RU2703085C1 - Structural steel with bainitic structure, obtained from it forged parts and method of forged part production - Google Patents

Structural steel with bainitic structure, obtained from it forged parts and method of forged part production Download PDF

Info

Publication number
RU2703085C1
RU2703085C1 RU2018121935A RU2018121935A RU2703085C1 RU 2703085 C1 RU2703085 C1 RU 2703085C1 RU 2018121935 A RU2018121935 A RU 2018121935A RU 2018121935 A RU2018121935 A RU 2018121935A RU 2703085 C1 RU2703085 C1 RU 2703085C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
content
structural steel
steel according
forged
steel
Prior art date
Application number
RU2018121935A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ульрих РАЙХЕЛЬ
Тилль ШНАЙДЕРС
Франк ВАН ЗЁСТ
Ганс-Гюнтер КРУЛЛЬ
Original Assignee
Дойче Эдельштальверке Спешелти Стил Гмбх Унд Ко. Кг
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 Дойче Эдельштальверке Спешелти Стил Гмбх Унд Ко. Кг filed Critical Дойче Эдельштальверке Спешелти Стил Гмбх Унд Ко. Кг
Application granted granted Critical
Publication of RU2703085C1 publication Critical patent/RU2703085C1/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
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/02Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
    • 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C21D1/20Isothermal quenching, e.g. bainitic hardening
    • 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
    • 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
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous 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
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing 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
    • C22C38/18Ferrous 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
    • 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
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • 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
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • 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
    • C21D2211/002Bainite
    • 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
    • C21D2211/008Martensite
    • 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
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, particularly, to heat treatment of steel. To ensure technical result structural steel contains, wt%: up to 0.25 C, up to 0.45 Si, 0.20–2.00 Mn, up to 4.00 Mn, 0.6–3.0 Mo, 0.004–0.020 N, up to 0.40 S, 0.001–0.035 Al, 0.0005–0.0025 B, up to 0.015 Nb, up to 0.01 Ti, up to 0.10 V, up to 1.5 Ni and up to 2.0 Cu, iron and unavoidable impurities – the rest, with the following condition: %Al/27+%Nb/45+%Ti/48+%V/25>%N/3.75. Structural steel has yield strength of at least 750 MPa, tensile strength of at least 950 MPa and a structure containing at least 80 vol% bainite and maximum total amount of residual austenite, ferrite, perlite and/or martensite of 20 vol%. Steel is used, in particular, for production by means of forging of forged parts, having along their length significant changes in cross section. Invention also discloses a method of making forged parts.
EFFECT: high strength and low tendency to deformation.
15 cl, 2 tbl

Description

Данное изобретение относится к конструкционной стали с высокой прочностью, структура которой содержит по меньшей мере 80 об. % бейнита.This invention relates to structural steel with high strength, the structure of which contains at least 80 vol. % bainite.

Изобретение также относится к кованой детали, производимой из такой конструкционной стали.The invention also relates to forged parts made from such structural steel.

Наконец, изобретение относится к способу производства кованой детали из конструкционной стали согласно изобретению.Finally, the invention relates to a method for the production of forged parts from structural steel according to the invention.

Всюду, где описания сплавов или других стальных композиций далее представляются с использованием символа “%”, в каждом случае, если явно не указывается иного, он относится к массе.Wherever descriptions of alloys or other steel compositions are further provided using the symbol “%”, in each case, unless explicitly stated otherwise, it refers to the mass.

Все представленные в настоящем тексте механические свойства стали согласно данному изобретению и любых других сталей, упоминаемых для целей сравнения, определены согласно DIN EN ISO 6892-1, если не указывается иного.All the mechanical properties presented in this text of the steel according to this invention and any other steels mentioned for comparison purposes are defined in accordance with DIN EN ISO 6892-1, unless otherwise indicated.

Согласно сообщению дипломированного инженера Christoph Keul и др. в статье “Entwicklung eines hochfesten duktilen bainitischen (HDB) Stahls

Figure 00000001
hochbeanspruchte Schmiedebauteile” («Разработка высокопрочной, ковкой бейнитной стали (HDB) для высоконапряженных кованых компонентов»), появившейся в Schmiede-Journal, выпуск от сентября 2010 г, публикация lndustrieverband Massivumformung e.V., в кузнечном производстве существует особенно высокая потребность в касающихся стальных материалов решениях, способных предложить возможности достижения высокой прочности и пластичности с обеспечением в то же самое время коротких технологических цепочек их производства. В статье также заявляется, что в этой связи многообещающими выглядят материалы с бейнитной структурой, в которых сочетаются хорошие прочностные свойства и свойства пластичности без необходимости в дополнительной термической обработке и которые отличаются прочностью при растяжении более 1 200 МПа, пределом текучести более 850 МПа и относительным удлинением при разрыве более 10% с работой разрушения при испытаниях на ударную вязкость с надрезом, составляющей 27 Дж при комнатной температуре. В качестве примера концепций легирования, предлагающих такие свойства, статья представляет сталь с содержанием в масс.%: 0,18% C, 1,53% Si, 1,47% Mn, 0,007% S, 1,30% Cr, 0,07% Мо, 0,0020% B, 0,027% Nb, 0,026% Ti, 0,0080% N с остальным, состоящим из железа и неизбежных примесей, и сталь с 0,22% C, 1,47% Si, 1,50% Mn, 0,006% S, 1,31% Cr, 0,09% Мо, 0,0025% B, 0,035% Nb, 0,026% Ti, 0,0108% N с остальным, представленным железом и неизбежными примесями.According to Chartered Engineer Christoph Keul et al. In the article “Entwicklung eines hochfesten duktilen bainitischen (HDB) Stahls
Figure 00000001
hochbeanspruchte Schmiedebauteile ”(“ Development of high-strength, forged bainitic steel (HDB) for high-tension forged components ”), published in the Schmiede-Journal, September 2010 edition, publication of lndustrieverband Massivumformung eV, forging there is a particularly high demand for steel materials able to offer the possibility of achieving high strength and ductility while ensuring at the same time short technological chains of their production. The article also states that in this regard, materials with a bainitic structure look promising, which combine good strength and ductility properties without the need for additional heat treatment and which are characterized by tensile strength of more than 1,200 MPa, yield strength of more than 850 MPa and elongation at a break of more than 10% with the work of destruction during tests for impact strength with a notch of 27 J at room temperature. As an example of alloying concepts offering such properties, the article presents steel with a mass content of: 0.18% C, 1.53% Si, 1.47% Mn, 0.007% S, 1.30% Cr, 0, 07% Mo, 0.0020% B, 0.027% Nb, 0.026% Ti, 0.0080% N with the rest consisting of iron and inevitable impurities, and steel with 0.22% C, 1.47% Si, 1, 50% Mn, 0.006% S, 1.31% Cr, 0.09% Mo, 0.0025% B, 0.035% Nb, 0.026% Ti, 0.0108% N with the rest represented by iron and inevitable impurities.

