RU2532661C1 - Сталь - Google Patents
Сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2532661C1 RU2532661C1 RU2013142568/02A RU2013142568A RU2532661C1 RU 2532661 C1 RU2532661 C1 RU 2532661C1 RU 2013142568/02 A RU2013142568/02 A RU 2013142568/02A RU 2013142568 A RU2013142568 A RU 2013142568A RU 2532661 C1 RU2532661 C1 RU 2532661C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- content
- calcium
- molybdenum
- manganese
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к высококачественным легированным конструкционным сталям для изготовления силовых деталей, шестерен и валов, поверхности которых упрочняют цементацией или нитроцементацией. Сталь содержит, в мас.%: углерод 0,14-0,16, марганец 0,25-0,50, кремний 0,17-0,25, хром 1,35-1,65, никель 4,20-4,40, молибден 0,30-0,40, церий 0,007-0,009, лантан 0,001-0,005, алюминий 0,02-0,05, кальций 0,002-0,005, медь ≤0,20, серу ≤0,005, фосфор ≤0,005, железо остальное. Отношение содержания кальция к содержанию алюминия составляет 0,13-0,15. Повышается ударная вязкость и прокаливаемость стали, сплошность и твердость цементованного слоя, а также хрупкая прочность, пластичность, сопротивляемость усталости при изгибе и контактная усталость после цементации поверхностного слоя. 1 з.п. ф-лы, 7 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к высококачественным легированным конструкционным сталям, и может найти применение для изготовления силовых деталей и шестерен, валов, поверхности которых упрочняют цементацией или нитроцементацией.
Известна высококачественная легированная конструкционная сталь 18X2H4MA, упрочняемая цементацией, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, медь, серу, фосфор и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,14-0,20; кремний 0,17-0,37; марганец 0,25-0,55; хром 1,35-1,65; никель 4,00-4,40; молибден 0,30-0,40; медь ≤0,30; сера ≤0,025; фосфор ≤0,025, железо остальное.
(ГОСТ 4543-71 «Прокат из легированной конструкционной стали», утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18.06.71 №1148, М., ИПК Издательство стандартов, 1996)
Недостатками известной стали, снижающими эксплуатационную надежность изделий, являются недостаточная технологичность при ковке (склонность к образованию трещин), сложность обеспечения оптимальной структуры цементованного слоя (в части регламентированного содержания остаточного аустенита); недостаточная ударная вязкость, недостаточная усталостная прочность при изгибе.
Наиболее близкой по технической сущности является сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, ниобий, церий, лантан, неодим и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,14-0,21; марганец 0,4-0,7; кремний 0,6-0,9; хром 2,6-3,0; никель 1,0-1,5; молибден 0,4-0,6; вольфрам 1,0-1,4; ванадий 0,35-0,55; ниобий 0,08-0,22; церий 0,01-0,05; лантан 0,01-0,03; неодим 0,01-0,03 и железо остальное. Известную сталь используют для изготовления силовых деталей - шестерен, валов, поверхности которых упрочняют химико-термической обработкой: цементацией, нитроцементацией и азотированием.
(RU 2094520, C22C 38/48, опубликовано 27.10.1997)
Недостатками известной стали являются: склонность к образованию трещин при ковке; недостаточная ударная вязкость; неоптимальная структура цементованного слоя, снижающая эксплуатационную надежность тяжелонагруженных изделий с цементованным слоем
Задачей и техническим результатом изобретения является повышение ударной вязкости и прокаливаемости стали, сплошности и твердости цементованного слоя, а также хрупкой прочности стали, ее пластичности, сопротивляемости усталости при изгибе, контактной усталости после цементации поверхностного слоя.
Технический результат достигается тем, что сталь содержит углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, церий, лантан, алюминий, кальций, медь, серу, фосфор и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод | 0,14-0,16 |
Марганец | 0,25-0,50 |
Кремний | 0,17-0,25 |
Хром | 1,35-1,65 |
Никель | 4,20-4,40 |
Молибден | 0,30-0,40 |
Церий | 0,007-0,009 |
Лантан | 0,001-0,005 |
Алюминий | 0,02-0,05 |
Кальций | 0,002-0,005 |
Медь | ≤0,20 |
Сера | ≤0,005 |
Фосфор | ≤0,005 |
Железо | Остальное |
при отношении содержания кальция к содержанию алюминия 0,13-0,15.
