RU2249625C1 - Сортовой прокат, круглый, из низколегированной стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей - Google Patents
Сортовой прокат, круглый, из низколегированной стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249625C1 RU2249625C1 RU2003137389/02A RU2003137389A RU2249625C1 RU 2249625 C1 RU2249625 C1 RU 2249625C1 RU 2003137389/02 A RU2003137389/02 A RU 2003137389/02A RU 2003137389 A RU2003137389 A RU 2003137389A RU 2249625 C1 RU2249625 C1 RU 2249625C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- hardenability
- diameter
- carbon
- iron
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сортовому прокату, круглому, из низкоуглеродистой борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей особо сложной формы. Задачей изобретения является обеспечение рациональных условий холодной объемной штамповки сложно-профильных высокопрочных крепежных деталей при одновременном обеспечении повышенных характеристик прокаливаемости стали. Для реализации поставленной задачи предложен сортовой прокат, выплавленный из легированной стали, содержащий углерод и легирующие элементы, имеющий заданные параметры металлургического качества, структуры, механических свойств, прокаливаемости и технологической пластичности, отличающийся тем, что сталь содержит следующие соотношения компонентов в мас.%: углерод 0.17-0.25, марганец 0.90-1.40, кремний 0.01-0.17, сера 0,005-0,020, хром 0.001-0.35, ванадий 0.001-0.07, никель 0.001-0,10, медь 0.001-0.10, молибден 0.001-0.10, титан 0.01-0.04, бор 0.0005-0.0050, алюминий 0.02-0.06, азот 0.005-0.015, кальций, 0.001-0.010, железо и неизбежные примеси остальное. Причем
максимальный балл загрязненности стали неметаллическими включениями по сульфидам, оксидам, силикатам и нитридам не превышает 3 балла по каждому виду включений, прокат имеет однородную сфероидизованную структуру по длине, состоящую из не менее 80% зернистого перлита, размер действительного зерна - 5-10 балл, диаметр проволоки составляет от 10 до 25 мм, имеет обезуглероженный слой не более 1.5% от диаметра, величину холодной осадки не менее 1/3 высоты, сквозную (90%) прокаливаемость в кругах диаметром до 19 мм, временное сопротивление разрыву не более 580 МПа, относительное удлинение не менее 18%, относительное сужение не менее 60%.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката, круглого, из низкоуглеродистой борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей особо сложной формы.
Известен сортовой прокат круглый из микролегированной стали, содержащей углерод и легирующие элементы, имеющей заданную структуру, например холоднодеформированный мартенсит, прочность на разрыв не менее 1800 МПа и диаметр проволоки составляет 0.1-0.5 мм [1].
Известен сортовой прокат, круглый из низкоуглеродистой борсодержащей стали, содержащей, мас.%: углерод 0.16-0.25%, кремний 0.13-0.32%, марганец 0.95-1.35%, бор 0.001-0.005%, титан 0.02-0.08%, хром 0.10-0.27%, медь 0.15-0.25%, ванадий 0.02-0.035%, молибден 0.06-0.17%, азот 0.004-0.006%, никель 0.08-0.025%, фосфор 0.025-0.040%, вольфрам 0.16-0.25% остальное железо [2]. Недостатком данной стали является ее низкая технологичность и неудовлетворительный уровень параметров конструктивной прочности при термоулучшении.
Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является сортовой прокат, круглый, из низкоуглеродистой борсодержащей стали, содержащей, мас.%: углерод 0.18-0.27%, кремний 0.20-0.42%, марганец 0.60-1.0%, хром 0.8-1.3%, никель 0.45-0.79%, бор 0.0005-0.003%, титан 0.02-0.05%, ванадий 0.01-0.06%. молибден 0.18-0.28%. цирконий 0.01-0.06%, кальций 0.001-0.008%, алюминий 0.005-0.025%, сера 0.010-0.060%. остальное железо, причем: Σ(Ti+V+Zr)=0.05-0.12% [3]. Недостатками известной в том, что при относительно высоким уровне вариации содержания углерода не учтен фактор защиты бора от связывания в нитриды, что не позволит получить повышенные характеристики прокаливаемости.
Задачей изобретения является обеспечение рациональных условий холодной объемной штамповки сложнопрофильных высокопрочных крепежных деталей при одновременном обеспечении однородных механических свойств по сечению проката и повышенных характеристик прокаливаемости стали.
Важнейшим требованием, предъявляемым к сортовому прокату, круглому, из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей особо сложной формы, является, с одной стороны, высокая технологическая пластичность и низкий коэффициент деформационного упрочнения в состоянии поставки и, с другой стороны, способность обеспечить заданный уровень потребительских свойств после завершающего термоупрочнения.