Другая разработка, которая аналогичным образом направлена на получение стали для производства объемно-штампованных деталей, которые без применения дополнительной термической обработки обладают высокой прочностью и в то же самое время высокой пластичностью, описана в EP 1 546 426 B1. Известная из этого патентного описания сталь содержит (в масс. %): 0,12 - 0,45% C, 0,10 - 1,00% Si, 0,50 - 1,95% Mn, 0,005 - 0,060% S, в каждом случае 0,004 - 0,050% Al и Ti, в каждом случае вплоть до 0,60% Cr, Ni, Co, W, Мо и Cu, вплоть до 0,01% B, вплоть до 0,050% Nb, 0,10 - 0,40% V, 0,015 - 0,04% N и остальное, представленное железом и неизбежными примесями, при условии, что произведение содержаний в стали V и N оставляет между 0,0021 и 0,0120, что содержание S, представленное показателем %S, содержание Al, представленное показателем %Al, содержание Nb, представленное показателем %Nb, и содержание Ti, представленное показателем %Ti, отвечают условию 1,6 x %S + 1,5 x %Al + 2,4 x %Nb + 1,2 x %Ti = 0,040 - 0,080% и содержание Mn, представленное показателем %Mn, содержание Cr, представленное показателем %Cr, содержание Ni, представленное показателем %Ni, содержание Cu, представленное показателем %Cu и содержание Мо, представленное показателем %Mo, отвечают условию 1,2 x %Mn + 1,4 x %Cr + 1,0 x %Ni + 1,1 x %Cu + 1,8 x %Mo = 1,00 - 3,50%.Another development, which is similarly aimed at producing steel for the production of die-forged parts, which without additional heat treatment have high strength and at the same time high ductility, is described in EP 1,546,426 B1. The steel known from this patent description contains (in mass%): 0.12 - 0.45% C, 0.10 - 1.00% Si, 0.50 - 1.95% Mn, 0.005 - 0.060% S, in each case 0.004 - 0.050% Al and Ti, in each case up to 0.60% Cr, Ni, Co, W, Mo and Cu, up to 0.01% B, up to 0.050% Nb, 0.10 - 0.40% V, 0.015 - 0.04% N and the rest represented by iron and inevitable impurities, provided that the product of the contents in steel V and N leaves between 0.0021 and 0.0120, that the S content represented by the% indicator S, the Al content represented by% Al, the Nb content represented by% Nb, and the Ti content represented by% T i, meet the condition 1.6 x% S + 1.5 x% Al + 2.4 x% Nb + 1.2 x% Ti = 0.040 - 0.080% and the Mn content represented by% Mn, the Cr content represented by % Cr, Ni content represented by% Ni, Cu content represented by% Cu and Mo content represented by% Mo satisfy 1.2 x% Mn + 1.4 x% Cr + 1.0 x% Ni + 1.1 x% Cu + 1.8 x% Mo = 1.00 - 3.50%.

В качестве существенно важного здесь рассматривается то, что необходимое улучшение пластичности достигается посредством снижения содержания в стали углерода. Существенная потеря прочности согласно известному уровню техники, компенсируется обычными легирующими элементами, содержания которых координируются таким образом, чтобы происходило упрочение вследствие образования твердого раствора.As essential here, it is considered that the necessary improvement in ductility is achieved by reducing the carbon content in the steel. A significant loss of strength according to the prior art is compensated by conventional alloying elements, the contents of which are coordinated so that hardening occurs due to the formation of a solid solution.

Кроме того, из DE 697 28 076 T2 (EP 0 787 812 B1) известен способ производства кованой стальной детали, при котором сталь с содержанием в масс.% 0,1 - 0,4% C, 1 - 1,8% Mn, 0,15 - 1,7% Si, вплоть до 1% Ni, вплоть до 1,2% Cr, вплоть до 0,3% Мо, вплоть до 0,3% V, вплоть до 0,35% Cu и в каждом случае необязательно 0,005 - 0,06% Al, 0,0005 - 0,01% B, 0,005 - 0,03% Ti, 0,005 - 0,06% Nb, 0,005 - 0,1% S, вплоть до 0,006% кальция, вплоть до 0,03% Te, вплоть до 0,05% Se, вплоть до 0,05% Bi и с остальным, представленным железом и неизбежными примесями, разливается по формам для получения заготовок, которые являются горячековаными стандартным способом с целью получения кованой детали. Кованая деталь затем подвергается термической обработке, включающей охлаждение со скоростью Vr более 0,5°C/с от температуры, при которой сталь является аустенитной, до температуры Tm между Ms +100°C и Ms -20°C. Кованая деталь затем выдерживается в течение по меньшей мере двух минут при температуре между температурой Tm и температурой Tf, такой что Tf > Tm -100°C. Таким образом, цель состоит в том, чтобы получить стальной компонент с по существу бейнитной структурой, содержащей по меньшей мере 15% нижнего бейнита и предпочтительно по меньшей мере 20% бейнита, образованного при температурах между Tm и Tf.In addition, from DE 697 28 076 T2 (EP 0 787 812 B1) there is a known method for the production of forged steel parts, in which steel with a mass content of 0.1 to 0.4% C, 1 to 1.8% Mn, 0.15 - 1.7% Si, up to 1% Ni, up to 1.2% Cr, up to 0.3% Mo, up to 0.3% V, up to 0.35% Cu and in each optionally 0.005-0.06% Al, 0.0005-0.01% B, 0.005-0.03% Ti, 0.005-0.06% Nb, 0.005-0.1% S, up to 0.006% calcium, up to 0.03% Te, up to 0.05% Se, up to 0.05% Bi and with the rest represented by iron and unavoidable impurities, it is cast into molds to produce blanks that are hot-worked in a standard way with the aim of receiving forged parts. The forged part is then subjected to heat treatment, including cooling at a speed Vr of more than 0.5 ° C / s from the temperature at which the steel is austenitic to a temperature Tm between Ms + 100 ° C and Ms -20 ° C. The forged part is then aged for at least two minutes at a temperature between the temperature Tm and the temperature Tf, such that Tf> Tm -100 ° C. Thus, the aim is to obtain a steel component with a substantially bainitic structure containing at least 15% lower bainite and preferably at least 20% bainite formed at temperatures between Tm and Tf.

Практические испытания, выполненные со стальными материалами описанного выше типа показали, что такие бейнитные стали являются неподходящими для компонентов, имеющих значительные изменения в величинах их поперечного сечения, из-за их тенденции к деформированию и значительных колебаний механических свойств.Practical tests performed with steel materials of the type described above showed that such bainitic steels are unsuitable for components that have significant changes in their cross section due to their tendency to deformation and significant fluctuations in mechanical properties.

