RU2561558C1 - Легкообрабатываемая конструкционная хромомарганцевоникелевая сталь - Google Patents
Легкообрабатываемая конструкционная хромомарганцевоникелевая сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2561558C1 RU2561558C1 RU2014137271/02A RU2014137271A RU2561558C1 RU 2561558 C1 RU2561558 C1 RU 2561558C1 RU 2014137271/02 A RU2014137271/02 A RU 2014137271/02A RU 2014137271 A RU2014137271 A RU 2014137271A RU 2561558 C1 RU2561558 C1 RU 2561558C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- manganese
- bismuth
- calcium
- machinability
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению сталей, применяемых в серийном и массовом производстве ответственных деталей машин. Сталь имеет следующий химический состав, мас.%: углерод 0,16-0,21, кремний 0,17-0,37, марганец 0,70-1,10, хром 0,80-1,10, никель 0,80-1,10, висмут 0,08-0,13, кальций 0,002-0,003, алюминий 0,005-0,015, железо - основа. В качестве примесей сталь содержит, мас.%: серу не более 0,025, фосфор не более 0,025, медь не более 0,25. Отношение содержания кальция к содержанию алюминия находится в пределах от 0,20 до 0,40. Повышается обрабатываемость стали резанием при сохранении требуемых механических свойств металла, а также улучшается экологическая обстановка производства за счет снижения агрессивности вредных выбросов в окружающую атмосферу высокотоксичных компонентов. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к получению сталей с особыми технологическими свойствами, применяемых в серийном и массовом производстве ответственных деталей машин.
Из уровня техники известна сталь с улучшенной обрабатываемостью резанием (ГОСТ 1414-75). Прокат из конструкционной стали высокой обрабатываемости резанием. Технические условия (Переиздание, с Изменениями №1, 2, 3, с Поправками), содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, свинец и железо, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
- углерод - 0,16-0,21;
- кремний - 0,17-0,37;
- марганец - 0,70-1,10;
- хром - 0,80-1,10;
- никель - 0,80-1,10;
- свинец - 0,15-0,30;
- железо - основа.
Кроме того, в состав стали могут входить, мас. %:
молибден - не более 0,10;
сера - не более 0,035;
фосфор - не более 0,035;
медь - не более 0,30.
К недостаткам данной стали можно отнести следующее:
- сера и фосфор, способствующие улучшению показателей обрабатываемости стали, в случае ее легирования свинцом не оказывают существенного влияния на процесс механического резания, а увеличение их содержания выше значений, обеспечивающих получение высококачественной стали, нецелесообразно в связи с аккумулятивным негативным воздействием указанных элементов на механические свойства металлопродукции;
- очевидная бесперспективность дальнейшего улучшения обрабатываемости стали путем увеличения содержания свинца больше регламентированных значений, поскольку превышение его предельной растворимости в железе приводит к ухудшению механических характеристик и росту их анизотропии, а также способствует усилению красноломкости поверхностного слоя в процессе горячей обработки металла давлением;
- неравномерное распределение свинца в теле слитка вследствие его большой физической плотности и высокой упругости пара, что затрудняет гарантированное получение требуемых свойств стали от плавки к плавке и обусловливает понижение выхода годного металла, а следовательно, и производительности процесса обработки давлением из-за образования дефектов в местах наибольшего скопления данного элемента;
- во время горячего пластического деформирования стали, содержащей свинец, происходит его диффузия на поверхность заготовки, что приводит к образованию в указанной области капиллярного слоя, ухудшающего условия захвата валками полосы металла вследствие уменьшения коэффициента трения, и снижению производительности прокатного оборудования;
- свинец крайне токсичен и согласно установленным на сегодняшний день гигиеническим нормативам относится к наивысшему 1 классу опасности, поэтому в черной металлургии все отчетливее прослеживается тенденция по отказу от его применения вследствие серьезного ухудшения экологии окружающей среды.
Кроме того известна сталь с высокой обрабатываемостью резанием (патент RU 2128725), содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, серу, фосфор, висмут и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %:
- углерод - 0,13-0,21;
- кремний - 0,17-0,37;
- марганец - 0,70-1,10;
- хром - 0,80-1,10;
- никель - 0,80-1,10;
- сера - 0,008-0,035;
- фосфор - 0,008-0,035;
- висмут - 0,12-0,20;
- железо - основа.
