RU2397270C2 - Spring steel, procedure for fabrication of spring out of this steel ans spring out of this steel - Google Patents

Spring steel, procedure for fabrication of spring out of this steel ans spring out of this steel Download PDF

Info

Publication number
RU2397270C2
RU2397270C2 RU2008128865/02A RU2008128865A RU2397270C2 RU 2397270 C2 RU2397270 C2 RU 2397270C2 RU 2008128865/02 A RU2008128865/02 A RU 2008128865/02A RU 2008128865 A RU2008128865 A RU 2008128865A RU 2397270 C2 RU2397270 C2 RU 2397270C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
traces
spring
content
fatigue
Prior art date
Application number
RU2008128865/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008128865A (en
Inventor
Нао ЁСИХАРА (JP)
Нао ЁСИХАРА
Казухиса КАВАТА (JP)
Казухиса КАВАТА
Жюли МУГЕН (FR)
Жюли МУГЕН
Жак ЛАНГИЙОМ (FR)
Жак ЛАНГИЙОМ
Original Assignee
Аскометаль
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Аскометаль filed Critical Аскометаль
Publication of RU2008128865A publication Critical patent/RU2008128865A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2397270C2 publication Critical patent/RU2397270C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/065Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/02Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for springs
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/004Dispersions; Precipitations

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Wire Processing (AREA)
  • Springs (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy. ^ SUBSTANCE: invention refers to ferrous metallurgy, particularly to fabricating spring steel. In a converter or electric furnace there is melted liquid steel containing the following elements, wt %: carbon 0.45 - 0.70, silicon 1.65 - 2.50, manganese 0.20-0.75, chromium 0.60 - 2, nickel 0.15 - 1, molybdenum (traces) - 1.0, vanadium 0.003 - 0.8, copper 0.10 - 1, titanium 0.020 - 0.2, niobium (traces) - 0.2, aluminium 0.002 - 0.050, phosphorus (traces) - 0.015, sulphur (traces) - 0.015, oxygen (traces) - 0.0020, nitrogen 0.0020 - 0.0110, iron and associated impurities at melting - the rest. Steel is cast and there are produced blooms, ingots or flat bars. During their solidification or after it they are cooled at rate 0.3C/s within the range 1450 - 1300C. The said blooms, ingots or flat bars are rolled at temperature 1200 - 800C per one or two cycles of heating and rolling. Rods, rolled bars, work-pieces or springs made out of them are subject to austenisation within the range 850 - 1000C and to successive quenching in water, polymer or oil and tempering at 300 - 550C to strengthen steel to 55 HRC or more and to maximal dimension of nitrides or carbonitrides of titanium at depth 1.5 mm 0.5 mm from surface of rod, rolled bar, work-piece or spring with cross section of 100 mm2 area constituting 20 mcm or less. Also the said dimension is a value of square root of surface area of the said inclusions, shape of which is taken as square. ^ EFFECT: steel possesses upgraded tensile strength and durability, fatigue strength in air and in corrosion medium and high resistance to cyclic fatigue softening. ^ 5 cl, 4 tbl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к пружинным сталям.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to spring steels.

Как правило, с ростом усталостных нагружений в пружинах постоянно возрастают требуемые для них твердость и предел прочности при растяжении. В результате повышается склонность к разрушению в местах дефектов, таких, как включения или поверхностные дефекты, образовавшиеся в процессе изготовления пружин, и ограничивается усталостная прочность. Однако применяемые в условиях сильной коррозии пружины, например, такие, как подвесные, должны обладать такими усталостными свойствами в коррозионной среде, которые являются, по меньшей мере, эквивалентными или даже более высокими, так как для них применяются стали с высокой твердостью и прочностью при растяжении. Следовательно, такие пружины имеют склонность разрушаться в местах дефектов непосредственно во время циклов усталостной нагрузки на воздухе, а также позже во время циклов усталостной нагрузки в коррозионной среде. В частности, при коррозионной усталости дефекты могут проявляться на фигурах травления. Кроме того, при возрастании прилагаемых нагрузок становится труднее увеличивать усталостную долговечность в коррозионной среде или поддерживать ее на эквивалентном уровне, поскольку последствия от концентрации напряжений на фигурах травления, на дефектах поверхности пружин, образовавшихся, возможно, во время их навивки или на других этапах их изготовления, или на неметаллических включениях, становятся более критическими с ростом твердости пружины.As a rule, with the growth of fatigue loads in springs, the required hardness and tensile strength constantly increase. As a result, the tendency to fracture at the places of defects, such as inclusions or surface defects formed during the manufacturing of springs, is increased, and fatigue strength is limited. However, springs used in conditions of severe corrosion, for example, such as suspension springs, must have such fatigue properties in a corrosive environment that are at least equivalent or even higher, since they use steels with high hardness and tensile strength . Therefore, such springs tend to break at defect sites directly during fatigue load cycles in air, and also later during fatigue load cycles in a corrosive environment. In particular, during corrosion fatigue, defects can occur in etching figures. In addition, with an increase in the applied loads, it becomes more difficult to increase the fatigue life in a corrosive medium or maintain it at an equivalent level, since the consequences of stress concentration in etching figures, on surface defects of springs formed, possibly during their winding or at other stages of their manufacture , or on non-metallic inclusions, become more critical with increasing spring hardness.

В известных из уровня техники документах FR-A-2740476 и JP-A-3474373 описана марка пружинной стали с высокой стойкостью против водородной хрупкости и высокой усталостной прочностью, в которой включения карбонитросульфидов, содержащих, по меньшей мере, один элемент, выбранный из титана, ниобия, циркония, тантала или гафния, контролируются с обеспечением их уменьшенного среднего размера при диаметре менее 5 мкм при обеспечении очень большого количества (10000 и более на площади поперечного сечения).In the prior art, FR-A-2740476 and JP-A-3474373 describe a spring steel grade with high resistance to hydrogen embrittlement and high fatigue strength, in which inclusions of carbonitrosulfides containing at least one element selected from titanium, niobium, zirconium, tantalum or hafnium are controlled to ensure their reduced average size with a diameter of less than 5 microns while providing a very large amount (10,000 or more in cross-sectional area).

Однако после закалки и отпуска, производимых промышленным способом при изготовлении пружин, данный тип сталей приобретает твердость по Роквеллу, равную лишь 50 HRC или несколько большую, которая соответствует прочности при растяжении 1700 МПа или несколько большей, но не свыше 1900 МПа, что соответствует твердости 53,5 HRC. Вследствие такой умеренной твердости данная сталь обладает лишь умеренной стойкостью против разупрочнения, причем для увеличения стойкости против разупрочнения требуется сталь с более высокой прочностью при растяжении. Следовательно, такая сталь не обеспечивает нужного компромисса между высокой прочностью свыше 2100 МПа, твердостью свыше 55 HRC, высокой усталостной прочностью на воздухе и усталостной прочностью в коррозионной среде, являющейся, по меньшей мере, эквивалентной или даже превышающей требуемую для пружин прочность.However, after quenching and tempering produced industrially in the manufacture of springs, this type of steel acquires a Rockwell hardness of only 50 HRC or slightly greater, which corresponds to a tensile strength of 1700 MPa or slightly greater, but not more than 1900 MPa, which corresponds to a hardness of 53 5 HRC. Due to such moderate hardness, this steel has only moderate resistance to softening, and to increase the resistance against softening, steel with higher tensile strength is required. Therefore, such steel does not provide the necessary compromise between high strength above 2100 MPa, hardness above 55 HRC, high fatigue strength in air and fatigue strength in a corrosive environment, which is at least equivalent to or even exceeds the strength required for springs.

Целью изобретения является создание средств, обеспечивающих одновременно по сравнению с известными пружинными сталями повышение прочности при растяжении и твердости пружин, лучшие усталостные свойства на воздухе, по меньшей мере, одинаковые или лучшие усталостные свойства в коррозионной среде, лучшую стойкость против разупрочнения пружины и меньшую чувствительность к дефектам поверхности, образовавшимся при навивке пружины.The aim of the invention is to provide means that simultaneously provide, in comparison with known spring steels, an increase in tensile strength and hardness of springs, better fatigue properties in air, at least the same or better fatigue properties in a corrosive environment, better resistance to spring softening and less sensitivity to surface defects formed during winding of the spring.

Поэтому объектом изобретения является пружинная сталь с повышенной усталостной прочностью на воздухе и в коррозионной среде и с большим сопротивлением против циклического разупрочнения, имеющая следующий состав, вес.%:Therefore, the object of the invention is spring steel with increased fatigue strength in air and in a corrosive environment and with high resistance against cyclic softening, having the following composition, wt.%:

С=0,45-0,70,C = 0.45-0.70,

Si=1,65-2,50;Si = 1.65-2.50;

Mn=0,20-0,75;Mn = 0.20-0.75;

Cr=0,60-2,0;Cr = 0.60-2.0;

Ni=0,15-1,0;Ni = 0.15-1.0;

Мо=следы-1,0;Mo = traces-1.0;

V=0,003-0,8;V = 0.003-0.8;

Сu=0,10-1,0;Cu = 0.10-1.0;

Ti=0,020 -0,2;Ti = 0.020-0.2;

Nb=следы - 0,2;Nb = traces - 0.2;

Al=0,002-0,050;Al = 0.002-0.050;

Р=следы - 0,015;P = traces - 0.015;

S=следы - 0,015;S = traces - 0.015;

O=следы - 0,0020;O = traces - 0.0020;

N=0,0020-0,0110;N = 0.0020-0.0110;

остальное - железо и сопутствующие при выплавке примеси, при этом содержание эквивалентного углерода Ceq в стали, рассчитанное по формуле:the rest is iron and impurities associated with the smelting, while the content of Ceq equivalent carbon in steel, calculated by the formula:

Ceq%=[С%]+0,12[Si%]+0,17[Mn%]-0,1[Ni%]+0,13[Cr%]-0,24[V%],Ceq% = [C%] + 0.12 [Si%] + 0.17 [Mn%] - 0.1 [Ni%] + 0.13 [Cr%] - 0.24 [V%],

составляет от 0,80 до 1,00 вес.%, твердость стали после закалки и отпуска составляет 55 HRC или более.ranges from 0.80 to 1.00 wt.%, the hardness of the steel after quenching and tempering is 55 HRC or more.

Максимальный размер нитридов или карбонитридов титана, отмечаемых на глубине 1,5±0,5 мм от поверхности прутка, катанки, заготовки или пружины сечением площадью 100 мм2, составляет предпочтительно 20 мкм или менее, при этом упомянутый размер является величиной квадратного корня величины площади включений, форму которых принимали за квадрат.The maximum size of titanium nitrides or carbonitrides, noted at a depth of 1.5 ± 0.5 mm from the surface of a bar, wire rod, workpiece or spring with a cross-section of 100 mm 2 , is preferably 20 μm or less, the size being referred to as the square root of the area inclusions, the shape of which was taken as a square.