В этой связи задача изобретения состоит в том, чтобы предоставить обладающую высокой прочностью сталь без необходимости в выполнении термической обработки сложными способами, проявляющую небольшую склонность к деформированию и которая в этой связи является особенно подходящей для производства кованых изделий со значительными изменениями поперечного сечения по их длине.In this regard, the object of the invention is to provide high-strength steel without the need for heat treatment by complex methods, exhibiting a slight tendency to deformation and which is therefore particularly suitable for the production of forged products with significant changes in the cross section along their length.

Задача изобретения состоит также в создании кованой детали, обладающей оптимальной комбинацией свойств без сложных способов термической обработки.The objective of the invention is also to create a forged part having an optimal combination of properties without complicated methods of heat treatment.

Наконец, задача состоит в том, чтобы предложить способ производства кованой детали, допускающий простыми средствами создание кованых деталей с оптимизированной комбинацией свойств.Finally, the challenge is to propose a method of manufacturing a forged part, allowing simple means to create forged parts with an optimized combination of properties.

Относительно такой стали, изобретение решает вышеуказанную задачу с помощью конструкционной стали, указанной в пункте 1 формулы изобретения.Regarding such steel, the invention solves the above problem with the structural steel specified in paragraph 1 of the claims.

Что касается кованой детали, решение вышеупомянутой задачи состоит в создании стальной детали, изготовленной из стали согласно изобретению.As for the forged part, the solution to the above problem is to create a steel part made of steel according to the invention.

Наконец, что касается способа, указанная задача решается таким образом, что при производстве кованой детали реализуются этапы способа, приведенные в пункте 13 формулы изобретения.Finally, with regard to the method, this problem is solved in such a way that in the manufacture of the forged part the steps of the method described in paragraph 13 of the claims are implemented.

Предпочтительные воплощения изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения и будут далее подробно пояснены вместе с основной идеей данного изобретения.Preferred embodiments of the invention are presented in the dependent claims and will be further explained in detail together with the main idea of the present invention.

Конструкционная сталь согласно изобретению имеет предел текучести по меньшей мере 750 МПа, прочность при растяжении по меньшей мере 950 МПа и по меньшей мере 80 об. % бейнитной структуры при том, что остальные 20 об. % структуры могут быть остаточным аустенитом, ферритом, перлитом или мартенситом.Structural steel according to the invention has a yield strength of at least 750 MPa, tensile strength of at least 950 MPa and at least 80 vol. % bainitic structure with the remaining 20 vol. % of the structure may be residual austenite, ferrite, perlite or martensite.

В данном случае сталь согласно изобретению отличается высоким показателем удлинения при разрушении A, составляющим по меньшей мере 10%, в частности, по меньшей мере 12%, при том, что на практике показано, что стали согласно изобретению обычно достигают относительного удлинения при разрушении по меньшей мере в 15%.In this case, the steel according to the invention is characterized by a high elongation at break A of at least 10%, in particular at least 12%, while in practice it has been shown that the steels according to the invention usually achieve elongation at break of at least at least 15%.

Поэтому, согласно изобретению, конструкционная сталь содержит (в массовых процентах) вплоть до 0,25% C, вплоть до 1,5% Si, в частности, вплоть до 1% Si или вплоть до 0,45% Si, 0,20 - 2,00% Mn, вплоть до 4,00% Cr, 0,7 - 3,0% Мо, 0,004 - 0,020% N, вплоть до 0,40% S, 0,001 - 0,035% Al, 0,0005 - 0,0025% B, вплоть до 0,015% Nb, вплоть до 0,01% Ti, вплоть до 0,10% V, вплоть до 1,5% Ni, вплоть до 2,0% Cu и остальное, состоящее из железа и неизбежных примесей, при том, что содержание в конструкционной стали Al, представляемое показателем %Al, содержание Nb, представляемое показателем %Nb, содержание Ti, представляемое показателем %Ti, содержание V, представляемое показателем %V, и содержание N, представляемое показателем %N, в каждом случае отвечают следующему условию:Therefore, according to the invention, structural steel contains (in mass percent) up to 0.25% C, up to 1.5% Si, in particular up to 1% Si or up to 0.45% Si, 0.20 - 2.00% Mn, up to 4.00% Cr, 0.7 - 3.0% Mo, 0.004 - 0.020% N, up to 0.40% S, 0.001 - 0.035% Al, 0.0005 - 0, 0025% B, up to 0.015% Nb, up to 0.01% Ti, up to 0.10% V, up to 1.5% Ni, up to 2.0% Cu and the rest consisting of iron and inevitable impurities , despite the fact that the content in structural steel Al represented by% Al, the Nb content represented by% Nb, the Ti content represented by% Ti, soda zhanie V, representable exponent% V, and the content of N, represented by index% N, in each case correspond to the following condition:

%Al/27 + %Nb/45 + %Ti/48 + %V/25> %N/3,75.% Al / 27 +% Nb / 45 +% Ti / 48 +% V / 25>% N / 3.75.

К неизбежным примесям, появляющимся при производстве, относятся все элементы, которые с точки зрения искомых здесь свойств присутствуют в количествах, которые не оказывают никакого влияния на способ легирования, и оказываются в стали в связи со способом ее производства или в соответствии с выбранным исходным материалом (скрап). Неизбежные примеси также включают, в частности, P в содержании вплоть до 0,0035 масс. %.The inevitable impurities that appear during production include all elements that, in terms of the properties sought here, are present in quantities that do not affect the alloying method, and turn out to be in steel in connection with the method of its production or in accordance with the selected starting material ( scrap). Inevitable impurities also include, in particular, P in content up to 0.0035 mass. %

Сталь согласно изобретению и получаемые из нее кованые детали могут отличаться, в частности, однородным распределением свойств, даже если из-за изменяющихся габаритов компонентов, рассматриваемых в поперечном направлении объема кованой детали, во время охлаждения от температуры ковки в каких-либо конкретных местоположениях преобладают сильно различающиеся условия охлаждения. Эта невосприимчивость к условиям охлаждения достигается благодаря тому, что конструкционная сталь согласно изобретению имеет гомогенную, в максимально возможной степени исключительно бейнитную структуру с небольшими изменениями в твердости. Эта однородная микроструктура в то же самое время имеет невысокие внутренние напряжения, что оказывает положительное влияние на деформационное поведение.The steel according to the invention and the forged parts obtained from it can differ, in particular, by a uniform distribution of properties, even if, due to the changing dimensions of the components viewed in the transverse direction of the volume of the forged part, strongly prevail during cooling from the forging temperature in any specific locations different cooling conditions. This immunity to cooling conditions is achieved due to the fact that the structural steel according to the invention has a homogeneous, as much as possible exclusively bainitic structure with slight changes in hardness. This homogeneous microstructure at the same time has low internal stresses, which has a positive effect on the deformation behavior.

