RU2249626C1 - Сортовой прокат, круглый, из среднеуглеродистой борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей - Google Patents
Сортовой прокат, круглый, из среднеуглеродистой борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249626C1 RU2249626C1 RU2003137390/02A RU2003137390A RU2249626C1 RU 2249626 C1 RU2249626 C1 RU 2249626C1 RU 2003137390/02 A RU2003137390/02 A RU 2003137390/02A RU 2003137390 A RU2003137390 A RU 2003137390A RU 2249626 C1 RU2249626 C1 RU 2249626C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- diameter
- hardenability
- carbon
- iron
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката, круглого, из среднеуглеродистой борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей особо сложной формы. Техническим результатом изобретения является обеспечение рациональных условий холодной объемной штамповки сложнопрофильных высокопрочных крепежных деталей при одновременном обеспечении повышенных характеристик прокаливаемости стали. Для реализации технического результата сортовой прокат, выплавленный из легированной стали, содержащей следующее соотношение компонентов в мас.%:
углерод 0.28-0.35
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
молибден 0.001-0.10
никель 0.001-0.10
ниобий 0.005-0.02
титан 0.01-0.04
бор 0.0005-0.0050
алюминий 0.02-0.06
азот 0.005-0.015
железо и
неизбежные примеси остальное,
при выполнении соотношений
12/C-Mn/0.055≤2,0; 500×(Ti/24-N/7)+0.2≥0;
40≥С/0.01+В/0.001≥0.33, 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, обезуглероженный слой не более 1.5% от диаметра, величину холодной осадки не менее 1/3 высоты, сквозную прокаливаемость в кругах диаметром до 23 мм, временное сопротивление разрыву не более 640 МПа, относительное удлинение не менее 18%, относительное сужение не менее 55%.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката, круглого, из среднеуглеродистой 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 среднеуглеродистой 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 близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является сортовой прокат, круглый, из среднеуглеродиcтой 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]. Недостатки известной стали 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 среднеуглеродистой борсодержащей стали, имеющий заданную структуру, временное сопротивление разрыву и твердость, согласно изобретению выполнен из стали, содержащей следующие соотношения компонентов в мас.%:
углерод 0.28-0.35
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
молибден 0.001-0.10
никель 0.001-0.10
ниобий 0.005-0.02
титан 0.01-0.04
бор 0.0005-0.0050
алюминий 0.02-0.06
азот 0.005-0.015
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 23 мм, временное сопротивление разрыву не более 640 МПа, относительное удлинение не менее 18%, относительное сужение не менее 55%.
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 ниобий управляет процессами в аустенитной области (определяет склонность к росту зерна аустенита, стабилизирует структуру при термомеханической обработке, повышает температуру рекристаллизации и, как следствие, влияет на характер γ-α- превращения), в то время как влияние ванадия проявляется при температурах ниже A1, так как именно в этой области находится интервал интенсивного выделения карбонитрида ванадия. Ванадий способствует также упрочнению стали при термоулучшении. Верхняя граница содержания углерода (0.35%), ванадия (0.07%) и ниобия (0.02%) обусловлена необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижняя - (соответственно 0.28%, 0.001% и 0.005%) - обеспечением требуемого уровня прочности данной стали.
Марганец, молибден и хром 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, 0.10% Мо, 0.35% Сr) определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижний - (соответственно 0.90% Мn, 0.001% Мо, 0.001% Сr) необходимостью обеспечить требуемый уровень прочности и прокаливаемости стали.
Никель в заданных пределах (0.001-0.10%) влияет на характеристики прокаливаемости и вязкости стали.
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.
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 для алюминия и титана) определяется требованием обеспечения прокаливаемости стали, а верхний уровень (0.06 и 0,04) - 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:
[Ti]/+[N]=TiN
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.
Соотношение определяет условия обеспечивает заданного уровня характеристик прокаливаемости стали и параметры технологичности.