Предпочтительно сталь имеет следующий состав, вес.%:Preferably, the steel has the following composition, wt.%:

С=0,45-0,65;C = 0.45-0.65;

Si=1,65-2,20;Si = 1.65-2.20;

Mn=0,20-0,65;Mn = 0.20-0.65;

Cr=0,80-1,7;Cr = 0.80-1.7;

Ni=0,15-0,80;Ni = 0.15-0.80;

Мо=следы - 0,80;Mo = traces - 0.80;

V=0,003-0,5;V = 0.003-0.5;

Сu=0,10-0,90;Cu = 0.10-0.90;

Ti=0,020-0,15;Ti = 0.020-0.15;

Nb=следы - 0,15;Nb = traces - 0.15;

Al=0,002-0,050;Al = 0.002-0.050;

Р=следы - 0,010;P = traces - 0.010;

S=следы - 0,010;S = traces - 0.010;

O=следы - 0,0020;O = traces - 0.0020;

N=0,0020-0,0110;N = 0.0020-0.0110;

остальное - железо и сопутствующие при выплавке примеси.the rest is iron and the impurities associated with the smelting.

Также объектом изобретения является способ получения пружинной стали с повышенной усталостной прочностью на воздухе и в коррозионной среде и с высокой стойкостью против циклического разупрочнения, в котором сталь выплавляют в конвертере или электропечи, корректируют состав, разливают в виде блюмов или сутунок способом непрерывной разливки или в виде слитков, которые охлаждают до температуры окружающей среды, прокатывают с получением прутков, катанки или заготовок и изготавливают из них пружины, отличающийся тем, чтоAnother object of the invention is a method for producing spring steel with increased fatigue strength in air and in a corrosive environment and with high resistance against cyclic softening, in which steel is smelted in a converter or an electric furnace, the composition is adjusted, cast in the form of blooms or sutures by continuous casting or in the form ingots, which are cooled to ambient temperature, rolled to produce rods, wire rods or billets and made from them springs, characterized in that

- сталь представляет собой указанный выше тип стали,- steel is the above type of steel,

- блюмы, сутунки или слитки во время их затвердевания или после него подвергают охлаждению со средней скоростью 0,3°С/с в диапазоне от 1450 до 1300°С,- blooms, stoops or ingots during their solidification or after it is subjected to cooling at an average rate of 0.3 ° C / s in the range from 1450 to 1300 ° C,

- прокатывают блюмы, сутунки или слитки при температуре 1200-800°С за один или два цикла нагрева и прокатки,- blooms are rolled, mimics or ingots at a temperature of 1200-800 ° C for one or two heating and rolling cycles,

- прутки, катанку или заготовки или изготовленные из них пружины подвергают аустенизации при температуре от 850 до 1000°С с последующей закалкой в воду, полимер или масло и отпуском при 300-550°С для придания стали твердости 55 HRC или более.- rods, wire rod or billets or springs made from them are subjected to austenization at a temperature of from 850 to 1000 ° C, followed by quenching in water, polymer or oil and tempering at 300-550 ° C to give steel a hardness of 55 HRC or more.

Также объектом изобретения являются пружины из такой стали и пружины из стали, полученной указанным выше способом.Also an object of the invention are springs of such steel and springs of steel obtained in the above manner.

Неожиданно авторы изобретения обнаружили, что сталь со свойствами, определяемыми указанными выше составом и морфологией включений, после выплавки, разливки, прокатки, закалки и отпуска, проведенных в специальном режиме, позволяет достичь твердость свыше 55 HRC, обеспечивая превосходный компромисс между большой усталостной долговечностью на воздухе и в коррозионной среде, повышенной стойкостью против циклического разупрочнения и слабой чувствительностью к поверхностным дефектам, образовавшимся при изготовлении пружины.Unexpectedly, the inventors found that steel with properties determined by the above composition and morphology of inclusions, after smelting, casting, rolling, hardening and tempering, carried out in a special mode, can achieve a hardness of more than 55 HRC, providing an excellent compromise between high fatigue life in air and in a corrosive environment, increased resistance against cyclic softening and low sensitivity to surface defects formed during the manufacture of the spring.

Ниже изобретение подробнее поясняется описанием со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых представлены:Below the invention is explained in more detail description with reference to the accompanying figures, which represent:

фиг.1 - результаты испытаний на твердость и стойкость против циклического разупрочнения для сталей согласно изобретению и контрольных сталей;figure 1 - test results for hardness and resistance against cyclic softening for steels according to the invention and control steels;

фиг.2 - результаты испытаний на усталость на воздухе в зависимости от твердости сталей согласно изобретению и контрольных сталей;figure 2 - the results of fatigue tests in air depending on the hardness of the steels according to the invention and control steels;

фиг.3 - результаты испытаний на ударную вязкость по Шарпи в зависимости от твердости сталей согласно изобретению и контрольных сталей;figure 3 - test results for impact strength according to Charpy depending on the hardness of the steels according to the invention and control steels;

фиг.4 - результаты испытаний на усталость в коррозионной среде в зависимости от твердости сталей согласно изобретению и контрольных сталей.figure 4 - the results of fatigue tests in a corrosive environment depending on the hardness of the steels according to the invention and control steels.

Состав стали согласно изобретению должен отвечать следующим требованиям.The composition of the steel according to the invention must meet the following requirements.

Содержание углерода должно составлять 0,45-0,7%. После закалки и отпуска углерод позволяет повысить прочность при растяжении и твердость стали. Если содержание углерода составляет менее 0,45%, то в температурном диапазоне, обычно применяемом в производстве пружин, ни закалка, ни отпуск не придадут высокой прочности и твердости стали согласно изобретению. С другой стороны, если содержание углерода превышает 0,7% или даже 0,65%, то крупные и очень твердые карбиды, связанные с хромом, молибденом и ванадием, могут оставаться нерастворенными во время аустенизации перед закалкой и способны существенно влиять на усталостную долговечность на воздухе, усталостную прочность в коррозионной среде, а также на вязкость. Следовательно, необходимо избегать содержание углерода свыше 0,7%. Предпочтительно, чтобы это содержание не превышало 0,65%.The carbon content should be 0.45-0.7%. After quenching and tempering, carbon can increase tensile strength and hardness of steel. If the carbon content is less than 0.45%, then in the temperature range commonly used in the manufacture of springs, neither quenching nor tempering will impart high strength and hardness to the steel according to the invention. On the other hand, if the carbon content exceeds 0.7% or even 0.65%, the large and very hard carbides associated with chromium, molybdenum and vanadium can remain undissolved during austenization before quenching and can significantly affect the fatigue life air, fatigue strength in a corrosive environment, as well as viscosity. Therefore, carbon content in excess of 0.7% must be avoided. Preferably, this content does not exceed 0.65%.

Содержание кремния составляет 1,65-2,5%. Кремний является важным элементом, позволяющим достичь в своем присутствии в твердом растворе высоких показателей прочности и твердости, а также повышенных показателей эквивалентного углерода Ceq и стойкости против цикличного разупрочнения. Для получения указанных показателей прочности при растяжении и твердости стали согласно изобретению содержание кремния в ней не должно составлять менее 1,65%. Кроме того, кремний способствует, по меньшей мере, частично раскислению стали. Если содержание кремния более 2,5% или даже 2,2%, то содержание кислорода в стали вследствие термодинамики реакции может превысить 0,0020 и даже 0,0025% Это ведет к образованию оксидов разного состава, снижающих усталостную прочность на воздухе. Кроме того, при содержании кремния свыше 2,5% могут образовываться во время затвердевания и после разливки ликвации разных связанных элементов, таких, как марганец, хром и др. Эти ликвации оказывают очень неблагоприятное воздействие на усталостные свойства на воздухе и усталостную прочность в коррозионной среде. Наконец при содержании кремния свыше 2,5% происходит слишком большое обезуглероживание на поверхности прутков или катанки, предназначенных для изготовления пружин, что сказывается на эксплуатационных свойствах пружины. Поэтому содержание кремния не должно превышать 2,5%, предпочтительно 2,2%.The silicon content is 1.65-2.5%. Silicon is an important element that allows one to achieve in its presence in a solid solution high strength and hardness values, as well as increased Ceq equivalent carbon and resistance to cyclic softening. To obtain these indicators of tensile strength and hardness of the steel according to the invention, the silicon content in it should not be less than 1.65%. In addition, silicon contributes, at least in part, to the deoxidation of steel. If the silicon content is more than 2.5% or even 2.2%, the oxygen content in the steel due to the thermodynamics of the reaction can exceed 0.0020 and even 0.0025%. This leads to the formation of oxides of different compositions, which reduce the fatigue resistance in air. In addition, with a silicon content of more than 2.5%, segregations of various related elements, such as manganese, chromium, etc. can form during solidification and after casting. These segregations have a very adverse effect on fatigue properties in air and fatigue strength in a corrosive environment. . Finally, with a silicon content of more than 2.5%, too much decarburization occurs on the surface of the rods or wire rod designed for the manufacture of springs, which affects the performance of the spring. Therefore, the silicon content should not exceed 2.5%, preferably 2.2%.

Содержание марганца составляет 0,20-0,75%. Марганец необходимо добавлять с учетом остаточной серы, содержание которой составляет от следов до 0,015%, в количестве, которое, по меньшей мере, в десять раз превышает содержание серы, для предупреждения образования сульфидов железа, резко снижающих прокатываемость стали. Следовательно, минимальное содержание марганца должно составлять 0,20%. Кроме того, марганец способствует упрочнению твердого раствора при закалке стали в той же мере, что и никель, хром, молибден и ванадий, что позволяет получить в стали согласно изобретению повышенные показатели прочности при растяжении и твердости и показатели эквивалентного углерода Ceq. При содержании марганца свыше 0,75% или даже 0,65% могут образоваться ликвации в сочетании с кремнием на стадии затвердевания после выплавки и разливки стали. Эти ликвации вредно сказываются на эксплуатационных свойствах стали и ее однородности. Поэтому содержание марганца в стали не должно превышать 0,75%, предпочтительно 0,65%.The manganese content is 0.20-0.75%. Manganese must be added taking into account residual sulfur, the content of which ranges from traces to 0.015%, in an amount that is at least ten times higher than the sulfur content, to prevent the formation of iron sulfides, which sharply reduce the rolling ability of steel. Therefore, the minimum content of manganese should be 0.20%. In addition, manganese contributes to the hardening of the solid solution during hardening of steel to the same extent as nickel, chromium, molybdenum and vanadium, which allows to obtain in the steel according to the invention increased tensile strength and hardness and equivalent carbon Ceq. With a manganese content of more than 0.75% or even 0.65%, segregations in combination with silicon can form at the solidification stage after steelmaking and casting. These segregations adversely affect the operational properties of steel and its uniformity. Therefore, the manganese content in the steel should not exceed 0.75%, preferably 0.65%.