Соответственно, сталь согласно изобретению является особенно подходящей для производства кованых деталей, в которых друг с другом сталкиваются участки со значительно различающимися объемами и диаметрами. Примеры таких кованых деталей, для производства которых особенно подходит применение технологии ковки стали согласно изобретению, представлены коленчатыми валами, поршневыми штоками и другими подобными, предназначенными, в частности, для двигателей внутреннего сгорания деталями.Accordingly, the steel according to the invention is particularly suitable for the production of forged parts in which sections with significantly different volumes and diameters collide with each other. Examples of such forged parts, for the production of which the use of steel forging technology according to the invention is particularly suitable, are represented by crankshafts, piston rods and other similar, intended, in particular, for internal combustion engines parts.

Кроме того, детали узлов шасси и подвески колеса со значительно различающимися поперечными сечениями могут надежно изготавливаться из стали согласно изобретению без постобработки посредством шлифовки с обеспечением при этом заданных признаков прочности.In addition, the details of the chassis and suspension components of the wheels with significantly different cross sections can be reliably made of steel according to the invention without post-processing by grinding, while providing specified signs of strength.

Как можно понять из прилагаемой в качестве Фиг. 1 диаграммы «температура - время» стали согласно изобретению, с материаловедческой точки зрения это означает, что в случае конструкционной стали согласно изобретению может использоваться особенно широкое окно для бейнитной обработки, когда конструкционная сталь согласно изобретению непрерывно охлаждается от температуры ковки. Таким образом, легирование конструкционной стали согласно изобретению выбирается так, чтобы в ходе охлаждения в структуре не образовывалось ни мартенсита, ни феррита, ни перлита, влияющих на ее свойства. Конструкционная сталь согласно изобретению, таким образом, отличается тем, что она преимущественно, то есть вплоть до по меньшей мере 80 об. %, имеет бейнитную структуру, при том, что содержание небейнитных структурных компонентов в сталях согласно изобретению в типичном случае минимизировано до такой степени, что сталь согласно изобретению в техническом смысле имеет полностью бейнитную структуру.As can be understood from the attached as FIG. 1 of the temperature-time diagram of the steel according to the invention, from the material science point of view this means that in the case of structural steel according to the invention, a particularly wide window for bainitic processing can be used when the structural steel according to the invention is continuously cooled from the forging temperature. Thus, the alloying of structural steel according to the invention is selected so that during cooling in the structure neither martensite, nor ferrite, nor perlite are formed, affecting its properties. Structural steel according to the invention is thus characterized in that it is advantageous, i.e. up to at least 80 vol. %, has a bainitic structure, despite the fact that the content of non-bainitic structural components in the steels according to the invention is typically minimized to such an extent that the steel according to the invention in the technical sense has a completely bainitic structure.

Здесь в случае конструкционной стали согласно изобретению почти постоянная твердость развивается в бейните максимально возможным образом независимо от скорости охлаждения. Такая постоянная твердость является следствием почти полного превращения в бейнит того, что ранее было аустенитом, предпочтительно на стадии бейнитного превращения.Here, in the case of structural steel according to the invention, an almost constant hardness develops in bainite as much as possible regardless of the cooling rate. This constant hardness is the result of an almost complete transformation into bainite of what was previously austenite, preferably at the stage of bainitic transformation.

Ограничение содержания C максимальной величиной в 0,25 масс. % означает, с одной стороны, то, что конструкционная сталь согласно изобретению несмотря на свою максимизированную прочность обладает хорошими свойствами удлинения и пластичности. Низкое содержание в стали согласно изобретению C также участвует в ускорении бейнитного превращения с тем, чтобы избежать развития нежелательных структурных компонентов.The restriction of the content of C to a maximum value of 0.25 mass. % means, on the one hand, that the structural steel according to the invention, despite its maximized strength, has good elongation and ductility properties. The low content in the steel according to the invention C is also involved in accelerating the bainitic transformation in order to avoid the development of undesirable structural components.

В то же самое время, однако, некоторое количество углерода в конструкционной стали согласно изобретению также может внести свой вклад в прочность. В этой связи может быть предусмотрено содержание в стали C по меньшей мере в 0,09 масс. %. Таким образом, оптимизированный эффект присутствия в стали согласно изобретению C может быть достигнут, когда содержание C отрегулировано до величины 0,09 - 0,25 масс. %.At the same time, however, a certain amount of carbon in the structural steel according to the invention can also contribute to strength. In this regard, a content in steel C of at least 0.09 masses can be provided. % Thus, the optimized effect of the presence in the steel according to the invention C can be achieved when the content of C is adjusted to a value of 0.09 - 0.25 mass. %

Содержание в стали согласно изобретению Si ограничивается 1,5 масс. %, в частности, 1 масс. % или 0,75 масс. %, с тем, чтобы допустить возможно более раннего прохождения бейнитного превращения. Для полной уверенности относительно достижения этого эффекта содержание Si при этом может быть ограничено максимальной величиной в 0,45 масс. %.The content in the steel according to the invention Si is limited to 1.5 mass. %, in particular, 1 mass. % or 0.75 mass. %, in order to allow the earliest possible passage of bainitic transformation. For complete confidence regarding the achievement of this effect, the Si content can be limited to a maximum value of 0.45 mass. %

Мо присутствует в конструкционной стали согласно изобретению в количестве 0,6 - 3,0 масс. % для целей сдерживания трансформации структуры в феррит или перлит. Этот эффект проявляется, в частности, если в стали присутствует по меньшей мере 0,7 масс. %, в частности, более 0,70 масс. % Мо. При содержании выше 3,0 масс. % никакого дальнейшего экономически оправданного возрастания положительного эффекта Мо в стали согласно изобретению не происходит. Кроме того, при количествах Мо более 3,0 масс. % существует опасность образования обогащенной молибденом карбидной фазы, которая может отрицательно влиять на свойства пластичности. Оптимальный эффект присутствия Мо в стали согласно изобретению может ожидаться в случае, если содержание Мо составляет по меньшей мере 0,7 масс. %. Здесь особенно эффективным оказалось максимальное содержание Мо в 2,0 масс. %.Mo is present in the structural steel according to the invention in an amount of 0.6 to 3.0 mass. % for the purpose of restraining the transformation of the structure into ferrite or perlite. This effect is manifested, in particular, if at least 0.7 masses are present in the steel. %, in particular, more than 0.70 mass. % Mo When the content is above 3.0 mass. % no further economically feasible increase in the positive effect of Mo in the steel according to the invention does not occur. In addition, when the amounts of Mo more than 3.0 mass. % there is a danger of the formation of a carbide phase enriched in molybdenum, which can adversely affect the plasticity properties. The optimal effect of the presence of Mo in the steel according to the invention can be expected if the Mo content is at least 0.7 mass. % Especially effective here was a maximum Mo content of 2.0 mass. %