Известная сталь имеет следующие недостатки:
- бесперспективность дальнейшего улучшения обрабатываемости стали путем увеличения содержания висмута больше реальных значений, поскольку превышает его предельную растворимость в железе и увеличивается себестоимость выплавки.
Данная сталь, как наиболее схожая по химическому составу и механическим свойствам, принята за ближайший прототип.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение обрабатываемости стали резанием при сохранении требуемых механических характеристик металла, снижение количества агрессивности вредных выбросов в окружающую атмосферу токсичных компонентов.
Техническое решение поставленной задачи достигается за счет того, что предлагаемая сталь в своем составе содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, висмут, кальций, алюминий и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %:
- углерод - 0,13-0,21;
- кремний - 0,17-0,37;
- марганец - 0,70-1,10;
- хром - 0,80-1,10;
- никель - 0,80-1,10;
- висмут - 0,08-0,13;
- кальций - 0,002-0,003;
- алюминий - 0,005-0,015;
- железо - основа.
При этом отношение содержания кальция к содержанию алюминия находится в пределах от 0,20 до 0,40.
Кроме того, в качестве примесей сталь дополнительно может содержать, мас. %:
- серу - не более 0,025;
- фосфор - не более 0,025;
- медь - не более 0,25.
Применение висмута, кальция и алюминия для дополнительного легирования и раскисления стали с целью улучшения ее обрабатываемости резанием имеет целый ряд преимуществ.
Во-первых, сокращение количества алюминия, применяемого для раскисления стали будет способствовать снижению в стали неметаллических включений Al2O3.
Во-вторых, кальций является своего рода заменителем алюминия как раскислителя и обеспечивает образование алюминатов кальция в сульфидной оболочке - комплексные оксисульфидных включений, способствует глобуризации сульфидных включений и предупреждает образование микротрещин у остроугольных включений глинозема, оказывающие положительное влияние на обрабатываемость стали.
В-третьих, оптимальное соотношение Ca/Al способствует образованию глобулярных, малодеформируемых неметаллических включений.
В-четвертых, снижение содержания висмута, без снижения показателя обрабатываемости, обеспечивает образование ломкой стружки и расширяет диапазон применения стали (при сверлении, развертывании отверстий, нарезании и фрезеровании) и не ослабляет положительное влияние на результаты процесса со стороны фосфора и включений сульфида марганца. Он менее токсичен, чем свинец и обеспечивает высокий уровень обрабатываемости при содержании его в 1,5…2 раза меньшем, чем свинец.
В-пятых, висмут равномерно распределяется по сечению слитка, что обусловлено его плотностью, сопоставимой с плотностью жидкой стали, и применение висмута способствует решению экологических проблем, имеющих место при производстве автоматных сталей. Это связано с тем, что в отличие от свинца, принадлежащего к 1 классу опасности, содержание висмута в атмосфере цеха ограничено среднесменной предельно допустимой концентрацией (ПДК), равной 0,50 мг/м3.
Сущность изобретения - выявление оптимального содержания висмута, алюминия и кальция, при котором достигается наилучшее сочетание высокой обрабатываемости стали резанием при условии сохранения требуемых значений механических свойств.
В результате проведенных исследований установлено следующее:
- при содержании висмута меньше нижнего предела не удается достигнуть требуемого высокого уровня обрабатываемости стали резанием;
- при условии содержания висмута по верхнему пределу обрабатываемость предлагаемой стали сопоставима с обрабатываемостью металла аналогичной висмутсодержащей марки;
- при содержании висмута, кальция, и алюминия в заявленных пределах уровень обрабатываемости предложенной стали на 13% превышает величину обрабатываемости висмутсодержащего аналога, наряду с этим сталь сохраняет свои высокие механические характеристики, а ее получение характеризуется пониженной загрязненностью воздуха рабочей зоны и более безопасными условиями труда производственного персонала.
Эффективность токарной обработки оценивалась на технической базе ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (НИУ) по изменению стойкости инструментального материала при заданной скорости резания заготовок. В качестве критерия для оценки обрабатываемости стали было установлено значение приведенной стойкости, выраженное величиной износа режущего инструмента по задней поверхности при обработке одной детали.
В качестве базового уровня приняты обрабатываемость резанием среднеуглеродистой хромомарганцевоникелевой стали АВ19ХГН.