Содержание хрома должно составлять 0,60-2%, предпочтительно 0,80-1,70%. Хром добавляют для получения в твердом растворе после аустенизации, закалки и отпуска высоких показателей прочности при растяжении и твердости, показателя эквивалентного углерода Ceq, а также для увеличения усталостной прочности в коррозионной среде. Для достижения этих свойств содержание хрома должно составлять не менее 0,60%, предпочтительно не менее 0,80%. При содержании свыше 2% или даже 1,7% после обработки на аустенизацию перед закалкой могут образоваться особые, крупные и очень твердые карбиды хрома в соединении с ванадием и молибденом. Такие карбиды значительно сказываются на усталостной прочности на воздухе. Поэтому содержание хрома не должно превышать 2%.The chromium content should be 0.60-2%, preferably 0.80-1.70%. Chromium is added to obtain in solid solution after austenization, quenching and tempering high tensile strength and hardness, Ceq equivalent carbon index, as well as to increase fatigue strength in a corrosive environment. To achieve these properties, the chromium content should be at least 0.60%, preferably at least 0.80%. With a content of more than 2% or even 1.7% after treatment for austenization, special, large and very hard chromium carbides can be formed in combination with vanadium and molybdenum before quenching. Such carbides significantly affect the fatigue strength in air. Therefore, the chromium content should not exceed 2%.

Содержание никеля составляет 0,15-1%. Никель добавляют для повышения закаливаемости стали, а также для повышения прочности при растяжении и твердости после закалки и отпуска. Поскольку никель не образует карбидов, то он способствует упрочнению стали так же, как и хром, молибден и ванадий, без образования особых, крупных и твердых карбидов, которые не растворяются при аустенизации перед закалкой и способны снижать усталостную прочность на воздухе. Также он позволяет корректировать требуемое эквивалентное содержание углерода от 0,8 до 1% в стали согласно изобретению. В качестве неокисляющегося элемента никель повышает усталостную прочность в коррозионной среде. Для достижения таких эффектов содержание никеля не должно составлять менее 0,15%. Однако при содержании более 1%, даже 0,80% никель может служить причиной очень высокого остаточного содержания аустенита, присутствие которого очень вредно для усталостной прочности в коррозионной среде. Кроме того, высокое содержание никеля значительно удорожает сталь. По этим причинам содержание никеля не должно превышать 1%, предпочтительно 0,80%.Nickel content is 0.15-1%. Nickel is added to increase the hardenability of steel, as well as to increase tensile strength and hardness after hardening and tempering. Since nickel does not form carbides, it contributes to the hardening of steel in the same way as chromium, molybdenum and vanadium, without the formation of special, large and hard carbides, which do not dissolve during austenization before quenching and can reduce fatigue resistance in air. It also allows you to adjust the required equivalent carbon content from 0.8 to 1% in the steel according to the invention. As a non-oxidizing element, nickel increases fatigue strength in a corrosive environment. To achieve such effects, the nickel content should not be less than 0.15%. However, with a content of more than 1%, even 0.80%, nickel can cause a very high residual austenite content, the presence of which is very harmful for fatigue strength in a corrosive environment. In addition, a high nickel content significantly increases the cost of steel. For these reasons, the nickel content should not exceed 1%, preferably 0.80%.

Содержание молибдена должно составлять от следов до 1%. Как и хром, молибден повышает закаливаемость стали и ее прочность. Кроме того, он обладает низким потенциалом окисления. По этим причинам молибден оказывает положительное влияние на усталостную прочность на воздухе и в коррозионной среде. Однако при содержании свыше 1%, или даже 0,80% могут образовываться крупные и очень твердые карбиды молибдена, в известных случаях связанные с ванадием и хромом, после предшествующей закалке аустенизации. Эти особые карбиды очень вредно сказываются на усталостную прочность на воздухе. Наконец добавка молибдена свыше 1% повышает стоимость стали. Поэтому содержание молибдена не должно превышать 1%, предпочтительно 0,80%.The molybdenum content should be from traces to 1%. Like chromium, molybdenum increases the hardenability of steel and its strength. In addition, it has a low oxidation potential. For these reasons, molybdenum has a positive effect on the fatigue strength in air and in a corrosive environment. However, with a content of more than 1%, or even 0.80%, large and very hard molybdenum carbides can form, in certain cases associated with vanadium and chromium, after the previous austenization quenching. These special carbides are very detrimental to fatigue resistance in air. Finally, the addition of molybdenum over 1% increases the cost of steel. Therefore, the molybdenum content should not exceed 1%, preferably 0.80%.

Содержание ванадия должно составлять 0,003-0,8%. Ванадий является элементом, повышающим закаливаемость, прочность при растяжении и твердость после закалки и отпуска. Кроме того, в сочетании с азотом ванадий позволяет образовывать большое количество мелких нитридов ванадия или субмикроскопических нитридов ванадия и титана, которые позволяют измельчать зерно и повышать показатели прочности при растяжении и твердости благодаря дисперсионному твердению. Для образования субмикроскопических нитридов ванадия и титана в целях измельчения зерна ванадий должен содержаться в минимальном количестве 0,003%. Однако этот элемент является дорогостоящим и его содержание необходимо поддерживать вблизи этого нижнего предела в том случае, когда требуется компромисс между стоимостью выплавки и измельчением зерна. Содержание ванадия не должно превышать 0,8%, предпочтительно 0,5%, так как свыше этого значения выделение крупных и очень твердых карбидов ванадия в сочетании с хромом и молибденом может сохраниться в нерастворенном виде во время аустенизации до закалки. Это может оказать очень неблагоприятное влияние на усталостную прочность на воздухе при высоких показателях прочности и твердости стали согласно изобретению. Кроме того, добавка ванадия в количестве свыше 0,8% повышает стоимость стали.The vanadium content should be 0.003-0.8%. Vanadium is an element that increases hardenability, tensile strength and hardness after hardening and tempering. In addition, in combination with nitrogen, vanadium allows the formation of a large number of small vanadium nitrides or submicroscopic vanadium and titanium nitrides, which allow grinding grain and increase tensile strength and hardness due to dispersion hardening. For the formation of submicroscopic vanadium and titanium nitrides in order to grind the grain, vanadium must be contained in a minimum amount of 0.003%. However, this element is expensive and its content must be maintained close to this lower limit in the case when a compromise is required between the cost of smelting and grinding grain. The vanadium content should not exceed 0.8%, preferably 0.5%, since above this value the precipitation of large and very solid vanadium carbides in combination with chromium and molybdenum can remain undissolved during austenization before quenching. This can have a very adverse effect on the fatigue strength in air at high strength and hardness values of the steel according to the invention. In addition, the addition of vanadium in an amount of more than 0.8% increases the cost of steel.

Содержание меди должно составлять 0,10-1%. Медь является элементом, который упрочняет сталь в твердом растворе после закалки и отпуска. Следовательно, она может добавляться наряду с другими элементами, улучшающими прочность и твердость стали. Поскольку она не соединяется с углеродом, то вызывает упрочнение стали без образования крупных и твердых карбидов, ухудшающих усталостную прочность на воздухе. С точки зрения электрохимии потенциал пассивирования меди превышает тот же потенциал пассивации железа и, следовательно, она благотворно влияет на усталостную прочность стали в коррозионной среде. Для достижения таких значительных эффектов содержание меди не должно составлять менее 0,10%. Однако при содержании более 1% или даже 0,9% медь очень неблагоприятно влияет на способность стали к горячей прокатке. Поэтому содержание меди не должно превышать 1%, предпочтительно 0,90%.The copper content should be 0.10-1%. Copper is an element that hardens steel in solid solution after quenching and tempering. Therefore, it can be added along with other elements that improve the strength and hardness of steel. Since it does not combine with carbon, it causes the hardening of steel without the formation of large and hard carbides, which impair the fatigue strength in air. From the point of view of electrochemistry, the passivation potential of copper exceeds the same passivation potential of iron and, therefore, it has a beneficial effect on the fatigue strength of steel in a corrosive environment. To achieve such significant effects, the copper content should not be less than 0.10%. However, with a content of more than 1% or even 0.9%, copper has a very adverse effect on the hot rolling ability of steel. Therefore, the copper content should not exceed 1%, preferably 0.90%.

Содержание титана должно составлять 0,020-0,2%. Титан добавляют в сочетании с азотом, даже углеродом и/или ванадием для образования мелких нитридов или субмикроскопических карбонитридов, обеспечивающих измельчение аустенитного зерна во время аустенизации до закалки. Следовательно, он увеличивает поверхность по границам зерен в стали, что ведет к снижению количества неизбежных примесей, таких, как фосфор, выделяющихся по границам зерен. Такие межкристаллитные ликвации являются очень вредными для вязкости и усталостной прочности на воздухе в том случае, когда их количество на единицу поверхности по границам зерен велико. Кроме того, при соединении с углеродом и азотом, а также с ванадием и ниобием титан образует другие мелкие нитриды или карбонитриды, обладающие необратимым эффектом улавливания некоторых элементов, таких, как водород, образующийся при реакциях коррозии, которые могут быть чрезвычайно неблагоприятными для усталостной прочности. Для достижения высокой эффективности содержание титана не должно составлять менее 0,020%. При содержании свыше 0,2%, даже 0,15% титан может вызывать образование крупных и твердых нитридов или карбонитридов, очень неблагоприятных для усталостной прочности на воздухе. Еще более неблагоприятное влияние они оказывают на достижение высоких показателей прочности при растяжении и твердости стали согласно изобретению. По этим причинам содержание титана не должно превышать 0,2%, предпочтительно 0,15%.The titanium content should be 0.020-0.2%. Titanium is added in combination with nitrogen, even carbon and / or vanadium, to form fine nitrides or submicroscopic carbonitrides, which provide grinding of the austenitic grain during austenitization before quenching. Therefore, it increases the surface along the grain boundaries in steel, which leads to a decrease in the amount of inevitable impurities, such as phosphorus, released along the grain boundaries. Such intergranular segregations are very harmful for viscosity and fatigue strength in air when their quantity per surface unit along grain boundaries is large. In addition, when combined with carbon and nitrogen, as well as with vanadium and niobium, titanium forms other small nitrides or carbonitrides, which have an irreversible effect of trapping some elements, such as hydrogen generated during corrosion reactions, which can be extremely unfavorable for fatigue strength. To achieve high efficiency, the titanium content should not be less than 0.020%. Above 0.2%, even 0.15%, titanium can cause the formation of large and solid nitrides or carbonitrides, which are very unfavorable for fatigue resistance in air. They have an even more unfavorable effect on the achievement of high tensile strength and hardness of the steel according to the invention. For these reasons, the titanium content should not exceed 0.2%, preferably 0.15%.