Марганец присутствует в стали согласно изобретению в количестве 0,20 - 2,00 масс. % для целей регулирования показателей прочности при растяжении и предела текучести. Для увеличения прочности необходимо обеспечение минимального содержания Mn в 0,20 масс. %. Если ставится цель особенно надежного достижения этого эффекта, то может быть предусмотрено содержание Mn по меньшей мере в 0,35 масс. %. Чрезмерно высокое содержание Mn приводит к сдерживанию бейнитного превращения и, таким образом, к преимущественному мартенситному превращению. Поэтому содержание Mn ограничивается максимумом в 2,00 масс. %, в частности, 1,5 масс. %. Отрицательного влияния присутствия Mn можно, в частности, надежно избежать посредством ограничения содержания Mn в стали согласно изобретению максимальной величиной в 1,1 масс. %.Manganese is present in the steel according to the invention in an amount of 0.20 - 2.00 mass. % for the regulation of tensile strength and yield strength. To increase the strength, it is necessary to ensure a minimum Mn content of 0.20 mass. % If the goal is a particularly reliable achievement of this effect, then an Mn content of at least 0.35 mass can be provided. % An excessively high Mn content inhibits the bainitic transformation and, thus, the predominant martensitic transformation. Therefore, the Mn content is limited to a maximum of 2.00 mass. %, in particular, 1.5 mass. % The negative influence of the presence of Mn can, in particular, be reliably avoided by limiting the Mn content in the steel according to the invention to a maximum value of 1.1 mass. %

Для сохранения обрабатываемости стали содержание серы в стали согласно изобретению может составлять вплоть до 0,4 масс. %, в частности, максимально 0,1 масс. % или максимально 0,05 масс. %.To maintain the workability of steel, the sulfur content in the steel according to the invention can be up to 0.4 mass. %, in particular, a maximum of 0.1 mass. % or a maximum of 0.05 mass. %

Точная доводка технологий легирования в отношении механических свойств и микроструктуры конструкционной стали согласно изобретению происходит в соответствии с концепцией легирования согласно изобретению через объединенное микролегирование такими элементами, как бор в концентрации 0,0005 - 0,0025 масс. %, азот в количестве 0,004 - 0,020 масс. %, в частности, по меньшей мере 0,006 масс. % N или вплоть до 0,0150 масс. % N, алюминий при содержании 0,001 - 0,035 масс. %, Nb при содержании вплоть до 0,015 масс. %, титан в количестве вплоть до 0,01 масс. % и ванадий в количестве вплоть до 0,10 масс. %.The fine-tuning of alloying technologies with respect to the mechanical properties and microstructure of the structural steel according to the invention takes place in accordance with the concept of alloying according to the invention through combined microalloying of elements such as boron in a concentration of 0.0005-0.0025 mass. %, nitrogen in an amount of 0.004 to 0.020 mass. %, in particular at least 0.006 mass. % N or up to 0.0150 mass. % N, aluminum with a content of 0.001 to 0.035 mass. %, Nb with a content up to 0.015 mass. %, titanium in an amount up to 0.01 mass. % and vanadium in an amount up to 0.10 mass. %

Содержания %Al, %Nb, %Ti, %V, %N и Al, Nb, Ti, V, N связаны условиемThe contents of% Al,% Nb,% Ti,% V,% N and Al, Nb, Ti, V, N are related by the condition

%Al/27 + %Nb/45 + %Ti/48 + %V/25 > %N/3,75,% Al / 27 +% Nb / 45 +% Ti / 48 +% V / 25>% N / 3.75,

в результате чего азот, содержавшийся в конструкционной стали, благодаря присутствию в соответствующих количествах Al и необходимым количествам содержания также добавляемых Nb, Ti и V, оказывается полностью связан, и бор может, таким образом, проявлять свое задерживающее превращение действие. В то же самое время содержания микроэлементов, обеспечиваемых согласно изобретению и уравновешенных друг с другом и с содержанием N, вносят свой вклад в увеличение стабильности мелкозернистой структуры и прочности.as a result, the nitrogen contained in the structural steel, due to the presence in the corresponding amounts of Al and the necessary amounts of the added Nb, Ti and V, is completely bound, and boron can thus exhibit its conversion-retarding effect. At the same time, the content of trace elements provided according to the invention and balanced with each other and with the N content, contribute to the increase in the stability of the fine-grained structure and strength.

Связывание согласно изобретению N также позволяет бору эффективно выступать в качестве растворенного в матрице элемента и подавляет образование феррита и/или перлита.The binding according to the invention N also allows boron to efficiently act as the element dissolved in the matrix and inhibits the formation of ferrite and / or perlite.

Для обеспечения возможности надежной реализации преимуществ применения микролегирующих элементов и алюминия может быть целесообразным установление содержания Al равным по меньшей мере 0,004 масс. %, содержания Ti по равным меньшей мере 0,001 масс. %, содержания V равным по меньшей мере 0,02 масс. % или содержания Nb равным по меньшей мере 0,003 масс. %. Здесь микролегирующие элементы V, Ti и Nb, с одной стороны, и Al, с другой, в каждом случае могут присутствовать индивидуально или в комбинации с одним или несколькими элементами из группы Al, V, Ti, Nb в количествах, превышающих указанные минимальные содержания.To ensure the reliable implementation of the advantages of using microalloying elements and aluminum, it may be advisable to set the Al content to at least 0.004 mass. %, Ti content equal to at least 0.001 mass. %, the content of V equal to at least 0.02 mass. % or Nb content of at least 0.003 mass. % Here, the microalloying elements V, Ti, and Nb, on the one hand, and Al, on the other hand, can in each case be present individually or in combination with one or more elements of the group Al, V, Ti, Nb in amounts exceeding the indicated minimum contents.

Для особенно действенного проявления эффекта присутствия этих элементов в конструкционной стали согласно изобретению они могут применяться в количествах вплоть до 0,008 масс. % Ti, вплоть до 0,01 масс. % Nb, вплоть до 0,075 масс. % V или вплоть до 0,020 масс. % Al. В то же самое время образующиеся нитриды или карбонитриды ведут к увеличению прочности и вносят вклад в стабильность мелкозернистой структуры. Также, для достижения оптимального эффекта данного легирующего элемента здесь во всех случаях следует придерживаться указанных верхних пределов содержания Ti, Nb, V или Al, индивидуально или в комбинации друг с другом.For a particularly effective manifestation of the effect of the presence of these elements in the structural steel according to the invention, they can be used in amounts up to 0.008 mass. % Ti, up to 0.01 mass. % Nb, up to 0.075 mass. % V or up to 0.020 mass. % Al. At the same time, the resulting nitrides or carbonitrides lead to an increase in strength and contribute to the stability of the fine-grained structure. Also, in order to achieve the optimum effect of this alloying element, in all cases, one should adhere to the indicated upper limits for the contents of Ti, Nb, V, or Al, individually or in combination with each other.