Технический результат также достигается тем, что отношение суммарного содержания никеля и молибдена к содержанию марганца составляет 9-12.
Содержание серы менее 0,005 мас.%, алюминия 0,02-0,05 мас.% и кальция 0,002-0,005 мас.% при отношении содержания кальция к содержанию алюминия 0,13-0,15 до минимума снижает количество неметаллических включений в стали, повышает пластичность стали и износостойкость цементированного поверхностного слоя.
Ограничение содержания серы до 0,005 мас.% и фосфора до 0,005 мас.% повышает сплошность и стабильность по твердости поверхностного слоя, полученного цементацией.
Ограничение содержания меди до 0,2 мас.% обеспечивает уменьшение склонности стали к образованию трещин при ковке.
При отношении содержания кальция к содержанию алюминия 0,13-0,15 и отношении суммарного содержания никеля и молибдена к содержанию марганца 9-12 сталь обладает оптимальной структурой, обеспечивающей повышение эксплуатационных характеристик цементованной (или нитроцементованной) детали.
Достижение поставленного технического результата иллюстрируется данными, представленными в таблицах 1-7.
Цементацию поверхности стали проводили стандартным методом при выдержке в газовых печах при температуре 930°C в течение 24 часа.
Из представленных материалов следует, что сталь по изобретению обеспечивает достижение поставленного технического результата: повышение ударной вязкости и прокаливаемости стали, сплошности и твердости цементованного слоя, а также хрупкой прочности стали, ее пластичности, сопротивляемости усталости при изгибе, контактной усталости после цементации поверхностного слоя.
По данным стендовых испытаний использование стали по изобретению для изготовления цементированных шестерен редуктора горно-шахтного комбайна обеспечит повышение на 35% его эксплуатационной надежности.
Таблица 1 | ||||
Химический состав заявляемой стали опытных плавок (№1-4) | ||||
Сталь | Номер плавки | |||
Компоненты | 1 | 2 | 3 | 4 |
C | 0,14 | 0,15 | 0,15 | 0,16 |
Si | 0,19 | 0,17 | 0,21 | 0,25 |
Mn | 0,27 | 0,35 | 0,41 | 0,49 |
Cr | 1,36 | 1,44 | 1,64 | 1,39 |
Ni | 4,22 | 4,39 | 4,28 | 4,37 |
Mo | 0,31 | 0,39 | 0,33 | 0,40 |
Cu | 0,16 | 0,19 | 0,20 | 0,17 |
Al | 0,02 | 0,05 | 0,04 | 0,03 |
Ca | 0,003 | 0,002 | 0,005 | 0,004 |
Ce | 0,009 | 0,007 | 0,007 | 0,008 |
La | 0,002 | 0,001 | 0,003 | 0,005 |
S | 0,003 | 0,005 | 0,004 | 0,005 |
P | 0,005 | 0,004 | 0,002 | 0,004 |
Fe | ост. | ост. | ост. | ост. |
Таблица 2 | ||||||
Механические свойства стали опытных плавок (№1-4) | ||||||
Сталь | KCU20 С, Дж/см2 | KCU60 С, Дж/см2 | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ, % | φ, % |
№1 | 131 | 84 | 1240 | 1370 | 15 | 55 |
№2 | 139 | 91 | 1210 | 1290 | 17 | 53 |
№3 | 144 | 98 | 1190 | 1330 | 16 | 57 |
№4 | 155 | 121 | 1280 | 1410 | 15 | 55 |