Содержание ниобия должно составлять от следов до 0,2%. Ниобий добавляют для образования в сочетании с углеродом и азотом чрезвычайно мелких, субмикроскопических выделений нитридов и/или карбидов и/или карбонитридов, которые позволяют, в частности, при низком содержании (например, 0,002%) алюминия завершить измельчение аустенитного зерна при аустенизации перед закалкой. Следовательно, ниобий увеличивает поверхность по границам зерен в стали и способствует подобно титану благоприятному воздействию на предотвращение охрупчивания по границам зерен, вызываемое неизбежными примесями, такими, как фосфор, являющийся очень неблагоприятным в отношении вязкости и усталостной прочности в коррозионной среде. Кроме того, чрезвычайно мелкие выделения нитридов или карбонитридов ниобия способствуют упрочнению стали вследствие дисперсионного твердения. Однако содержание ниобия не должно превышать 0,2% или даже 0,15%, с тем, чтобы нитриды или карбонитриды сохранялись очень мелкими и чтобы обеспечивалось измельчение аустенитного зерна и исключалось образование трещин или надрывов при горячей прокатке. По этим причинам содержание ниобия не должно превышать 0,2%, предпочтительно 0,15%.The niobium content should be from traces to 0.2%. Niobium is added to form, in combination with carbon and nitrogen, extremely fine, submicroscopic precipitates of nitrides and / or carbides and / or carbonitrides, which allow, in particular, at a low content (for example, 0.002%) of aluminum to complete grinding of austenitic grain during austenization before quenching. Consequently, niobium increases the grain boundary surface in steel and contributes, like titanium, to a beneficial effect on preventing grain boundary embrittlement caused by inevitable impurities such as phosphorus, which is very unfavorable for viscosity and fatigue strength in a corrosive environment. In addition, extremely fine precipitations of niobium nitrides or carbonitrides contribute to the hardening of steel due to dispersion hardening. However, the niobium content should not exceed 0.2% or even 0.15% so that the nitrides or carbonitrides are kept very small and that the austenitic grain is crushed and the formation of cracks or tears during hot rolling is avoided. For these reasons, the niobium content should not exceed 0.2%, preferably 0.15%.

Содержание алюминия должно составлять 0,002-0,050%. Алюминий может добавляться для завершения раскисления стали и получения в стали согласно изобретению по возможности низкого содержания кислорода, во всяком случае менее 0,002%. Кроме того, в соединении с азотом алюминий способствует измельчению зерна путем образования субмикроскопических нитридов. Для выполнения обеих названных функций содержание алюминия должно составлять не ниже 0,002%. При содержании алюминия свыше 0,05% могут образовываться отдельные крупные включения или более мелкие, но твердые и неровные алюминаты в виде длинных сростков, отрицательно сказывающихся на усталостную долговечность на воздухе и на чистоту стали. Поэтому содержание алюминия не должно превышать 0,05%.The aluminum content should be 0.002-0.050%. Aluminum can be added to complete the deoxidation of the steel and to obtain the lowest possible oxygen content in the steel according to the invention, in any case less than 0.002%. In addition, in combination with nitrogen, aluminum contributes to grain refinement by the formation of submicroscopic nitrides. To perform both of these functions, the aluminum content must be at least 0.002%. When the aluminum content is above 0.05%, individual large inclusions or smaller, but hard and uneven aluminates can form in the form of long splices, which adversely affect the fatigue life in air and the purity of the steel. Therefore, the aluminum content should not exceed 0.05%.

Содержание фосфора должно составлять от следов до 0,015%. Фосфор является неизбежной примесью стали. При закалке и отпуске он образует совместные ликвации с такими элементами, как хром или марганец, по прежним границам аустенитных зерен. Из-за этого происходит уменьшение сцепления по границам зерен и межзеренное охрупчивание, очень вредное для вязкости и усталостной прочности на воздухе. Эти эффекты оказывают еще более отрицательное воздействие на получение высоких показателей прочности при растяжении и твердости, требуемых в стали согласно изобретению. С целью одновременного достижения высокой прочности при растяжении и большой твердости пружинной стали, а также для хорошей усталостной прочности на воздухе и в коррозионной среде содержание фосфора должно быть по возможности низким и не превышать 0,015%, предпочтительно 0,010%.The phosphorus content should be from traces to 0.015%. Phosphorus is an inevitable admixture of steel. During quenching and tempering, it forms joint segregations with elements such as chromium or manganese, along the former boundaries of austenitic grains. Because of this, there is a decrease in adhesion along the grain boundaries and intergranular embrittlement, which is very harmful for viscosity and fatigue strength in air. These effects have an even more negative effect on obtaining the high tensile strength and hardness required in the steel according to the invention. In order to simultaneously achieve high tensile strength and high hardness of spring steel, as well as good fatigue strength in air and in a corrosive environment, the phosphorus content should be as low as possible and not exceed 0.015%, preferably 0.010%.

Содержание серы составляет от следов до 0,015%. Сера является в сталях неизбежной примесью. Ее содержание должно быть по возможности низким и составлять от следов до 0,015%, предпочтительно не более 0,010%. Следовательно, необходимо исключать присутствие серы, отрицательно влияющей на усталостную прочность в коррозионной среде и на воздухе, с тем, чтобы получать высокие показатели прочности и твердости в стали согласно изобретению.The sulfur content is from traces to 0.015%. Sulfur is an inevitable impurity in steels. Its content should be as low as possible and range from traces to 0.015%, preferably not more than 0.010%. Therefore, it is necessary to exclude the presence of sulfur, which adversely affects the fatigue strength in a corrosive environment and in air, in order to obtain high strength and hardness in steel according to the invention.

Содержание кислорода должно составлять от следов до 0,0020%. Кислород также является неизбежной примесью в сталях. В соединении с раскислителями кислород может приводить к появлению отдельных крупных, очень твердых и неровных включений или же более мелких включений в виде длинных сростков, очень неблагоприятных для усталостной прочности на воздухе. Эти эффекты являются еще более неблагоприятными для получения высоких показателей прочности при растяжении и твердости в сталях согласно изобретению. По этим причинам для оптимального компромисса между большой прочностью при растяжении, твердостью и большой усталостной прочностью на воздухе и в коррозионной среде содержание кислорода в стали согласно изобретению не должно превышать 0,0020%.The oxygen content should be from traces to 0.0020%. Oxygen is also an inevitable impurity in steels. In combination with deoxidants, oxygen can lead to the appearance of separate large, very hard and uneven inclusions or smaller inclusions in the form of long splices, which are very unfavorable for fatigue resistance in air. These effects are even more unfavorable for obtaining high tensile strength and hardness in steels according to the invention. For these reasons, for an optimal compromise between high tensile strength, hardness and high fatigue strength in air and in a corrosive environment, the oxygen content in the steel according to the invention should not exceed 0.0020%.

Содержание азота должно составлять от 0,0020 до 0,0110%. Азот необходимо контролировать в этом диапазоне с тем, чтобы при соединении с титаном, ниобием, алюминием или ванадием получать очень мелкие нитриды, карбиды или субмикроскопические карбонитриды в достаточном количестве, необходимом для измельчения зерна. Следовательно минимальное содержание азота должно составлять 0,0020%. Его содержание не должно превышать 0,0110% с тем, чтобы можно было исключить образование крупных и очень твердых нитридов или карбонитридов титана размером более 20 мкм, отмечаемых на глубине 1,5±0,5 мм от поверхности прутков или катанки, предназначенных для изготовления пружин. Такая глубина расположения является наиболее критической в отношении усталостного напряжения пружин. Действительно, такие нитриды или карбонитриды крупного размера оказывают очень неблагоприятное воздействие на усталостную прочность на воздухе при высоких показателях прочности и твердости сталей согласно изобретению, при этом необходимо принять во внимание, что во время проведения испытаний на усталостную прочность на воздухе разрушение пружин происходило в месте нахождения таких крупных включений, расположенных как раз вблизи поверхности пружин, как было упомянуто, в тех случаях, когда эти включения присутствовали.The nitrogen content should be between 0.0020 and 0.0110%. Nitrogen must be controlled in this range so that when combined with titanium, niobium, aluminum or vanadium, very small nitrides, carbides or submicroscopic carbonitrides are obtained in sufficient quantities to grind the grain. Therefore, the minimum nitrogen content should be 0.0020%. Its content should not exceed 0.0110% so that it is possible to exclude the formation of large and very solid titanium nitrides or carbonitrides larger than 20 μm, marked at a depth of 1.5 ± 0.5 mm from the surface of rods or wire rods intended for manufacture springs. This arrangement depth is most critical with respect to the fatigue stress of the springs. Indeed, such large-sized nitrides or carbonitrides have a very adverse effect on the fatigue strength in air at high strength and hardness values of the steels according to the invention, it must be taken into account that during the fatigue strength tests in air, the springs broke at the location such large inclusions located just near the surface of the springs, as mentioned, in those cases where these inclusions were present.

Для оценки размера нитридов и карбонитридов титана считали, что включения имеют форму квадратов и допускали, что размер их стороны равен квадратному корню их поверхности.To estimate the size of titanium nitrides and carbonitrides, it was believed that the inclusions had the shape of squares and assumed that the size of their sides was equal to the square root of their surface.

Ниже будет описан способ изготовления пружин согласно изобретению.Below will be described a method of manufacturing springs according to the invention.

Ниже приводится неограничительный пример способа выплавки стали согласно изобретению. Жидкую сталь получают либо в конвертере либо в электропечи, затем ее подвергают металлургической обработке в ковше, при которой вводятся легирующие элементы и раскислители, а также проводятся в принципе любые операции вторичной металлургии, необходимые для получения стали с составом согласно изобретению и для исключения образования сложных сульфидов или карбонитросульфидов таких элементов, как титан и/или ниобий и/или ванадий. Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что для предупреждения образования крупных выделений во время выплавки содержание разных элементов, в частности титана, азота, ванадия и серы, должно тщательно контролироваться для соблюдения приведенных выше предельных значений. После описанной выплавки сталь разливают либо непрерывным способом с получением блюмов или сутунок либо в виде слитков. Однако для полного или по возможности полного исключения образования крупных нитридов или карбонитридов титана при затвердевании этих изделий или после него было найдено, что средняя скорость охлаждения этих изделий (блюмы, сутунки или слитки) должна составлять 0,3°С/с или более при температуре от 1450 до 1300°С. Когда на этапе затвердевания и охлаждения работают в таких условиях, то оказалось, что размер наиболее крупных нитридов или карбонитридов титана в пружинах составляет всегда менее 20 мкм. Ниже речь еще пойдет о расположении и размере этих выделений титана.The following is a non-limiting example of a method for steelmaking according to the invention. Liquid steel is produced either in a converter or in an electric furnace, then it is subjected to metallurgical treatment in a ladle, in which alloying elements and deoxidizers are introduced, and, in principle, any secondary metallurgy operations are necessary to obtain steel with the composition according to the invention and to prevent the formation of complex sulfides or carbonitrosulfides of elements such as titanium and / or niobium and / or vanadium. The inventors unexpectedly found that to prevent the formation of large precipitates during smelting, the content of various elements, in particular titanium, nitrogen, vanadium and sulfur, should be carefully monitored to comply with the above limit values. After the described smelting, the steel is poured either in a continuous manner to produce blooms or slides or in the form of ingots. However, in order to completely or as completely as possible eliminate the formation of large titanium nitrides or carbonitrides during or after the solidification of these products, it was found that the average cooling rate of these products (blooms, storages or ingots) should be 0.3 ° C / s or more at a temperature from 1450 to 1300 ° C. When they work in such conditions at the stage of solidification and cooling, it turned out that the size of the largest titanium nitrides or carbonitrides in the springs is always less than 20 microns. Below we will talk about the location and size of these titanium emissions.