Необязательно присутствующий Cr в концентрациях вплоть до 4,00 масс. %, в частности, вплоть до 3 масс. % или вплоть до 2,5 масс. % вносит вклад в долговечность и коррозионную устойчивость стали согласно изобретению. В этой связи, в качестве примера, возможно обеспечение по меньшей мере 0,5 масс. % или по меньшей мере 0,8 масс. % Cr.Optionally present Cr in concentrations up to 4.00 mass. %, in particular, up to 3 mass. % or up to 2.5 wt. % contributes to the durability and corrosion resistance of the steel according to the invention. In this regard, as an example, it is possible to provide at least 0.5 mass. % or at least 0.8 mass. % Cr.

Аналогичным образом необязательно присутствующий в концентрациях вплоть до 1,5 масс. % Ni также может вносить вклад в способность стали принимать закалку.Similarly, optionally present in concentrations up to 1.5 mass. % Ni can also contribute to the steel's ability to take quenching.

Легирующие элементы, попадающие в сталь согласно изобретению через исходные материалы, или же умышленно добавляемые легирующие элементы также включают Cu, содержание которой для избежания отрицательного воздействия ограничивается в стали согласно изобретению максимальной концентрацией в 2,0 масс. %. Положительный эффект необязательно присутствующей меди при легировании конструкционной стали согласно изобретению состоит в образовании тончайших пленок остаточного аустенита и в связанном с этим существенном повышении уровня пластичности. Этот эффект может быть достигнут тогда, когда по меньшей мере 0,3 масс. % Cu, в частности, более 0,3 масс. % Cu присутствует в конструкционной стали согласно изобретению. Оптимизированный положительный эффект наличия меди может быть достигнут при ограничении содержания Cu максимальной величиной в 0,9 масс. %.Alloying elements entering the steel according to the invention through the starting materials, or deliberately added alloying elements also include Cu, the content of which is limited to a maximum concentration of 2.0 mass in steel according to the invention in order to avoid negative effects. % The beneficial effect of the optionally present copper upon alloying the structural steel according to the invention consists in the formation of the thinnest films of residual austenite and in this connection a substantial increase in the level of ductility. This effect can be achieved when at least 0.3 mass. % Cu, in particular, more than 0.3 mass. % Cu is present in structural steel according to the invention. An optimized positive effect of the presence of copper can be achieved by limiting the Cu content to a maximum value of 0.9 mass. %

Если сталь согласно изобретению нагревается до температур нагревания, типичных для горячей обработки и по меньшей мере на 100°C превышающих соответствующую температуру Ac3, в частности, до температуры нагревания более 900°C, далее подвергнутая горячей обработке и конечному охлаждению в контролируемом или неконтролируемом режиме в условиях неподвижного или тока воздуха до температуры ниже 200°C, в частности, до комнатной температуры, то в результате образуется однородная бейнитная структура в чрезвычайно широком диапазоне скоростей охлаждения, следующего после прохождения преобразования. Температура Ac3 стали может быть определена известным способом на основе ее соответствующей композиции. Верхний предел диапазона температур нагревания в типичном случае составляет 1300°C, в частности, 1250°C или 1200°C.If the steel according to the invention is heated to heating temperatures typical of hot working and at least 100 ° C higher than the corresponding Ac3 temperature, in particular to a heating temperature of more than 900 ° C, then subjected to hot processing and final cooling in a controlled or uncontrolled mode in conditions of stationary or air flow to a temperature below 200 ° C, in particular, to room temperature, as a result a homogeneous bainitic structure is formed in an extremely wide range of cooling rates next after passing the conversion. The temperature Ac3 of the steel can be determined in a known manner based on its corresponding composition. The upper limit of the heating temperature range is typically 1300 ° C, in particular 1250 ° C or 1200 ° C.

В качестве параметра для оценки диапазона скоростей охлаждения здесь может использоваться время t8/5, то есть время, необходимое для охлаждения соответствующей обработанной в горячем состоянии детали от температуры 800°C до 500°C. Для охлаждения компонентов, полученных из стали согласно изобретению, необходимо, чтобы это время t8/5 составляло от 10 до 1 000 с.The time t8 / 5, that is, the time required to cool the corresponding hot-worked part from a temperature of 800 ° C to 500 ° C, can be used as a parameter for estimating the range of cooling rates. To cool the components obtained from steel according to the invention, it is necessary that this time t8 / 5 be from 10 to 1,000 s.

Время охлаждения, выбираемое в каждом конкретном случае, должно выбираться, исходя из соответствующей температуры нагревания. Влияние температуры нагревания может быть оценено из представленной на Фиг. 2 температурно-временной диаграммы, на которой показано соответствующее по времени охлаждения положение соответствующего бейнитного диапазона для температур нагревания 900°C (сплошная линия), 1100°C (пунктирная линия) и 1300°C (точечная линия). Соответственно, при низких температурах нагревания в 900°C для достижения нужной бейнитной структуры должно выбираться более короткое время t8/5, тогда как при более высоких температурах нагревания охлаждение может быть более медленным. Высокая уверенность в том, что в ходе охлаждения стали согласно изобретению диапазон бейнита будет достигнут независимо от соответствующей температуры нагревания, существует для сталей согласно изобретению при температурах нагревания в диапазоне от 900 до 1300°C и, соответственно, если t8/5 время составляет 100 - 800 с.The cooling time selected in each case should be selected based on the corresponding heating temperature. The effect of the heating temperature can be estimated from that shown in FIG. 2 is a temperature-time diagram showing the corresponding cooling time position of the corresponding bainitic range for heating temperatures of 900 ° C (solid line), 1100 ° C (dashed line) and 1300 ° C (dotted line). Accordingly, at lower heating temperatures of 900 ° C, a shorter time t8 / 5 should be chosen to achieve the desired bainitic structure, while at higher heating temperatures, cooling may be slower. High confidence that during the cooling of steel according to the invention, the range of bainite will be achieved regardless of the corresponding heating temperature, exists for steels according to the invention at heating temperatures in the range from 900 to 1300 ° C and, accordingly, if t8 / 5 is 100 - 800 s

Поэтому концепция легирования согласно изобретению делает возможными высокие температуры горячей обработки, превышающие 1150°C, в результате чего применяемые при деформировании в ходе горячей обработки усилия могут быть снижены без нежеланных проявлений роста зерна.Therefore, the alloying concept according to the invention makes it possible to have high hot working temperatures exceeding 1150 ° C, as a result of which the forces used during deformation during hot processing can be reduced without undesired manifestations of grain growth.

