубины закалки, получаемые в закаленных деталях, детально разработаны и применяются на практике. Depending on the dimensions of the working sections of the parts, the necessary hardenability level and steel option can be selected. Corresponding calculations of the hardenability of steel according to its chemical composition and the values of the hardening depth obtained in hardened parts are developed in detail and applied in practice.
Claims (1)
Углерод - 0,40 - 0,85
Марганец - Не более 0,20
Кремний - Не более 0,20
Хром - Не более 0,10
Никель - Не более 0,10
Медь - Не более 0,10
Алюминий - 0,03 - 0,10
Титан - 0,06 - 0,12
Ванадий - Не более 0,40
Железо - ОстальноеStructural steel of low hardenability containing carbon, manganese, silicon, chromium, nickel, titanium and iron, characterized in that it additionally contains copper, aluminum and vanadium in the following ratio, wt.%:
Carbon - 0.40 - 0.85
Manganese - Not more than 0.20
Silicon - Not more than 0.20
Chrome - No more than 0.10
Nickel - Not more than 0.10
Copper - Not more than 0.10
Aluminum - 0.03 - 0.10
Titanium - 0.06 - 0.12
Vanadium - Not more than 0.40
Iron - Else
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99125102/02A RU2158320C1 (en) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Low-hardening structural steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99125102/02A RU2158320C1 (en) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Low-hardening structural steel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2158320C1 true RU2158320C1 (en) | 2000-10-27 |
Family
ID=20227497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99125102/02A RU2158320C1 (en) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Low-hardening structural steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2158320C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7507303B2 (en) | 2004-09-08 | 2009-03-24 | Arvinmeritor Technology, Llc | Carbonitrided low manganese carbon steel alloy driveline component |
RU2450079C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-05-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-Производственная Компания Технология машиностроения и Объемно-поверхностная закалка" (ЗАО "НПК Техмаш и ОПЗ") | Structural steel for volume-surface hardening |
RU2450060C1 (en) * | 2010-12-31 | 2012-05-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-Производственная Компания Технология машиностроения и Объемно-поверхностная закалка" (ЗАО "НПК Техмаш и ОПЗ") | Method of thermal treatment of parts from structural steel of lower and regulated hardenability |
US8388767B2 (en) | 2004-09-08 | 2013-03-05 | Arvinmeritor Technology, Llc | Carbonitriding low manganese medium carbon steel |
RU2553764C1 (en) * | 2014-03-31 | 2015-06-20 | Государственное Научное Учреждение "Объединенный Институт Машиностроения Национальной Академии Наук Беларуси" | Nitrated steel for gear wheels |
RU2568405C2 (en) * | 2013-11-06 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Коммерческий центр "РИЦ" | Steel with reduced hardenability for coil springs with rod diameter from 24 to below 27 mm and spring made out of it |
RU209264U1 (en) * | 2021-09-06 | 2022-02-10 | Сергей Иванович Никитин | FRICTION BEARING |
-
1999
- 1999-11-29 RU RU99125102/02A patent/RU2158320C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МАРОЧНИК СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ п/р СОРОКИНА В.Г. - М.: Машиностроение, 1989, с.78 - 79. Сталь 58, 55 пп. * |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7507303B2 (en) | 2004-09-08 | 2009-03-24 | Arvinmeritor Technology, Llc | Carbonitrided low manganese carbon steel alloy driveline component |
US8388767B2 (en) | 2004-09-08 | 2013-03-05 | Arvinmeritor Technology, Llc | Carbonitriding low manganese medium carbon steel |
RU2450060C1 (en) * | 2010-12-31 | 2012-05-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-Производственная Компания Технология машиностроения и Объемно-поверхностная закалка" (ЗАО "НПК Техмаш и ОПЗ") | Method of thermal treatment of parts from structural steel of lower and regulated hardenability |
WO2012091613A1 (en) * | 2010-12-31 | 2012-07-05 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственная Компания Технология Машиностроения И Объёмно-Поверхностная Закалка" (Зао "Нпк Техмаш И Опз") | Method for the heat treatment of components made of structural steel of reduced and regulated hardenability |
RU2450079C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-05-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-Производственная Компания Технология машиностроения и Объемно-поверхностная закалка" (ЗАО "НПК Техмаш и ОПЗ") | Structural steel for volume-surface hardening |
WO2012125063A1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-09-20 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственная Компания Технология Машиностроения И Объёмно-Поверхностная Закалка" (Зао "Нпк Техмаш И Опз") | Structural steel for combined surface and bulk hardening |
US20160017468A1 (en) * | 2011-03-11 | 2016-01-21 | Anatoliy Alexeevich Kuznetsov | Structural Steel For Through-Surface Hardening |
RU2568405C2 (en) * | 2013-11-06 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Коммерческий центр "РИЦ" | Steel with reduced hardenability for coil springs with rod diameter from 24 to below 27 mm and spring made out of it |
RU2553764C1 (en) * | 2014-03-31 | 2015-06-20 | Государственное Научное Учреждение "Объединенный Институт Машиностроения Национальной Академии Наук Беларуси" | Nitrated steel for gear wheels |
RU209264U1 (en) * | 2021-09-06 | 2022-02-10 | Сергей Иванович Никитин | FRICTION BEARING |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5064060B2 (en) | Steel wire for high-strength spring, high-strength spring, and manufacturing method thereof | |
JP5123335B2 (en) | Crankshaft and manufacturing method thereof | |
JP3995904B2 (en) | Method for producing inner ring for constant velocity joint excellent in workability and strength | |
JP5608145B2 (en) | Boron-added steel for high strength bolts and high strength bolts with excellent delayed fracture resistance | |
CN101910440A (en) | Wire rods having superior strength and ductility for drawing and method for manufacturing the same | |
JP2006213951A (en) | Steel for carburized component excellent in cold workability, preventing coarsening of crystal grains in carburizing impact resistance and impact fatigue resistance | |
KR20190031446A (en) | Precipitation hardening steel and its manufacture | |
RU2158320C1 (en) | Low-hardening structural steel | |
JPH0790363A (en) | Production of machine structural part excellent in mechanical strength | |
JP2894184B2 (en) | Steel for soft nitriding | |
JP4450217B2 (en) | Non-tempered steel for soft nitriding | |
JP2002332543A (en) | High strength stainless steel for metal gasket having excellent fatigue performance and high temperature setting resistance and production method therefor | |
JP5463955B2 (en) | Carburizing steel with excellent cold workability | |
JP2012001794A (en) | Steel for element of belt-type cvt, and element made of the same | |
JP5131770B2 (en) | Non-tempered steel for soft nitriding | |
JP4526440B2 (en) | Soft nitriding steel and soft nitriding parts | |
JPH07216497A (en) | Steel sheet or steel sheet parts with high fatigue strength and their production | |
WO2008075889A1 (en) | Ultra high strength carburizing steel with high fatigue resistance | |
WO2002044435A1 (en) | Steel for carburization and carburized gear | |
JP3059318B2 (en) | Manufacturing method of high fatigue strength hot forgings | |
JP3492550B2 (en) | Corrosion resistant steel for induction hardening | |
JPH0379739A (en) | High strength and high toughness spheroidal graphite cast iron | |
JPS5916950A (en) | Soft-nitriding steel | |
JPH02179841A (en) | Non-heattreated steel for induction hardening and its manufacture | |
JPH04160135A (en) | Steel for carburization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060125 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181130 |