Таблица 3 | |||
Свойства цементованного слоя заявляемой стали опытных плавок (№1-4) и известной стали | |||
Сталь | Сплошность цементованного слоя по 8-балльной шкале | Показатель стабильности твердости, HRC | Содержание аустенита, % |
Известная сталь | 4-5 | 59, 63, 61, 65, 60 разброс - 6 единиц | 6-9 |
№1 | 1 | 62, 63, 65, 64, 65 разброс - 3 единицы | 2-4 |
№2 | 2 | 63, 65, 64, 63, 65 разброс - 2 единицы | 2-3 |
№3 | 1-2 | 65, 63, 64, 62, 64 разброс - 2 единицы | 2-4 |
№4 | 1 | 64, 62, 63, 63, 64 разброс - 2 единицы | 1-3 |
Таблица 4 | ||
Балл неметаллических включений и технологичность при ковке отливок заявляемой стали опытных плавок (№1-4) и стали-прототипа | ||
Сталь | Балл неметаллических включений (ГОСТ 1778-70), метод Ш4 | Количество трещин на поверхности поковки |
Известная сталь | OC-3, C-4 | 5, глубиной 0,3 |
№1 | OC-1, C-2 | 1, глубиной 0,1 |
№2 | OC-2, C-1 | - |
№3 | OC-1, C-1 | 1, глубиной 0,1 |
№4 | OC-1, C-1 | - |
Таблица 5 | ||
Влияние содержания серы и фосфора на целостность и стабильность твердости цементитной решетки поверхностного слоя | ||
Суммарное содержание серы и фосфора, % | Сплошность цементованного слоя по 8-балльной шкале | Показатель стабильности твердости, HRC |
0,010 | 1-2 | 65, 64, 63, 64, 65 разброс - 2 единицы |
0,050 | 5-6 | 58, 63, 59, 64, 59 разброс - 6 единиц |
Таблица 6 | |||||
Влияние отношения содержания Al/Ca на балл неметаллических включений и значения ударной вязкости | |||||
Номер опытной плавки | Al, мас.% | Ca, мас.% | Al:Ca, % | Балл НВ (ГОСТ 1778-70) | KCU+20 C |
1 | 0,02 | 0,005 | 4 | ОС-1, С-2 | 112 |
2 | 0,03 | 0,004 | 7,5 | ОС-1, С-1 | 126 |
3 | 0,04 | 0,003 | 13,33 | ОС-2, С-1 | 137 |
4 | 0,05 | 0,002 | 25 | ОС-2, С-2 | 144 |
5 | 0,01 | 0,006 | 1,66 | ОС-4, С-4 | 89 |
6 | 0,06 | 0,001 | 60 | ОС-5, С-5 | 87 |
Таблица 7 | ||
Сравнительная контактная выносливость и усталостная прочность при изгибе стали опытных плавок №1-4 и стали-прототипа | ||
Сталь | Предел контактной выносливости (ГОСТ 25.501-78), МПа | Предел выносливости при изгибе, (ГОСТ 25.504-82), МПа |
Известная сталь | 1200 | 850 |
№1 | 1900 | 1100 |
№2 | 2000 | 1200 |
№3 | 1800 | 1100 |
№4 | 2100 | 1200 |
Claims (2)
1. Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, церий, лантан и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминий, кальций, медь, серу и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 0,14-0,16
Марганец 0,25-0,50
Кремний 0,17-0,25
Хром 1,35-1,65
Никель 4,20-4,40
Молибден 0,30-0,40
Церий 0,007-0,009
Лантан 0,001-0,005
Алюминий 0,02-0,05
Кальций 0,002-0,005
Медь ≤0,20
Сера ≤0,005
Фосфор ≤0,005,
Железо Остальное,
при этом отношение содержания кальция к содержанию алюминия составляет 0,13-0,15.
при этом отношение содержания кальция к содержанию алюминия составляет 0,13-0,15.