Способ согласно изобретению, предназначаемый для производства кованых деталей с пределом текучести по меньшей мере 750 МПа, прочностью при растяжении по меньшей мере 950 МПа и по меньшей мере 80 об.% бейнитной структуры, которая может содержать всего вплоть до 20 об.% остаточного аустенита, феррита, перлита или мартенсита, содержит следующие технологические этапы:The method according to the invention, intended for the production of forged parts with a yield strength of at least 750 MPa, tensile strength of at least 950 MPa and at least 80 vol.% Bainitic structure, which may contain up to 20 vol.% Residual austenite, ferrite, perlite or martensite, contains the following process steps:

a) обеспечение предназначенного для ковки полупродукта, содержащего конструкционную сталь с композицией согласно изобретению, описанной выше;a) providing a forging intermediate containing structural steel with the composition according to the invention described above;

b) нагревание предназначенного для ковки полупродукта до температуры ковки, по меньшей мере на 100°C превышающей температуру Ac3 соответствующей конструкционной стали, при том, что температура Ac3 определяется стандартным способом в зависимости от композиции соответствующей конструкционной стали;b) heating the forging intermediate to a forging temperature at least 100 ° C higher than the Ac3 temperature of the respective structural steel, while the Ac3 temperature is determined in a standard way depending on the composition of the corresponding structural steel;

с) ковка в кованую деталь предназначенного для ковки нагретого до температуры ковки полупродукта;c) forging into a forged part intended for forging a semi-finished product heated to the forging temperature;

d) охлаждения кованой детали от температуры ковки до температуры ниже 500°C, при том, что время охлаждения t8/5 составляет 10 -1000 с.d) cooling the forged part from the forging temperature to a temperature below 500 ° C, while the cooling time t8 / 5 is 10 -1000 s.

Для снижения в ходе выполнения способа согласно изобретению деформирующих усилий в части минимизации необходимых ковочных усилий может оказаться предпочтительным, если соответствующий полупродукт, представляющий отправную точку ковки, нагревается до температуры ковки более 1150°C.To reduce the deforming forces during the process according to the invention in terms of minimizing the necessary forging forces, it may be preferable if the corresponding intermediate product representing the starting point of the forging is heated to a forging temperature of more than 1150 ° C.

Дальнейшее регулирование механических свойств, в частности, прочности и пластичности подвергаемых горячей обработке, в частности, подвергаемых ковке компонентов из стали согласно изобретению, может выполняться посредством отпуска термообработкой, в ходе которого соответствующая деталь выдерживается на протяжении 0,5 - 2 час при температуре в диапазоне от 180 до 375°C.Further control of the mechanical properties, in particular, the strength and ductility of the hot-worked components, in particular, the forged steel components according to the invention, can be carried out by tempering, during which the corresponding part is kept for 0.5 - 2 hours at a temperature in the range from 180 to 375 ° C.

На практике со сталью согласно изобретению могут быть надежно достигнуты прочность при растяжении по меньшей мере 950 МПа, предел текучести по меньшей мере 750 МПа и удлинение при разрыве A по меньшей мере 15%, при том, что в практических условиях показана возможность получения еще более высоких величин удлинения A по меньшей мере в 17%. Эта комбинация признаков в кованых деталях, содержащих сталь согласно изобретению, достижима в настоящее время, в частности, если они созданы способом согласно данному изобретению.In practice, with a steel according to the invention, tensile strength of at least 950 MPa, yield strength of at least 750 MPa and elongation at break A of at least 15% can be reliably achieved, while in practice it is shown that even higher elongation A values of at least 17%. This combination of features in forged parts containing steel according to the invention is currently achievable, in particular if they are created by the method according to this invention.

Далее изобретение поясняется более подробно с помощью примеров его осуществления.The invention is further explained in more detail using examples of its implementation.

Стальные расплавы E1 - E6 согласно изобретению и сравнительный расплав V1 с композициями, показанными в Таблице 1, были выплавлены и разлиты в виде полупродуктов, которые включали блоки, обычно предоставляемые для дальнейшей обработки с помощью ковочных технологий.The steel melts E1 to E6 according to the invention and the comparative melt V1 with the compositions shown in Table 1 were smelted and cast as intermediates, which included blocks typically provided for further processing using forging techniques.

Такие полупродукты нагреваются для осуществления деформирования посредством ковки до температуры Tw, затем подвергаются горячей обработке стандартным способом, используя ковку в штампах, для получения кованых деталей с последующим их охлаждением до комнатной температуры на воздухе. На некоторых из полученных кованых деталей затем выполняется отпуск термообработкой.Such intermediates are heated to deform by forging to a temperature of Tw, then they are hot worked in a standard way using forging in dies to obtain forged parts and then cool them to room temperature in air. Some of the obtained forged parts are then tempered by heat treatment.

Таблица 2 показывает температуры нагревания Tw, применявшиеся в данных в примерах, время t8/5, необходимое в каждом случае для прохождения через критический температурный диапазон от 800 до 500°C, температуру и продолжительность отпуска термообработкой, в случаях, когда он реально осуществлялся, и величины доли содержания бейнита в структуре, прочности при растяжении Rm, предела текучести Re, удлинения A и работы разрушения при испытаниях на ударную вязкость с надрезом W кованой детали, полученной после такой ковки.Table 2 shows the heating temperatures Tw used in the data in the examples, the time t8 / 5 required in each case to pass through the critical temperature range from 800 to 500 ° C, the temperature and duration of tempering by heat treatment, in cases where it was actually carried out, and the proportion of bainite content in the structure, tensile strength Rm, yield strength Re, elongation A, and fracture work during impact testing with notch W of the forged part obtained after such forging.

Данные примеры показывают, что при соответствии описанию данного изобретения могут быть получены кованые детали, которые допускают варьирование устанавливаемых при их создании рабочих параметров по широкому диапазону величин и при этом позволяют получать деформированные в горячем состоянии компоненты с оптимизированными механическими свойствами.These examples show that, for the description of the present invention, forged parts can be obtained that allow for variation of the operating parameters set when they are created over a wide range of values and, at the same time, allow to obtain hot deformed components with optimized mechanical properties.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (22)