Поставленная задача решена тем, что известный сортовой прокат, круглый, из низкоуглеродистой борсодержащей стали, имеющий заданную структуру, временное сопротивление разрыву и твердость, согласно изобретению выполнен из стали, содержащей следующие соотношения компонентов, мас.%:
углерод 0.17-0.25
марганец 0.90-1.40
кремний 0.001-0.37
сера 0,005-0,020
хром 0.001-0.35
ванадий 0.001-0.07
никель 0,001-0,10
медь 0.001-0.10
молибден 0.001-0.10
титан 0.01-0.04
бор 0.0005-0.0050
алюминий 0.02-0.06
азот 0.005-0.015
кальций, 0.001-0.010
железо и
неизбежные примеси остальное
Причем:
Максимальный балл загрязненности стали неметаллическими включениями по сульфидам, оксидам, силикатам и нитридам не превышает 3 балла по каждому виду включений, прокат имеет однородную сфероидизованную структуру по длине, состоящую из не менее 80% зернистого перлита, размер действительного зерна - 5-10 балл, диаметр от 10 до 25 мм, имеет обезуглероженный слой не более 1.5% от диаметра, величину холодной осадки не менее 1/3 высоты, сквозную (90%) прокаливаемость в прокате с диаметром до 19 мм, временное сопротивление разрыву не более 580 МПа, относительное удлинение не менее 18%, относительное сужение не менее 60%.
Приведенные сочетания легирующих элементов (п.1) позволяют получить в готовом изделии (болт, гайка, шпилька диаметром до 23 мм), после термоулучшения (закалка от температуры не менее 920°С с последующим отпуском от температуры не ниже 620°С) однородную мелкодисперсную структуру мартенсита отпуска с благоприятным сочетанием характеристик прочности и пластичности.
Углерод и карбонитридообразующие элементы вводятся в композицию данной стали с целью обеспечения мелкодисперсной зеренной структуры, что позволит повысить как уровень ее прочности, так и обеспечить заданный уровень пластичности. При этом ванадий способствует также упрочнению стали при термоулучшении. Верхняя граница содержания углерода (0.25%) и ванадия (0.07%) обусловлена необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижняя - (соответственно 0.17%, 0.001%) - обеспечением требуемого уровня прочности данной стали.
Марганец, хром и молибден используются с одной стороны, как упрочнители твердого раствора, с другой стороны, как элементы существенно повышающие устойчивость переохлажденного аустенита и увеличивающие прокаливаемость стали. При этом верхний уровень содержания указанных элементов (соответственно 1.4% Мn, 0.35% Сr, 0.10% Мо) определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижний - (соответственно 0.90% Мn, 0.001% Сr, 0.001% Мо), необходимостью обеспечить требуемый уровень прочности и прокаливаемости стали.
Никель в заданных пределах (0,001-0,10) влияет на характеристики прокаливаемости и вязкости стали.
Кальций - элемент, модифицирующий неметаллические включения. Верхний предел, как и в случае серы. обусловлен необходимостью получения заданного уровня пластичности и вязкости стали, а нижний предел - вопросами технологичности производства.
Кремний относится к ферритообразующим элементам. Нижний предел по кремнию - 0.001% - обусловлен технологией раскисления стали. Содержание кремния выше 0.37% неблагоприятно скажется на характеристиках пластичности стали.
Сера определяет уровень пластичности стали. Верхний предел обусловлен необходимостью получения заданного уровня пластичности и вязкости стали, а нижний предел - вопросами технологичности производства.
Бор способствует резкому увеличению прокаливаемости стали. При этом верхний предел содержания бора определяется соображениями пластичности стали, а нижний - необходимостью обеспечения требуемого уровня прокаливаемости.
Медь усиливает влияние бора в стали. При этом нижний уровень ее содержания - 0.001%, определяется требованиями обеспечения заданного уровня пластичности стали. Верхний уровень - 0.10% обусловлен необходимостью обеспечить заданный уровень прокаливаемости стали.
Алюминий и титан используются в качестве раскислителей и обеспечивают защиту бора от связывания в нитриды, что способствует резкому повышению прокаливаемости стали. Так нижний уровень содержания данных элементов (0.02 и 0.01 соответственно) определяется требованием обеспечения прокаливаемости стали, а верхний уровень (0.06 и 0.03) требованием обеспечения заданного уровня пластичности стали.