После охлаждения до температуры окружающей среды изделия с точным составом согласно изобретению (блюмы, сутунки, слитки) снова нагревают и прокатывают в температурном диапазоне 1200-800°С с получением катанки или прутков за один или два прохода нагрева и прокатки. Для придания стали согласно изобретению специфических свойств прутки, катанку, заготовки и даже изготовленные из прутков и катанки пружины подвергают закалке в воду, полимер или масло после аустенизации в диапазоне температур 850-1000°С с целью получения мелкого аустенитного зерна, размер которого не превышает 9 по таблице ASTM (Американского общества по испытанию материалов). После закалки проводится специфический отпуск при температуре 300-550°С для получения требуемых высоких показателей прочности при растяжении и твердости стали, а также для исключения, с одной стороны, микроструктуры, приводящей к хрупкости при отпуске, и, с другой стороны, присутствия слишком большого количества остаточного аустенита. Было установлено, что охрупчивание при отпуске и присутствие слишком большого количества остаточного аустенита чрезвычайно вредно сказываются на усталостную прочность стали согласно изобретению в коррозионной среде. В том случае, когда пружины были изготовлены из прутков, не прошедших термообработку, или из катанки или заготовок, полученных из таких прутков, упомянутым видам обработки (закалке и отпуску) должны подвергаться сами пружины в описанных выше условиях. Если же пружины изготовлены холодной штамповкой, то до изготовления пружин указанным видам термообработки могут подвергаться прутки, катанка или заготовки, полученные из этих прутков.After cooling to ambient temperature, the products with the exact composition according to the invention (blooms, pimps, ingots) are again heated and rolled in the temperature range of 1200-800 ° C to obtain wire rod or rods in one or two passes of heating and rolling. In order to impart specific properties of the rod according to the invention, wire rods, billets and even springs made from rods and wire rods are quenched in water, polymer or oil after austenization in the temperature range of 850-1000 ° С in order to obtain fine austenitic grain whose size does not exceed 9 according to ASTM (American Society for the Testing of Materials) table. After hardening, a specific tempering is carried out at a temperature of 300-550 ° C to obtain the required high tensile strength and hardness of steel, as well as to eliminate, on the one hand, the microstructure leading to brittleness during tempering, and, on the other hand, the presence of too much the amount of residual austenite. It was found that embrittlement during tempering and the presence of too much residual austenite are extremely detrimental to the fatigue strength of the steel according to the invention in a corrosive environment. In the event that the springs were made from rods that did not undergo heat treatment, or from wire rod or billets obtained from such rods, the springs themselves should be subjected to the above types of processing (quenching and tempering) under the conditions described above. If the springs are made by cold stamping, then before the manufacture of the springs, the specified types of heat treatment can be subjected to rods, wire rod or billets obtained from these rods.

Хорошо известно, что твердость стали определяется не только ее составом, но также и температурой ее отпуска. Необходимо отметить, что для любого состава сплава согласно изобретению можно выбрать температуру отпуска в диапазоне промышленно применяемых температур от 300 до 550°С, при которой возможно получение требуемой минимальной твердости 55 HRC.It is well known that the hardness of steel is determined not only by its composition, but also by the temperature of its tempering. It should be noted that for any alloy composition according to the invention, it is possible to choose the tempering temperature in the range of industrially applicable temperatures from 300 to 550 ° C, at which it is possible to obtain the required minimum hardness of 55 HRC.

Поскольку нитриды и карбонитриды являются очень твердыми, то определяемый предварительно размер их зерна практически не изменяется при последующих обработках стали. Следовательно, не имеет значения тот факт, измеряется ли размер зерна в полуфабрикате (прутки, катанка или заготовки), предназначенном для изготовления пружин, или в самой пружине.Since nitrides and carbonitrides are very solid, their pre-determined grain size remains virtually unchanged during subsequent steel treatments. Therefore, it does not matter whether the grain size is measured in the semi-finished product (rods, wire rod or workpiece) intended for the manufacture of springs, or in the spring itself.

Изобретение позволяет получать пружинные стали, сочетающие в себе высокие показатели твердости и прочности при растяжении, улучшенные по сравнению с прототипом, с улучшенными усталостными свойствами на воздухе и стойкостью против разупрочнения, усталостными свойствами в коррозионной среде, по меньшей мере, эквивалентными таким свойствам стали известных марок того же назначения, или даже лучшими, и с меньшей чувствительностью к концентрациям напряжений, вызываемых поверхностными, образующимися при изготовлении пружин дефектами, благодаря добавке легирующих микроэлементов, снижению содержания остаточных элементов и контролю за химическим составом и технологической цепочкой производства стали.The invention allows to obtain spring steels that combine high hardness and tensile strength, improved compared to the prototype, with improved fatigue properties in air and resistance to softening, fatigue properties in a corrosive environment, at least equivalent to such properties of steel of known grades for the same purpose, or even better, and with less sensitivity to stress concentrations caused by surface defects formed during the manufacture of springs, giving alloying additive trace elements, reducing the content of residual elements and control of a composition and a process of production of steel chain.

Ниже изобретение поясняется с помощью примеров. В таблице 1 приведены составы стали согласно изобретению и контрольных сталей. Содержание эквивалентного углерода Ceq рассчитано по формуле:Below the invention is illustrated using examples. Table 1 shows the compositions of the steel according to the invention and control steels. The equivalent carbon content Ceq is calculated by the formula:

Ceq=[С]+0,12[Si]+0,17[Mn]-0,1[Ni]+0,13[Сr]-0,24[V],Ceq = [C] +0.12 [Si] +0.17 [Mn] -0.1 [Ni] +0.13 [Cr] -0.24 [V],

где: [С], [Si], [Mn], [Ni], [Сr], [V] - содержание каждого элемента в вес.%.where: [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [V] is the content of each element in wt.%.

Таблица 1Table 1 Химический состав тестируемых сталей (%)The chemical composition of the tested steels (%) СFROM SiSi MnMn NiNi СrCr VV TiTi СuCu МоMo NoNo PP SS AlAl NN OO CeqCeq Сталь 1 согласно изобретениюSteel 1 according to the invention 0,480.48 1,821.82 0,210.21 0,150.15 1,481.48 0,2040.204 0,0720,072 0,200.20 0,020.02 00 0,0060.006 0,0060.006 0,0340,034 0,00510.0051 0,00070,0007 0,860.86 Сталь 2 согласно изобретениюSteel 2 according to the invention 0,580.58 1,791.79 0,220.22 0,150.15 0,980.98 0,2160.216 0,0730,073 0,200.20 0,030,03 00 0,0060.006 0,0080.008 0,0320,032 0,00510.0051 0,00070,0007 0,890.89 Сталь 3 согласно изобретениюSteel 3 according to the invention 0,590.59 1,801.80 0,220.22 0,150.15 0,990.99 0,2120.212 0,0250,025 0,200.20 0,030,03 0,0220,022 0,0070.007 0,0080.008 0,0320,032 0,00660.0066 0,00080,0008 0,910.91 Сталь 4 согласно изобретениюSteel 4 according to the invention 0.480.48 2,102.10 0,210.21 0,700.70 1.501.50 0,1520.152 0,0690,069 0,510.51 0,030,03 00 0,0050.005 0,0050.005 0,0320,032 0,00420.0042 0,00080,0008 0,860.86 Сталь 5 согласно изобретениюSteel 5 according to the invention 0,540.54 1,811.81 0,230.23 0,340.34 1,251.25 0,0980,098 0,0770,077 0,420.42 0,020.02 00 0,0060.006 0,0080.008 0,0310,031 0,00410.0041 0,00070,0007 0,900.90 Контрольная сталь 1Control steel 1 0,600.60 1,731.73 0,880.88 0,080.08 0,200.20 0,1540.154 0,0020.002 0,190.19 0,030,03 0,0200,020 0,0100.010 0,0190.019 0,0020.002 0,00840.0084 0,00100.0010 0,940.94 Контрольная сталь 2Control steel 2 0,400.40 1,791.79 0,170.17 0,530.53 1,041,04 0,1660.166 0,0640,064 0,200.20 0,010.01 00 0,0130.013 0,0040.004 0,0200,020 0,00340.0034 0,00110.0011 0,690.69 Контрольная сталь 3Reference steel 3 0,480.48 1,451.45 0,890.89 0,110.11 0,470.47 0,1360.136 0,0020.002 0,190.19 0,020.02 00 0,0110.011 0,0130.013 0,0030.003 0,00620.0062 0,00100.0010 0,820.82

В таблице 2 приведены значения твердости сталей согласно изобретению и контрольных сталей в зависимости от температуры отпуска.Table 2 shows the hardness values of the steels according to the invention and control steels depending on the tempering temperature.

Таблица 2table 2 Твердость и прочность при растяжении в зависимости от температуры отпускаHardness and tensile strength depending on tempering temperature Температура отпуска,°СTempering temperature, ° С Твердость HRCHardness HRC Температура отпуска,°СTempering temperature, ° С Твердость HRCHardness HRC Сталь 1 согласно изобретениюSteel 1 according to the invention 350350 56,956.9 400400 55,355.3 Сталь 2 согласно изобретениюSteel 2 according to the invention 350350 58,558.5 400400 57,157.1 Сталь 3 согласно изобретениюSteel 3 according to the invention 350350 59,059.0 400400 57,257.2 Сталь 4 согласно изобретениюSteel 4 according to the invention 350350 56,756.7 400400 55,655.6 Сталь 5 согласно изобретениюSteel 5 according to the invention 350350 57,657.6 400400 55,855.8 Контрольная сталь 1Control steel 1 350350 57,957.9 400400 55,155.1 Контрольная сталь 2Control steel 2 350350 54,254,2 400400 52,552,5 Контрольная сталь 3Reference steel 3 350350 54,854.8 400400 51,351.3

В таблице 3 указана максимальная величина включений нитридов или карбонитридов титана на глубине 1,5 мм от поверхности сталей согласно изобретению и контрольных сталей, охарактеризованных выше. Также указано содержание титана в разных сталях.Table 3 shows the maximum value of inclusions of titanium nitrides or carbonitrides at a depth of 1.5 mm from the surface of the steels according to the invention and the control steels described above. The titanium content in different steels is also indicated.