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 уширенные кверху изложницы. 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 21 мм со структурой зернистого перлита (99%), обезуглероденный слой глубиной 0.22 мм, балл действительного зерна - 9, холодная осадка проволоки диаметром 21 мм на 70%, временным сопротивлением разрыву 600 МПа, относительное удлинение 19%, сужение 65%.
Соотношение
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, C 22 C 38/54, 30.10.1986 г.
3. SU 768849, C 22 C 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, прокаливаемости и технологической пластичности, отличающийся тем, что сталь содержит следующие соотношения компонентов в мас.%:Углерод 0,28-0,35Марганец 0,90-1,40Кремний 0,001-0,37Сера 0,005-0,020Хром 0,001-0,35Ванадий 0,001-0,07Молибден 0,001-0,10Никель 0,001-0,10Ниобий 0,005-0,02Титан 0,01-0,04Бор 0,0005-0,0050Алюминий 0,02-0,06Азот 0,005-0,015Железо 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 проката, величину холодной осадки не менее 1/3 высоты, сквозную прокаливаемость 90% проката с диаметром до 23 мм, временное сопротивление разрыву не более 640 МПа, относительное удлинение не менее 18%, относительное сужение не менее 55%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003137390/02A RU2249626C1 (ru) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Сортовой прокат, круглый, из среднеуглеродистой борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003137390/02A RU2249626C1 (ru) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Сортовой прокат, круглый, из среднеуглеродистой борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2249626C1 true RU2249626C1 (ru) | 2005-04-10 |
Family
ID=35611743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003137390/02A RU2249626C1 (ru) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | Сортовой прокат, круглый, из среднеуглеродистой борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2249626C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2479644C1 (ru) * | 2012-02-29 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Металлургический завод имени А.К. Серова" | Прокат сортовой горячекатаный в прутках, круглый |
RU2479645C1 (ru) * | 2012-02-29 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Металлургический завод имени А.К. Серова" | Сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый |
CN117187687A (zh) * | 2023-08-18 | 2023-12-08 | 江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司 | 一种高性能螺栓用钢及其生产方法 |
-
2003
- 2003-12-26 RU RU2003137390/02A patent/RU2249626C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2479644C1 (ru) * | 2012-02-29 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Металлургический завод имени А.К. Серова" | Прокат сортовой горячекатаный в прутках, круглый |
RU2479645C1 (ru) * | 2012-02-29 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Металлургический завод имени А.К. Серова" | Сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый |
CN117187687A (zh) * | 2023-08-18 | 2023-12-08 | 江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司 | 一种高性能螺栓用钢及其生产方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107208212B (zh) | 厚壁高韧性高强度钢板及其制造方法 | |
US20020040744A1 (en) | Steel wire rod for cold forging and method for producing the same | |
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 | |
CN104928576A (zh) | 260-330MPa级低合金高强钢的生产方法 | |
JP4464486B2 (ja) | 高強度高靱性圧延形鋼とその製造方法 | |
EP3168319B1 (en) | Microalloyed steel for heat-forming high-resistance and high-yield-strength parts | |
CA2882361C (en) | Ferritic stainless steel with excellent oxidation resistance, good high temperature strength, and good formability | |
EP3333277B1 (en) | High-strength low-alloy steel with high resistance to high-temperature oxidation | |
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 | |
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 | |
RU2339705C2 (ru) | Сортовой прокат из низкоуглеродистой хромсодержащей стали для холодного выдавливания | |
RU2249625C1 (ru) | Сортовой прокат, круглый, из низколегированной стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
RU2249627C1 (ru) | Сортовой прокат, круглый, из микролегированной высокопластичной стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
RU2336316C2 (ru) | Сортовой прокат круглый из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки | |
RU2238333C1 (ru) | Способ производства сортового проката из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
RU2293770C2 (ru) | Пруток из среднеуглеродистой микролегированной стали | |
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 |