Азот - элемент, участвующий в образовании карбонитридов, при этом нижний уровень его содержания (0.005%) определяется требованием обеспечения заданного уровня прочности, а верхний уровень (0.015%), - требованием обеспечения заданного уровня пластичности и прокаливаемости.
Для обеспечения полного связывания азота в нитриды типа TiN и AlN в результате протекания реакций:
[T]+[N]=TiN
[Al]+[N]=AlN
требуется выполнение следующего соотношения элементов: , в противном случае не обеспечивается защита бора от связывания его в нитриды и резко снижаются характеристики прокаливаемости стали.
Соотношение определяет условия сохранения в стали более 50% "эффективного" бора, что обеспечивает заданные характеристики прокаливаемости стали.
Следовательно, заявляемая совокупность признаков соответствует критерию "существенные отличия".
Ниже дан пример осуществления предлагаемого изобретения, не исключая других в объеме формулы изобретения.
Выплавка борсодержащих сталей производится в шахтной электропечи “Фукс”. Для гарантированного низкого содержания азота разработана специальная технология, включающая шихтовку плавки жидким чугуном до 40% от общего объема шихты. Окислительный период предусматривает высокие скорости окисления углерода в пределах 0,05-0,07%/мин. Электрический режим предусматривает отключение печи при содержании углерода на 0,2-0,4% выше нижнего предела по заданному, додувку по углероду производят без электродуги. Температура выпуска из печи 1640-1680°С. Ввод ферросплавов, обработка стали для удаления неметаллических включений производится на установке печь-ковш, оборудованной системой электроподогрева или химподогрева. Температура стали перед разливкой на 60°С выше температуры ликвидуса марки. Разливка стали производится в уширенную к верху изложницу. Масса слитка 7,85 т. Для обеспечения низкого содержания азота при разливке производится защита струи металла аргоном через специальное кольцевое устройство. Нагрев слитков в обжимном цехе производится в рекуперативных колодцах до температуры начала прокатки 1250-1270°С. Прокатка слитков производится на блюминге (стан 1300) и далее на непрерывном заготовочном стане на заготовку сечением 100×100 мм. Для снятия образовавшегося при нагреве слитков обезуглероженного слоя заготовки подвергаются абразивной зачистке. Затем производилась горячая прокатка полученной заготовки на проволочном стане 150 или мелкосортном стане 250 в диаметрах от 5,5 до 23 мм в мотках. Для обеспечения величины обезуглероженного слоя не более 1% от диаметра ограничен темп выдачи заготовок из печи не менее 100 т/час для стана 150 и не менее 56 т/час для стана 250. Температура начала прокатки заготовок 1220-1240°С для стана 250 и 1270-1290°С для стана 150. Горячую прокатку сортового проката заканчивают при температуре 1000-1050°С, далее ускоренное охлаждение до 880-900°С с последующим охлаждением на воздухе до 300°С и последующей смоткой в бунты.
В результате горячей прокатки получаем сортовой прокат диаметром 19 мм со структурой зернистого перлита (98%), обезуглероженный слой глубиной 0.15 мм, балл действительного зерна - 9, холодная осадка проволоки диаметром 19 мм на 70%, временным сопротивлением разрыву 560 МПа, относительное удлинение 20%, сужение 65%.
Соотношение
Ti=0.02%, N=0.007%, Al=0,03%
Внедрение предложенного изделия - сортового проката, круглого, из борсодержащей стали повышенной прокаливаемости обеспечивает получение непосредственно в потоке стана (без проведения дополнительного сфероидизирующего отжига) структуры сортового проката, гарантирующей рациональные условия холодной объемной штамповки сложнопрофильных высокопрочных крепежных деталей.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. RU 2177510 С2, С 21 D 8/06, 27.12.2001.