Максимальный размер включений нитридов или карбонитридов титана определяли следующим образом. На глубине 1,5 мм ±0,5 мм от поверхности прутка или катанки исследовали участок площадью 100 мм2 на срезе прутка или катанки из стали данной разливки. В результате этого исследования определяли размер включения нитрида или карбонитрида титана с максимальной поверхностью при условии, что включения представляют собой квадраты и что размер каждого включения, в т.ч. включения с наибольшей поверхностью равен квадратному корню величины этой поверхности. Все включения наблюдали на срезе прутка или катанки, предназначенных для пружин, на 100 мм2 этого среза. Разливка стали происходила согласно изобретению, максимальный размер включений, наблюдавшихся на площади 100 мм2 на глубине 1,5 мм ±5 мм, составил менее 20 мкм. Соответствующие результаты, полученные на сталях согласно изобретению и на контрольных сталях, приведены в таблице 3.The maximum size of inclusions of titanium nitrides or carbonitrides was determined as follows. At a depth of 1.5 mm ± 0.5 mm from the surface of the bar or wire rod, a section of 100 mm 2 was examined on a section of a bar or wire rod made of steel of this casting. As a result of this study, the size of the inclusion of titanium nitride or carbonitride with a maximum surface was determined, provided that the inclusions are squares and that the size of each inclusion, incl. inclusions with the largest surface is the square root of the magnitude of this surface. All inclusions were observed on a slice of a bar or wire rod designed for springs per 100 mm 2 of this slice. Steel casting took place according to the invention, the maximum size of the inclusions observed on an area of 100 mm 2 at a depth of 1.5 mm ± 5 mm was less than 20 microns. The corresponding results obtained on the steels according to the invention and on the control steels are shown in table 3.

В отношении испытаний контрольных сталей 1 и 3 следует отметить, что содержание титана в них составляло практически 0 и размер нитридов и карбонитридов не определяли.Regarding the tests of control steels 1 and 3, it should be noted that the titanium content in them was practically 0 and the size of nitrides and carbonitrides was not determined.

Таблица 3Table 3 Максимальный размер наиболее крупных включений нитридов или карбонитридов титана на глубине 1,5 мм от поверхности образцовThe maximum size of the largest inclusions of titanium nitrides or carbonitrides at a depth of 1.5 mm from the surface of the samples Ti,%Ti,% Размер наиболее крупного нитрида/карбонитрида на площади 100 мм2, мкмThe size of the largest nitride / carbonitride in an area of 100 mm 2 , microns Сталь 1 согласно изобретениюSteel 1 according to the invention 0,0720,072 11,811.8 Сталь 2 согласно изобретениюSteel 2 according to the invention 0,0730,073 12,412,4 Сталь 3 согласно изобретениюSteel 3 according to the invention 0,0250,025 1313 Сталь 4 согласно изобретениюSteel 4 according to the invention 0,0690,069 11,911.9 Сталь 5 согласно изобретениюSteel 5 according to the invention 0,0770,077 14.114.1 Контрольная сталь 1Control steel 1 0,0020.002 -- Контрольная сталь 2 (Испытание 1)Reference Steel 2 (Test 1) 0,0640,064 20,820.8 Контрольная сталь 2 (Испытание 2)Reference Steel 2 (Test 2) 0,0640,064 2929th Контрольная сталь 3Reference steel 3 0,0020.002 --

Для контрольных сталей 1 и 3 размер включений не измеряли, так как содержание титана в них было низким и не соответствовало изобретению.For control steels 1 and 3, the size of the inclusions was not measured, since the titanium content in them was low and did not correspond to the invention.

Образцы для испытаний на усталость изготовили из прутков с конечным диаметром образцов 11 мм. Приготовление образцов для испытания на усталость включало в себя черновую обработку, аустенизацию, закалку в масло, отпуск, шлифование и дробеструйную обработку. Образцы испытывали на усталость скручиванием на воздухе. Примененное касательное напряжение составило 856±494 МПа, число циклов до разрушения подсчитывалось. Испытания останавливали после 2·106 циклов, если образцы не разрушались.Fatigue test specimens were made from bars with a final specimen diameter of 11 mm. The preparation of samples for fatigue testing included roughing, austenization, oil quenching, tempering, grinding and shot blasting. Samples were tested for fatigue by twisting in air. The applied shear stress was 856 ± 494 MPa, the number of cycles before failure was calculated. The tests were stopped after 2 · 10 6 cycles if the samples were not destroyed.

Образцы для испытания на усталость в коррозионной среде были изготовлены из прутков, при этом конечный диаметр образцов составил 11 мм. Приготовление образцов для испытания на усталость включало в себя черновую обработку, аустенизацию, закалку в масло, отпуск, шлифование и дробеструйную обработку. Эти образцы испытывали на усталость в коррозионных условиях, т.е. коррозия воздействовала одновременно с усталостной нагрузкой. Усталостная нагрузка представляла собой касательное напряжение 856±300 МПа. Применявшейся коррозией служила циклическая коррозия с двумя чередующимися стадиями:Samples for fatigue testing in a corrosive environment were made of rods, with a final diameter of 11 mm. The preparation of samples for fatigue testing included roughing, austenization, oil quenching, tempering, grinding and shot blasting. These samples were tested for fatigue under corrosive conditions, i.e. corrosion acted simultaneously with fatigue. Fatigue load was a shear stress of 856 ± 300 MPa. The applied corrosion was cyclic corrosion with two alternating stages:

- одна стадия была влажной, на которой распыляли солевой раствор с содержанием 5% NaCl в течение 5 мин при 35°С,- one stage was wet, in which a salt solution with a content of 5% NaCl was sprayed for 5 min at 35 ° C,

- другая стадия была сухой без указанного распыления, продолжавшаяся 30 мин при температуре 35°С.- the other stage was dry without the specified spraying, lasting 30 minutes at a temperature of 35 ° C.

Количество циклов до разрушения считалось усталостной долговечностью в коррозионной среде.The number of cycles before failure was considered fatigue life in a corrosive environment.

Стойкость против разупрочнение определяли испытанием в виде циклического сжатия цилиндрических образцов. Диаметр образцов составлял 7 мм, высота - 12 мм, образцы изготовлены из стальных прутков.Resistance against softening was determined by testing in the form of cyclic compression of cylindrical samples. The diameter of the samples was 7 mm, the height was 12 mm, and the samples were made of steel bars.

Изготовление образцов для испытания на разупрочнение включало в себя черновую обработку, аустенизацию, закалку в масло, отпуск и конечное тонкое шлифование. До начала испытания произвели точный замер высоты образца с применением компаратора, обладающего точностью до 1 мкм. Применили предварительную нагрузку для модулирования предварительного напряжения пружин, при этом предварительным напряжением служило усилие сжатия 2200 МПа.The preparation of samples for softening testing included roughing, austenization, oil quenching, tempering and final fine grinding. Prior to the test, the sample height was accurately measured using a comparator with an accuracy of 1 μm. A preload was used to modulate the prestress of the springs, while the pre-stress was a compression force of 2200 MPa.

Затем провели цикл усталостной нагрузки. Это нагружение составило 1270±730 МПа. Уменьшение высоты образца замеряли при проведении количества циклов, достигавших 1 миллион. В конце испытания общее разупрочнение определяли сравнением точно измеренной полученной высоты с начальной высотой, при этом стойкость против разупрочнения была тем выше, чем меньше было уменьшение начальной высоты в процентах.Then a fatigue load cycle was carried out. This loading was 1270 ± 730 MPa. The decrease in the height of the sample was measured when conducting the number of cycles reaching 1 million. At the end of the test, the total softening was determined by comparing the accurately measured obtained height with the initial height, while the resistance to softening was the higher, the smaller the decrease in the initial height in percent.

Результаты испытаний на усталость, а также на усталость в коррозионной среде и на разупрочнение сталей согласно изобретению и контрольных сталей приведены в таблице 4.The results of fatigue tests, as well as fatigue in a corrosive environment and softening of steels according to the invention and control steels are shown in table 4.

Таблица 4Table 4 Результаты испытаний на усталость, а также на усталость в коррозионной среде и на разупрочнениеTest results for fatigue, as well as fatigue in a corrosive environment and softening Твердость HRCHardness HRC Прочность при растяжении, МПаTensile strength, MPa Усталостная долговечность, количество цикловFatigue life, number of cycles Усталостная долговечность в коррозионной среде, количество цикловFatigue life in a corrosive environment, number of cycles Разупрочнение, %Softening,% Сталь 1 согласно изобретениюSteel 1 according to the invention 56,756.7 21292129 17429671742967 192034192034 0,0250,025 Сталь 2 согласно изобретениюSteel 2 according to the invention 56,456.4 21062106 >2000000> 2,000,000 138112138112 0,010.01 Сталь 3 согласно изобретениюSteel 3 according to the invention 56,556.5 21182118 >2000000> 2,000,000 135562135562 0,0150.015 Сталь 4 согласно изобретениюSteel 4 according to the invention 56,956.9 21482148 >2000000> 2,000,000 202327202327 0,0250,025 Сталь 5 согласно изобретениюSteel 5 according to the invention 57,057.0 21562156 >2000000> 2,000,000 139809139809 0,0250,025 Контрольная сталь 1Control steel 1 56,756.7 21312131 514200514200 9667296672 0,030,03 Контрольная сталь 2Control steel 2 53,853.8 18981898 217815217815 241011241011 0,100.10 Контрольная сталь 3Reference steel 3 55,655.6 20622062 301524301524 150875150875 0,0750,075

Из приведенных таблиц следует, что контрольные стали оказались неудовлетворительными, в частности, по следующим причинам.From the above tables it follows that the control steels were unsatisfactory, in particular, for the following reasons.

В контрольной стали 1, в частности, содержание серы было слишком большим для достижения компромисса между усталостной прочностью на воздухе и усталостной прочностью в коррозионной среде. Кроме того содержание марганца в ней было слишком большим, что привело к ликвациям, вредным для однородности стали и усталостной прочности на воздухе.In control steel 1, in particular, the sulfur content was too high to compromise between fatigue strength in air and fatigue strength in a corrosive environment. In addition, the manganese content in it was too large, which led to segregations, harmful to the uniformity of steel and fatigue strength in air.

Содержание углерода и эквивалентного углерода в контрольной стали 2 было слишком низким для достижения большой твердости. Ее прочность на растяжение оказалась слишком малой для обеспечения хорошей усталостной прочности на воздухе.The carbon and equivalent carbon content of control steel 2 was too low to achieve high hardness. Its tensile strength was too small to provide good fatigue strength in air.

В контрольной стали 3 содержание, в частности, кремния было слишком низким для достижения хорошей стойкости против разупрочнения и, следовательно, хорошей усталостной прочности на воздухе.In control steel 3, the content, in particular, of silicon was too low to achieve good resistance against softening and, therefore, good fatigue resistance in air.