2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что отношение суммарного содержания никеля и молибдена к содержанию марганца составляет 9-12.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013142568/02A RU2532661C1 (ru) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | Сталь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013142568/02A RU2532661C1 (ru) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | Сталь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2532661C1 true RU2532661C1 (ru) | 2014-11-10 |
Family
ID=53382450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013142568/02A RU2532661C1 (ru) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | Сталь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2532661C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2094520C1 (ru) * | 1995-10-16 | 1997-10-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Легированная сталь |
RU2183689C2 (ru) * | 2000-03-13 | 2002-06-20 | Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Сталь для фасонных отливок |
US7195736B1 (en) * | 2000-02-10 | 2007-03-27 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Lead-free steel for machine structural use with excellent machinability and low strength anisotropy |
EP1857562A1 (en) * | 2005-01-18 | 2007-11-21 | Nippon Steel Corporation | Bake-hardening hot-rolled steel sheet with excellent workability and process for producing the same |
RU2383649C2 (ru) * | 2007-09-25 | 2010-03-10 | Закрытое акционерное общество "Ижевский опытно-механический завод" | Дисперсионно-твердеющая сталь (варианты) и изделие из стали (варианты) |
US8057737B2 (en) * | 2006-06-21 | 2011-11-15 | Kobe Steel, Ltd. | Forging steel and its manufacturing method, and forged parts |
-
2013
- 2013-09-18 RU RU2013142568/02A patent/RU2532661C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2094520C1 (ru) * | 1995-10-16 | 1997-10-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Легированная сталь |
US7195736B1 (en) * | 2000-02-10 | 2007-03-27 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Lead-free steel for machine structural use with excellent machinability and low strength anisotropy |
RU2183689C2 (ru) * | 2000-03-13 | 2002-06-20 | Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" | Сталь для фасонных отливок |
EP1857562A1 (en) * | 2005-01-18 | 2007-11-21 | Nippon Steel Corporation | Bake-hardening hot-rolled steel sheet with excellent workability and process for producing the same |
US8057737B2 (en) * | 2006-06-21 | 2011-11-15 | Kobe Steel, Ltd. | Forging steel and its manufacturing method, and forged parts |
RU2383649C2 (ru) * | 2007-09-25 | 2010-03-10 | Закрытое акционерное общество "Ижевский опытно-механический завод" | Дисперсионно-твердеющая сталь (варианты) и изделие из стали (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5530763B2 (ja) | 低サイクル曲げ疲労強度に優れた浸炭鋼部品 | |
KR101745224B1 (ko) | 침탄용 강 | |
RU2392348C2 (ru) | Коррозионно-стойкая высокопрочная немагнитная сталь и способ ее термодеформационной обработки | |
JP7165128B2 (ja) | 鋼組成物 | |
JP5099276B1 (ja) | 面疲労強度に優れたガス浸炭鋼部品、ガス浸炭用鋼材およびガス浸炭鋼部品の製造方法 | |
TWI650433B (zh) | 冷作工具鋼 | |
MX2021009947A (es) | Lamina de acero galvanizado por inmersion en caliente de alta resistencia y metodo para producir la misma. | |
JP2010121191A (ja) | 耐遅れ破壊特性および溶接性に優れる高強度厚鋼板およびその製造方法 | |
AU2017226126A1 (en) | Steel material and oil-well steel pipe | |
RU2721668C2 (ru) | Двухфазная нержавеющая сталь | |
JP6433341B2 (ja) | 時効硬化型ベイナイト非調質鋼 | |
JP4645307B2 (ja) | 低温靭性に優れた耐摩耗鋼およびその製造方法 | |
JP2019183215A (ja) | 浸炭機械部品及びその製造方法 | |
RU2532661C1 (ru) | Сталь | |
RU2594769C1 (ru) | Коррозионно-стойкая сталь для бесшовных горячекатаных насосно-компрессорных и обсадных труб повышенной эксплуатационной надежности и трубы, выполненные из нее | |
JP2012233252A (ja) | 耐摩耗性に優れた機械構造用合金鋼 | |
RU2007148919A (ru) | Сталь повышенной свариваемости для корпуса подводных лодок | |
JP6828050B2 (ja) | 三相ステンレス鋼およびその製造方法 | |
JP5793556B2 (ja) | 高耐食性を有する862MPa級低C高Cr鋼管及びその製造方法 | |
JP2020041186A (ja) | ガス浸炭用肌焼鋼及びガス浸炭部品 | |
RU2603404C1 (ru) | Способ производства высокотвердого износостойкого листового проката | |
MX2018003869A (es) | Aleacion de acero de alta resistencia, alta tenacidad al impacto y excelente vida de fatiga para aplicaciones de eje de motor de lodo. | |
JP6300647B2 (ja) | 窒化特性に優れる窒化用鋼 | |
JP6729265B2 (ja) | 低合金鋼 | |
JP6849360B2 (ja) | 転動疲労寿命特性に優れたマルテンサイト系快削ステンレス鋼 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150919 |