2. SU 1406208, С 22 С 38/54, 30.10.1986 г.
3. SU 768849, С 22 С 38/54, 06.03.1978 г. (прототип).
Claims (1)
- Сортовой прокат, круглый, выплавленный из легированной стали, содержащей углерод и легирующие элементы с заданными параметрами качества стали по неметаллическим включениям, структуры, механических свойств, прокаливаемоcти и технологической пластичности, отличающийся тем, что сталь содержит следующие соотношения компонентов, мас.%:Углерод 0,17-0,25Марганец 0,90-1,40Кремний 0,01-0,17Сера 0,005-0,020Хром 0,001-0,35Ванадий 0,001-0,07Никель 0,001-0,10Медь 0,001-0,10молибден 0,001-0,10Титан 0,01-0,04Бор 0,0005-0,0050Алюминий 0,02-0,06Азот 0,005-0,015Кальций 0,001-0,010Железо и неизбежные примеси Остальноепри выполнении соотношениймаксимальный балл загрязненности стали неметаллическими включениями по сульфидам, оксидам, силикатам и нитридам не превышает 3 балла по каждому виду включений, прокат имеет однородную сфероидизованную структуру по длине, состоящую из не менее 80% зернистого перлита, размер действительного зерна 5-10 баллов, диаметр от 10 до 25 мм, обезуглероженный слой не более 1,5% от диаметра, величину холодной осадки не менее 1/3 высоты, сквозную 90%-ную прокаливаемость проката с диаметром до 19 мм, временное сопротивление разрыву не более 580 МПа, относительное удлинение не менее 18%, относительное сужение не менее 60%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003137389/02A RU2249625C1 (ru) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Сортовой прокат, круглый, из низколегированной стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003137389/02A RU2249625C1 (ru) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Сортовой прокат, круглый, из низколегированной стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2249625C1 true RU2249625C1 (ru) | 2005-04-10 |
Family
ID=35611742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003137389/02A RU2249625C1 (ru) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Сортовой прокат, круглый, из низколегированной стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2249625C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524027C1 (ru) * | 2010-07-02 | 2014-07-27 | Тиссенкрупп Стил Юроп Аг | Холоднодеформируемая сталь повышенной прочности и состоящее из нее плоское изделие |
-
2003
- 2003-12-26 RU RU2003137389/02A patent/RU2249625C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524027C1 (ru) * | 2010-07-02 | 2014-07-27 | Тиссенкрупп Стил Юроп Аг | Холоднодеформируемая сталь повышенной прочности и состоящее из нее плоское изделие |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105886933B (zh) | 一种高抗回火软化性和高韧性的热作模具钢及其制造方法 | |
CN107208212B (zh) | 厚壁高韧性高强度钢板及其制造方法 | |
US6547890B2 (en) | Steel wire rod for cold forging and method for producing the same | |
WO2015162928A1 (ja) | ばね鋼及びその製造方法 | |
CN102242322B (zh) | 一种改进型40CrNiMo钢及其制备方法 | |
JP6819198B2 (ja) | 冷間鍛造調質品用圧延棒線 | |
CA3217486A1 (en) | Steel for high-temperature carburized gear shaft and manufacturing method for steel | |
JP4464486B2 (ja) | 高強度高靱性圧延形鋼とその製造方法 | |
CA2882361C (en) | Ferritic stainless steel with excellent oxidation resistance, good high temperature strength, and good formability | |
RU2338793C2 (ru) | Сортовой прокат из среднелегированной стали для холодной объемной штамповки | |
RU2249626C1 (ru) | Сортовой прокат, круглый, из среднеуглеродистой борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
RU2262539C1 (ru) | Сортовой прокат круглый из легированной стали для холодной объемной штамповки сложнопрофильных высокопрочных крепежных деталей | |
RU2249625C1 (ru) | Сортовой прокат, круглый, из низколегированной стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
RU2249624C1 (ru) | Сортовой прокат, круглый, из низколегированной стали для холодной объемной штамповки высокопрочных сложнопрофильных крепежных деталей | |
RU2249629C1 (ru) | Сортовой прокат, круглый, из среднеуглеродистой высокопластичной стали для холодной объемной штамповки сложнопрофильных крепежных деталей особо сложной формы | |
RU2249628C1 (ru) | Сортовой прокат, круглый, из низкоуглеродистой стали для холодной объемной штамповки сложнопрофильных крепежных деталей особо сложной формы | |
RU2249627C1 (ru) | Сортовой прокат, круглый, из микролегированной высокопластичной стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
RU2339705C2 (ru) | Сортовой прокат из низкоуглеродистой хромсодержащей стали для холодного выдавливания | |
RU2293770C2 (ru) | Пруток из среднеуглеродистой микролегированной стали | |
RU2238333C1 (ru) | Способ производства сортового проката из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
RU2336316C2 (ru) | Сортовой прокат круглый из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки | |
RU2238334C1 (ru) | Способ производства из непрерывнолитой заготовки сортового проката со сфероидизованной структурой из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
RU2237728C1 (ru) | Способ производства из непрерывнолитой заготовки сортового проката борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
RU2262538C1 (ru) | Сортовой прокат круглый из низкоуглеродистой высокопластичной стали для холодной объемной штамповки сложнопрофильных крепежных деталей особо сложной формы | |
RU2285056C2 (ru) | Пруток из среднеуглеродистой стали |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051227 |