Стойкость против разупрочнения оказалась более высокой в сталях согласно изобретению, чем в контрольных сталях, как это показано на фиг.1, на которой видно, что согласно приведенным выше замерам разупрочнения его показатели меньше, по меньшей мере, на 32% в наихудшей стали согласно изобретению (сталь 1 согласно изобретению), чем в наилучшей контрольной стали (контрольная сталь 1).The resistance to softening turned out to be higher in steels according to the invention than in control steels, as shown in Fig. 1, which shows that according to the above measurements of softening, its performance is less than at least 32% in the worst steel according to the invention (steel 1 according to the invention) than in the best control steel (control steel 1).

Усталостная долговечность сталей согласно изобретению на воздухе существенно выше усталостной долговечности контрольных сталей. Это объясняется увеличением твердости, как показано на фиг.2. Однако увеличение твердости не является достаточным. Действительно, как правило, стали с высокой прочностью тем чувствительнее к дефектам, таким, как включения и поверхностные дефекты, чем выше их твердость. Следовательно, стали согласно изобретению являются менее чувствительными к дефектам, в частности к крупным включениям, таким, как нитриды или карбонитриды титана, тем более, что в сталях согласно изобретению исключается образование включений слишком большого размера. Как видно из таблицы 3, наиболее крупные включения, обнаруженные в сталях согласно изобретению, не превысили 14,1 мкм, в то время как в контрольной стали 2 содержались включения размером более 20 мкм. Кроме того, минимальная чувствительность к поверхностным дефектам, которые способны образоваться в процессе изготовления пружины или при других операциях, при которых применяются стали согласно изобретению, может быть продемонстрирована испытаниями на ударную вязкость, проведенными на сталях согласно изобретению и на контрольных сталях, прошедших термообработку и характеризующихся твердостью 55 HRC и более, см. фиг.3. Показатели, замеренные при испытаниях сталей согласно изобретению на ударную вязкость по Шарпи (при этом надрез на образце моделировал концентрацию напряжений подобно другим концентрациям напряжений, возникающим в местах поверхностных дефектов, образовавшихся при изготовлении пружины и в ходе других операций), превысили те же показатели, замеренные на контрольных сталях. Это показывает, что стали согласно изобретению являются менее чувствительными к концентрациям напряжений в местах дефектов, чем известные из уровня техники контрольные стали.The fatigue life of the steels according to the invention in air is significantly higher than the fatigue life of control steels. This is explained by an increase in hardness, as shown in FIG. 2. However, an increase in hardness is not sufficient. Indeed, as a rule, steel with high strength is more susceptible to defects, such as inclusions and surface defects, the higher their hardness. Consequently, the steels according to the invention are less susceptible to defects, in particular to large inclusions, such as titanium nitrides or carbonitrides, especially since the formation of inclusions of too large a size is eliminated in the steels according to the invention. As can be seen from table 3, the largest inclusions found in steels according to the invention did not exceed 14.1 μm, while in control steel 2 contained inclusions larger than 20 μm. In addition, the minimum sensitivity to surface defects that can form during the manufacturing process of the spring or during other operations in which the steels according to the invention are used can be demonstrated by impact tests performed on steels according to the invention and on heat-treated control steels characterized by hardness 55 HRC or more, see figure 3. The values measured during Charpy impact testing of the steels according to the invention (in this case, the notch on the sample simulated the stress concentration similar to other stress concentrations arising in the places of surface defects formed during the manufacture of the spring and during other operations) exceeded the same values measured on control steels. This shows that the steels according to the invention are less sensitive to stress concentrations at the places of defects than control steels known from the prior art.

Известно, что с повышением твердости снижается усталостная прочность в коррозионной среде. Следовательно, стали согласно изобретению обладают преимуществом, выражающимся в том, что их усталостная прочность в коррозионной среде превышает усталостную прочность контрольных сталей из уровня техники, в частности при твердости свыше 55 HRC, как это видно на фиг.4.It is known that fatigue strength in a corrosive environment decreases with increasing hardness. Therefore, the steels according to the invention have the advantage that their fatigue strength in a corrosive environment exceeds the fatigue strength of reference steels from the prior art, in particular at hardness above 55 HRC, as can be seen in Fig.4.

Таким образом изобретение позволяет получить более высокую твердость при положительном компромиссе между усталостной долговечностью на воздухе и стойкостью против разупрочнения, которые резко возросли, и усталостной долговечностью в коррозионной среде, которая превышает долговечность контрольных, известных из уровня техники сталей. Кроме того, также достигнута меньшая чувствительность к вероятным поверхностным дефектам, в частности к дефектам, образовавшимся при изготовлении пружины или при других операциях.Thus, the invention allows to obtain higher hardness with a positive compromise between the fatigue life in air and the resistance to softening, which have increased dramatically, and the fatigue life in a corrosive environment, which exceeds the durability of control steels known from the prior art. In addition, a lower sensitivity to probable surface defects, in particular to defects formed during the manufacture of the spring or during other operations, has also been achieved.

Claims (5)

1. Пружинная сталь с повышенной усталостной прочностью на воздухе и в
коррозионной среде и с высокой стойкостью против циклического
разупрочнения следующего состава, вес.%:
С 0,45-0,70 Si 1,65-2,50 Мn 0,20-0,75 Сr 0,60-2 Ni 0,15-1 Mo следы - 1,0 V 0,003-0,8 Сu 0,10-1 Ti 0,020 - 0,2 Nb следы - 0,2 Аl 0,002 - 0,050 Р следы - 0,015 S следы - 0,015 О следы - 0,0020 N 0,0020-0,0110,

Остальное - железо и сопутствующие при выплавке примеси, при этом содержание эквивалентного углерода Ceq в стали, рассчитанное по формуле:
Ceq%=[C%]+0,12[Si%]+0,17[Mn%]-0,1[Ni%]+0,13[Cr%]-0,24[V%],
составляет от 0,80 до 1,00%, твердость стали после закалки и отпуска превышает или равна 55 HRC и максимальный размер нитридов или карбонитридов титана на глубине 1,5 ±0,5 мм от поверхности прутка, катанки, или заготовки, или пружины сечением с площадью 100 мм2 составляет 20 мкм или менее, причем упомянутый размер является величиной квадратного корня площади поверхности упомянутых включений, форма которых принята за квадрат.
1. Spring steel with increased fatigue resistance in air and in
corrosive and highly cyclic resistant
softening of the following composition, wt.%:
FROM 0.45-0.70 Si 1.65-2.50 Mn 0.20-0.75 Cr 0.60-2 Ni 0.15-1 Mo tracks - 1.0 V 0.003-0.8 Cu 0.10-1 Ti 0.020 - 0.2 Nb traces - 0.2 Al 0.002 - 0.050 R footprints - 0.015 S footprints - 0.015 ABOUT traces - 0.0020 N 0.0020-0.0110,

The rest is iron and impurities associated with the smelting, while the content of equivalent Ceq carbon in steel, calculated by the formula:
Ceq% = [C%] + 0.12 [Si%] + 0.17 [Mn%] - 0.1 [Ni%] + 0.13 [Cr%] - 0.24 [V%],
ranges from 0.80 to 1.00%, the hardness of the steel after quenching and tempering exceeds or equal to 55 HRC and the maximum size of titanium nitrides or carbonitrides at a depth of 1.5 ± 0.5 mm from the surface of a bar, wire rod, or billet, or spring a cross-section with an area of 100 mm 2 is 20 μm or less, said size being the square root of the surface area of said inclusions whose shape is taken as square.
2. Пружинная сталь по п.1, отличающаяся тем, что она имеет следующий состав, вес.%:
С 0,45-0,65 Si 1,65-2,20 Мn 0,20-0,65 Сr 0,80-1,7 Ni 0,15-0,80 Mo следы - 0,80 V 0,003-0,5 Сu 0,10-0,90 Ti 0,020-0,15 Nb следы - 0,15 Аl 0,002-0,050 Р следы - 0,010 S следы - 0,010 О следы - 0,0020 N 0,0020-0,0110,

Остальное - железо и сопутствующие при выплавке примеси.
2. Spring steel according to claim 1, characterized in that it has the following composition, wt.%:
FROM 0.45-0.65 Si 1.65-2.20 Mn 0.20-0.65 Cr 0.80-1.7 Ni 0.15-0.80 Mo traces - 0.80 V 0.003-0.5 Cu 0.10-0.90 Ti 0,020-0,15 Nb traces - 0.15 Al 0.002-0.050 R tracks - 0.010 S tracks - 0.010 ABOUT traces - 0.0020 N 0.0020-0.0110,

The rest is iron and impurities associated with the smelting.
3. Способ изготовления пружины из пружинной стали с повышенной усталостной прочностью на воздухе и в коррозионной среде и с высокой стойкостью против циклического разупрочнения, включающий выплавку жидкой стали в конвертере или электропечи, корректировку ее состава, разливку с получением блюмов или непрерывную разливку с получением слитков или сутунок, охлаждение до температуры окружающей среды, прокатку с получением прутков, катанки или заготовок и изготовление пружин, отличающийся тем, что сталь представляет собой сталь по любому из пп.1 и 2, блюмы, сутунки или слитки во время их затвердевания или после него подвергают охлаждению со средней скоростью 0,3°С/с в диапазоне 1450-1300°С, указанные блюмы, сутунки или слитки прокатывают при температуре 1200-800°С за один или два цикла нагрева и прокатки, подвергают прутки, катанку или заготовки или изготовленные из них пружины аустенизации в диапазоне температур 850-1000°С с последующей закалкой в воду, полимер или масло и отпуску при 300-550°С для придания стали твердости 55 HRC или более.3. A method of manufacturing a spring from spring steel with increased fatigue strength in air and in a corrosive environment and with high resistance against cyclic softening, including smelting liquid steel in a converter or electric furnace, adjusting its composition, casting to produce blooms, or continuous casting to produce ingots or casing, cooling to ambient temperature, rolling to produce rods, wire rods or billets and the manufacture of springs, characterized in that the steel is steel according to any one of claims 1 and 2, blooms, pimps or ingots during their hardening or after it are subjected to cooling at an average rate of 0.3 ° C / s in the range of 1450-1300 ° C, these blooms, pimps or ingots are rolled at a temperature of 1200-800 ° C for one or two heating and rolling cycles, the bars, wire rod or billets or austenitic springs made from them are subjected to temperature ranges of 850-1000 ° C followed by quenching in water, polymer or oil and tempering at 300-550 ° C to impart steel hardness 55 HRC or more. 4. Пружина, отличающаяся тем, что она изготовлена из стали по любому из пп.1 и 2.4. A spring, characterized in that it is made of steel according to any one of claims 1 and 2. 5. Пружина по п.4, отличающаяся тем, что она получена способом по п.3. 5. The spring according to claim 4, characterized in that it is obtained by the method according to claim 3.
RU2008128865/02A 2005-12-15 2006-12-11 Spring steel, procedure for fabrication of spring out of this steel ans spring out of this steel RU2397270C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0512775A FR2894987B1 (en) 2005-12-15 2005-12-15 SPRING STEEL, AND METHOD OF MANUFACTURING A SPRING USING THE SAME, AND SPRING REALIZED IN SUCH A STEEL
FR0512775 2005-12-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008128865A RU2008128865A (en) 2010-01-20
RU2397270C2 true RU2397270C2 (en) 2010-08-20