Химический состав известной стали марки ΑΒ19ΧΓΉ, принятой за ближайший аналог, и предлагаемой стали приведен в таблице 1.
Прочностные и пластические характеристики сравниваемых сталей в деформированном и термически обработанном состоянии (после закалки и отпуска), а также измеренный уровень механической обрабатываемости представлен в таблице 2.
Пример 1. Известная конструкционная хромомарганцевоникелевая сталь с улучшенной обрабатываемостью резанием АВ19ХГН (RU 2128725). Уровень механической обрабатываемости принят в качестве базовых значений для сравнения.
Пример 2. Содержание серы и фосфора больше заявленных значений. Механические характеристики металла не соответствуют требованиям ГОСТа. Оценка эффективности токарной обработки стали не проводилась.
Пример 3. Содержание никеля больше верхнего предела. Уменьшается производительность горячей обработки металла давлением. Оценка на обрабатываемость не производилась.
Пример 4. Содержание висмута меньше нижнего предела. Уровень обрабатываемости предложенной стали ниже, чем у известного аналога.
Пример 5. Содержание висмута в стали больше верхнего предела. Обрабатываемость предложенной стали резанием сопоставима с механической обрабатываемостью ее аналога.
Пример 6. Содержание серы, фосфора меди находится на уровне верхней границы заявленных диапазонов. Показатели механических свойств металла соответствуют минимальным предельно допустимым значениям, установленным требованиями для висмутсодержащего аналога.
Пример 7. Соотношение между содержанием кальция и алюминия выходит за нижнюю регламентированную границу. Размер зерна ниже регламентируемого. Происходит зарастание стаканчиков на машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Уровень обрабатываемости предложенной стали сопоставим с обрабатываемостью известного аналога.
Пример 8. Соотношение между содержанием кальция и алюминия находится на уровне нижнего предела из указанного диапазона. Размер зерна соответствует техническим условиям. Не происходит зарастание стаканчиков МНЛЗ. Уровень обрабатываемости выше известного аналога.
Пример 9. Соотношение между содержанием кальция и алюминия имеет значение, соответствующее верхнему заявленному пределу. Сталь соответствует техническим условиям.
Пример 10. Соотношение между содержанием кальция и алюминия выходит за верхнюю установленную границу. Сталь не соответствует техническим условиям.
Пример 11. Содержание всех элементов находится в заявленных пределах. Комплекс технологических свойств хромомарганцевоникельмолибденовой стали имеет оптимальный характер. Показатель обрабатываемости резанием при сохранении механических характеристик металла на 12% выше, чем у известного аналога.
Вместе с тем существенно уменьшается загрязненность воздуха рабочей зоны.
Таким образом, более высокий уровень обрабатываемости резанием предлагаемой стали с сохранением комплекса требуемых механических свойств металла и улучшением экологии металлургического производства позволяет рекомендовать ее для промышленного применения.
Claims (3)
1. Легкообрабатываемая конструкционная хромомарганцевоникелевая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, висмут и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кальций и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 0,16-0,21
кремний 0,17-0,37
марганец 0,70-1,10
хром 0,80-1,10
никель 0,80-1,10
висмут 0,08-0,13
кальций 0,002-0,003
алюминий 0,005-0,015
железо остальное
2. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что в ней ограничено содержание вредных примесей, мас.%: сера не более 0,025, фосфор не более 0,025, медь не более 0,25.