Family

ID=36933407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008128865/02A RU2397270C2 (en) 2005-12-15 2006-12-11 Spring steel, procedure for fabrication of spring out of this steel ans spring out of this steel

Country Status (18)

Country Link
US (1) US20080308195A1 (en)
EP (1) EP1966407B1 (en)
JP (1) JP4869051B2 (en)
KR (1) KR101048946B1 (en)
CN (1) CN101400818B (en)
AT (1) ATE445026T1 (en)
BR (1) BRPI0619892B1 (en)
CA (1) CA2633153C (en)
DE (1) DE602006009705D1 (en)
ES (1) ES2331539T3 (en)
FR (1) FR2894987B1 (en)
ME (1) ME01062B (en)
NO (1) NO341748B1 (en)
PL (1) PL1966407T3 (en)
RS (1) RS51070B (en)
RU (1) RU2397270C2 (en)
SI (1) SI1966407T1 (en)
WO (1) WO2007080256A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679288C1 (en) * 2016-10-19 2019-02-07 Мицубиси Стил Мфг. Ко., Лтд. High strength spring, method for its manufacture, steel for high strength spring and method for its manufacture

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008062010A2 (en) 2006-11-22 2008-05-29 Novo Nordisk A/S Method for making activated carboxypeptidases
CN102268604A (en) * 2007-07-20 2011-12-07 株式会社神户制钢所 Steel wire material for spring and its producing method
JP4694537B2 (en) 2007-07-23 2011-06-08 株式会社神戸製鋼所 Spring wire with excellent fatigue characteristics
JP5653022B2 (en) * 2009-09-29 2015-01-14 中央発條株式会社 Spring steel and spring with excellent corrosion fatigue strength
US8789817B2 (en) * 2009-09-29 2014-07-29 Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha Spring steel and spring having superior corrosion fatigue strength
CN102151693B (en) * 2010-12-02 2012-01-11 大冶特殊钢股份有限公司 Method for rolling low-hardness small-sized spring steel
JP5711539B2 (en) 2011-01-06 2015-05-07 中央発條株式会社 Spring with excellent corrosion fatigue strength
CN103014533B (en) * 2011-10-19 2015-02-04 宝钢集团新疆八一钢铁有限公司 Technique for prolonging fatigue life of 50CrVA plate spring
KR101353649B1 (en) 2011-12-23 2014-01-20 주식회사 포스코 Wire rod and steel wire having high corrosion resistance, method of manufacturing spring and steel wire for spring
MX363411B (en) * 2012-01-11 2019-03-22 Kobe Steel Ltd Steel for bolts, bolt, and method for producing bolt.
CN102735749A (en) * 2012-06-28 2012-10-17 吴江市宏达探伤器材有限公司 Magnetic particle inspection test block and preparation method thereof
JP2015034324A (en) 2013-08-08 2015-02-19 山陽特殊製鋼株式会社 Steel excellent in rolling fatigue life
CN103499595B (en) * 2013-10-17 2016-01-13 武汉钢铁(集团)公司 Spring steel clip foreign material chemical composition microcell method for quantitative measuring
KR101446135B1 (en) 2013-12-26 2014-10-02 주식회사 세아베스틸 Steel for suspension spring with high strength and excellent fatigue and method producing the same
JP6282571B2 (en) * 2014-10-31 2018-02-21 株式会社神戸製鋼所 Manufacturing method of high strength hollow spring steel
CN105112799A (en) * 2015-09-01 2015-12-02 广西南宁智翠科技咨询有限公司 Special spring wire for vehicle engine
CN105178224B (en) * 2015-10-09 2017-05-03 耿志斌 Road and bridge collision avoidance protective device
KR101776462B1 (en) * 2015-12-04 2017-09-20 현대자동차주식회사 Coil spring steel
KR101745192B1 (en) 2015-12-04 2017-06-09 현대자동차주식회사 Ultra high strength spring steel
KR101745196B1 (en) * 2015-12-07 2017-06-09 현대자동차주식회사 Ultra high strength spring steel
KR101776491B1 (en) * 2016-04-15 2017-09-20 현대자동차주식회사 High strength spring steel having excellent corrosion resistance
KR101776490B1 (en) * 2016-04-15 2017-09-08 현대자동차주식회사 High strength spring steel having excellent corrosion resistance
DE102017107487A1 (en) 2017-04-07 2018-10-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for producing a torsion bar spring and stabilizer for a chassis of a motor vehicle
CN110621798B (en) * 2017-05-25 2021-08-27 住友电气工业株式会社 Inclined coil spring and connector
EP3640357A4 (en) * 2017-06-15 2020-09-30 Nippon Steel Corporation Rolled wire for spring steel
CN107550124A (en) * 2017-09-07 2018-01-09 南通通联海绵塑料有限公司 A kind of sponges spring mattress manufacture method
EP3796101A1 (en) * 2019-09-20 2021-03-24 Nivarox-FAR S.A. Hairspring for clock movement
CN114134431B (en) * 2021-05-10 2022-12-30 江阴兴澄特种钢铁有限公司 2000 Mpa-grade high-strength high-toughness high-hardenability spring steel by square billet continuous casting and rolling and manufacturing method thereof
CN113930680B (en) * 2021-09-29 2023-03-17 武汉钢铁有限公司 Low-temperature-resistant high-strength spring flat steel and production method thereof
JP2023120677A (en) 2022-02-18 2023-08-30 日本発條株式会社 Inclusion evaluation method
CN115125450B (en) * 2022-06-29 2023-03-21 浙江伊思灵双第弹簧有限公司 Microalloyed spring and manufacturing process thereof
CN114990451A (en) * 2022-08-05 2022-09-02 山东联美弹簧科技股份有限公司 Microalloyed steel for automobile spring stabilizer bar and preparation method thereof
CN115961215A (en) * 2022-12-09 2023-04-14 铜陵有色金神耐磨材料有限责任公司 High-wear-resistance Cr-Mo steel lining plate for light semi-autogenous mill and preparation method thereof

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5776267A (en) * 1995-10-27 1998-07-07 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Spring steel with excellent resistance to hydrogen embrittlement and fatigue
JP3474373B2 (en) * 1995-10-27 2003-12-08 株式会社神戸製鋼所 Spring steel with excellent hydrogen embrittlement resistance and fatigue properties
JPH09324219A (en) * 1996-06-05 1997-12-16 Kobe Steel Ltd Production of high strength spring excellent in hydrogen embrittlement resistance
JPH10121201A (en) * 1996-10-14 1998-05-12 Kobe Steel Ltd High strength spring excellent in delayed fracture resistance
JPH10299803A (en) * 1997-04-22 1998-11-13 Kobe Steel Ltd High strength spring favourable in environmental brittleness resistance
JP3577411B2 (en) * 1997-05-12 2004-10-13 新日本製鐵株式会社 High toughness spring steel
JP3246733B2 (en) * 1999-10-29 2002-01-15 三菱製鋼室蘭特殊鋼株式会社 High strength spring steel
JP4476846B2 (en) * 2005-03-03 2010-06-09 株式会社神戸製鋼所 High strength spring steel with excellent cold workability and quality stability
JP4476863B2 (en) * 2005-04-11 2010-06-09 株式会社神戸製鋼所 Steel wire for cold forming springs with excellent corrosion resistance

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679288C1 (en) * 2016-10-19 2019-02-07 Мицубиси Стил Мфг. Ко., Лтд. High strength spring, method for its manufacture, steel for high strength spring and method for its manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
JP4869051B2 (en) 2012-02-01
ES2331539T3 (en) 2010-01-07
RU2008128865A (en) 2010-01-20
ME01062B (en) 2012-10-20
ATE445026T1 (en) 2009-10-15
WO2007080256A1 (en) 2007-07-19
NO20082766L (en) 2008-07-14
DE602006009705D1 (en) 2009-11-19
CA2633153C (en) 2013-05-07
JP2007224413A (en) 2007-09-06
PL1966407T3 (en) 2010-04-30
BRPI0619892A2 (en) 2011-10-25
EP1966407B1 (en) 2009-10-07
BRPI0619892B1 (en) 2016-06-07
CA2633153A1 (en) 2007-07-19
KR20080090424A (en) 2008-10-08
NO341748B1 (en) 2018-01-15
RS51070B (en) 2010-10-31
SI1966407T1 (en) 2009-12-31
FR2894987B1 (en) 2008-03-14
KR101048946B1 (en) 2011-07-12
FR2894987A1 (en) 2007-06-22
EP1966407A1 (en) 2008-09-10
US20080308195A1 (en) 2008-12-18
CN101400818A (en) 2009-04-01
CN101400818B (en) 2012-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2397270C2 (en) Spring steel, procedure for fabrication of spring out of this steel ans spring out of this steel
JP5167616B2 (en) Metal bolts with excellent delayed fracture resistance
KR101617985B1 (en) Case hardening steel material with little heat-treatment strain
RU2725263C1 (en) Method of producing steel part and corresponding steel part
US11352683B2 (en) Production of HIC-resistant pressure vessel grade plates using a low-carbon composition
RU2733612C2 (en) Steel, product made from such steel, and method of its production
WO2014154104A1 (en) Low alloy high toughness wear-resistant steel plate and manufacturing method thereof
CN102812145A (en) High-strength steel and high-strength bolt with excellent resistance to delayed fracture, and manufacturing method therefor
US20180066344A1 (en) Wire rod for use in bolts that has excellent acid pickling properties and resistance to delayed fracture after quenching and tempering, and bolt
KR20150126699A (en) Case-hardening steel material and case-hardening steel member
JP2010132945A (en) High-strength thick steel plate having excellent delayed fracture resistance and weldability, and method for producing the same
US20190233927A1 (en) Steel for Machine Structural Use
KR20200103821A (en) Steel for parts subjected to carburization treatment
JP6798557B2 (en) steel
EP3115477B1 (en) Age hardening non-heat treated bainitic steel
JP4867638B2 (en) High-strength bolts with excellent delayed fracture resistance and corrosion resistance
KR20090069608A (en) Cold work tool steel and method of preparing thereof
RU2784363C9 (en) Steel
RU2784363C1 (en) Steel
JP7220750B1 (en) Hot work tool steel with excellent high-temperature strength and toughness
RU2413029C2 (en) Martensite nitrogen containing corrosion resistant steel
WO2017126239A1 (en) High strength forged steel and large forged component
RU2514901C2 (en) Steel
JP2022095157A (en) Steel for bolts and bolt
MX2008007563A (en) Spring steel, method for producing a spring using said steel and a spring made from such steel

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20160329

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171212