3. Сталь по п. 2, отличающаяся тем, что отношение содержания кальция к содержанию алюминия находится в пределах от 0,20 до 0,40.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014137271/02A RU2561558C1 (ru) | 2014-09-15 | 2014-09-15 | Легкообрабатываемая конструкционная хромомарганцевоникелевая сталь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014137271/02A RU2561558C1 (ru) | 2014-09-15 | 2014-09-15 | Легкообрабатываемая конструкционная хромомарганцевоникелевая сталь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2561558C1 true RU2561558C1 (ru) | 2015-08-27 |
Family
ID=54015700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014137271/02A RU2561558C1 (ru) | 2014-09-15 | 2014-09-15 | Легкообрабатываемая конструкционная хромомарганцевоникелевая сталь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2561558C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1069198A1 (en) * | 1999-01-28 | 2001-01-17 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Machine structural steel product |
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 |
RU2309190C2 (ru) * | 2002-04-03 | 2007-10-27 | Индустил Франс | Стальная заготовка для изготовления пресс-формы для литья под давлением пластмассы или для изготовления деталей для металлообработки |
RU2326180C2 (ru) * | 2002-11-19 | 2008-06-10 | Эндюстель Крезо | Способ изготовления листовой стали, обладающей абразивной стойкостью, и полученный лист |
US20090274573A1 (en) * | 2006-12-25 | 2009-11-05 | Kei Miyanishi | Machine Structural Steel Excellent in Machinability and Strength Properties |
EP1876255B1 (en) * | 2005-04-26 | 2012-06-06 | Sidenor Investigacion y Desarrollo, S.A. | Carbonitriding or cementation steel and method of producing parts with said steel |
-
2014
- 2014-09-15 RU RU2014137271/02A patent/RU2561558C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1069198A1 (en) * | 1999-01-28 | 2001-01-17 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Machine structural steel product |
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 |
RU2309190C2 (ru) * | 2002-04-03 | 2007-10-27 | Индустил Франс | Стальная заготовка для изготовления пресс-формы для литья под давлением пластмассы или для изготовления деталей для металлообработки |
RU2326180C2 (ru) * | 2002-11-19 | 2008-06-10 | Эндюстель Крезо | Способ изготовления листовой стали, обладающей абразивной стойкостью, и полученный лист |
EP1876255B1 (en) * | 2005-04-26 | 2012-06-06 | Sidenor Investigacion y Desarrollo, S.A. | Carbonitriding or cementation steel and method of producing parts with said steel |
US20090274573A1 (en) * | 2006-12-25 | 2009-11-05 | Kei Miyanishi | Machine Structural Steel Excellent in Machinability and Strength Properties |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101838424B1 (ko) | 후육 고인성 고장력 강판 및 그 제조 방법 | |
KR20150126699A (ko) | 표면 경화용 강재와 표면 경화강 부품 | |
US20110252854A1 (en) | Method for producing high alloy pipe | |
MX2018004385A (es) | Acero, producto creado a partir de tal acero, y metodo de fabricacion del mismo. | |
JP5217277B2 (ja) | 高合金管の製造方法 | |
RU2556189C1 (ru) | Легкообрабатываемая конструкционная среднеуглеродистая хромомарганцевоникельмолибденовая сталь | |
RU2561558C1 (ru) | Легкообрабатываемая конструкционная хромомарганцевоникелевая сталь | |
US10844466B2 (en) | Hot forging steel and hot forged product | |
RU2557860C1 (ru) | Легкообрабатываемая конструкционная хромомарганцевомолибденовая сталь | |
JP2014145100A (ja) | 合金添加量を低減した冷間工具鋼 | |
RU2555319C1 (ru) | Легкообрабатываемая конструкционная хромомарганцевоникельмолибденовая сталь | |
RU2570601C1 (ru) | Легкообрабатываемая конструкционная хромоникелевая сталь | |
RU2470086C1 (ru) | Среднеуглеродистая хромомолибденовая сталь с улучшенной обрабатываемостью резанием | |
CN104160053A (zh) | 碳工具钢钢带 | |
RU2467088C1 (ru) | Низколегированная хромистая сталь повышенной обрабатываемости | |
RU2696802C1 (ru) | Легкообрабатываемая хромомарганцевомолибденовая BN-содержащая сталь | |
JP6788520B2 (ja) | 優れた靱性および軟化抵抗性を有する熱間工具鋼 | |
RU2696798C1 (ru) | Среднеуглеродистая хромомолибденовая легкообрабатываемая BN-содержащая сталь | |
RU2006133365A (ru) | Сортовой прокат из среднелегированной стали для холодной объемной штамповки | |
JP5837837B2 (ja) | 工具寿命に優れた硬度が300hv10以上の高硬度bn系快削鋼 | |
KR20170121267A (ko) | 열간 압연 봉선재, 부품 및 열간 압연 봉선재의 제조 방법 | |
RU2511008C1 (ru) | Среднеуглеродистая конструкционная сталь высокой обрабатываемости резанием | |
RU2544981C1 (ru) | Среднеуглеродистая автоматная сталь | |
RU2514552C1 (ru) | Среднеуглеродистая легированная сталь повышенной механической обрабатываемости | |
RU2503736C1 (ru) | Низкоуглеродистая конструкционная сталь с улучшенной обрабатываемостью резанием |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20160729 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20160729 Effective date: 20180828 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200916 |