1. Конструкционная сталь для производства кованой детали, имеющая предел текучести по меньшей мере 750 МПа, прочность при растяжении по меньшей мере 950 МПа и структуру, состоящую по меньшей мере из 80 об.% бейнита и в сумме максимально 20 об.% остаточного аустенита, феррита, перлита и/или мартенсита, причем сталь содержит, мас.%:1. Structural steel for the production of forged parts, having a yield strength of at least 750 MPa, tensile strength of at least 950 MPa and a structure consisting of at least 80 vol.% Bainite and a total of a maximum of 20 vol.% Residual austenite, ferrite, perlite and / or martensite, and the steel contains, wt.%: CC 0,09-0,250.09-0.25 SiSi 0-1,50-1.5 MnMn 0,20-2,000.20-2.00 CrCr 0-4,000-4.00 MoMo 0,6-3,00.6-3.0 NN 0,004-0,0200.004-0.020 SS 0-0,400-0.40 AlAl 0,001-0,0350.001-0.035 BB 0,0005-0,0025 0.0005-0.0025 NbNb 0-0,0150-0.015 TiTi 0-0,010-0.01 VV 0-0,100-0.10 NiNi 0-1,50-1.5 CuCu 0-2,0 0-2.0 железо и неизбежные примесиiron and inevitable impurities остальноеrest
при этом выражаемое в виде %Al содержание Al, выражаемое в виде %Nb содержание Nb, выражаемое в виде %Ti содержание Ti, выражаемое в виде %V содержание V и выражаемое в виде %N содержание N в данной конструкционной стали в каждом случае отвечают следующему условию:wherein the Al content expressed as% Al, the Nb content expressed as% Nb, the Ti content expressed as% Ti, the V content expressed as% V and the N content expressed as% N in this structural steel in each case correspond to the following condition: %Al/27 + %Nb/45 + %Ti/48 + %V/25 > %N/3,75.% Al / 27 +% Nb / 45 +% Ti / 48 +% V / 25>% N / 3.75. 2. Конструкционная сталь по п. 1, отличающаяся тем, что содержание в ней C составляет по меньшей мере 0,09 мас.%.2. Structural steel according to claim 1, characterized in that the content of C in it is at least 0.09 wt.%. 3. Конструкционная сталь по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что содержание в ней Al составляет по меньшей мере 0,004 мас.%.3. Structural steel according to claim 1 or 2, characterized in that the content of Al therein is at least 0.004 wt.%. 4. Конструкционная сталь по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что максимальное содержание в ней Al составляет 0,020 мас.%.4. Structural steel according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the maximum Al content in it is 0.020 wt.%. 5. Конструкционная сталь по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что содержание в ней Nb составляет по меньшей мере 0,003 мас.%.5. Structural steel according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the content of Nb is at least 0.003 wt.%. 6. Конструкционная сталь по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что максимальное содержание в ней Nb составляет 0,01 мас.%.6. Structural steel according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the maximum content of Nb in it is 0.01 wt.%. 7. Конструкционная сталь по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что содержание в ней Ti составляет по меньшей мере 0,001 мас.%.7. Structural steel according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the content of Ti is at least 0.001 wt.%. 8. Конструкционная сталь по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что содержание в ней Ti максимально составляет 0,008 мас.%.8. Structural steel according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that the Ti content in it is at most 0.008 wt.%. 9. Конструкционная сталь по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что содержание в ней V составляет по меньшей мере 0,02 мас.%.9. Structural steel according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that the content of V in it is at least 0.02 wt.%. 10. Конструкционная сталь по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что максимальное содержание в ней V составляет 0,075 мас.%.10. Structural steel according to any one of paragraphs. 1-9, characterized in that the maximum content of V in it is 0.075 wt.%. 11. Конструкционная сталь по любому из пп. 1-10, отличающаяся тем, что ее показатель удлинения при разрыве A составляет по меньшей мере 10 %.11. Structural steel according to any one of paragraphs. 1-10, characterized in that its elongation at break A is at least 10%. 12. Кованая стальная деталь, выполненная из конструкционной стали по любому из пп. 1-11 и имеющая предел текучести по меньшей мере 750 МПа, прочность при растяжении по меньшей мере 950 МПа и структуру, состоящую из по меньшей мере 80 об.% бейнита и в сумме 20 об.% остаточного аустенита, феррита, перлита и/или мартенсита. 12. Forged steel part made of structural steel according to any one of paragraphs. 1-11 and having a yield strength of at least 750 MPa, a tensile strength of at least 950 MPa and a structure consisting of at least 80 vol.% Bainite and a total of 20 vol.% Residual austenite, ferrite, perlite and / or martensite. 13. Способ производства кованой стальной детали, имеющей предел текучести по меньшей мере 750 МПа, прочность при растяжении по меньшей мере 950 МПа и структуру, состоящую из по меньшей мере 80 об.% бейнита и в сумме 20 об.% остаточного аустенита, феррита, перлита и/или мартенсита, включающий этапы: 13. A method of manufacturing a forged steel part having a yield strength of at least 750 MPa, a tensile strength of at least 950 MPa and a structure consisting of at least 80 vol.% Bainite and a total of 20 vol.% Residual austenite, ferrite, perlite and / or martensite, comprising the steps of: a. получение полупродукта из конструкционной стали по любому из пп. 1-11,a. obtaining an intermediate from structural steel according to any one of paragraphs. 1-11, b. нагрев полупродукта до температуры ковки, по меньшей мере на 100°C превышающей температуру Ac3 конструкционной стали,b. heating the intermediate to a forging temperature of at least 100 ° C higher than the temperature Ac 3 of structural steel, c. ковку полупродукта, нагретого до температуры ковки,c. forging a semi-product heated to a forging temperature, d. охлаждение кованой детали от температуры ковки до температуры ниже 200°C, причем время охлаждения t8/5 составляет 10-1000 с.d. cooling the forged part from the forging temperature to a temperature below 200 ° C, and the cooling time t8 / 5 is 10-1000 s. 14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что температура ковки превышает 1150°C.14. The method according to p. 13, characterized in that the forging temperature exceeds 1150 ° C. 15. Способ по п. 13 или 14, отличающийся тем, что после охлаждения кованую деталь подвергают отпуску при температуре 180-375°C с выдержкой в течение от 0,5 до 2 ч.15. The method according to p. 13 or 14, characterized in that after cooling the forged part is subjected to tempering at a temperature of 180-375 ° C with exposure for from 0.5 to 2 hours
RU2018121935A 2015-11-16 2016-11-15 Structural steel with bainitic structure, obtained from it forged parts and method of forged part production RU2703085C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15194741.3A EP3168312B1 (en) 2015-11-16 2015-11-16 Engineering steel with bainitic structure, forged part produced therefrom and method for making a forged part
EP15194741.3 2015-11-16
PCT/EP2016/077761 WO2017085072A1 (en) 2015-11-16 2016-11-15 High-grade structural steel with bainitic structure, forged part produced therefrom and method for producing a forged part

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2703085C1 true RU2703085C1 (en) 2019-10-15

Family

ID=54695477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018121935A RU2703085C1 (en) 2015-11-16 2016-11-15 Structural steel with bainitic structure, obtained from it forged parts and method of forged part production

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20180327873A1 (en)
EP (1) EP3168312B1 (en)
JP (1) JP6616501B2 (en)
KR (1) KR102178736B1 (en)
CN (1) CN108474049B (en)
CA (1) CA3005378C (en)
DK (1) DK3168312T3 (en)
ES (1) ES2733805T3 (en)
PL (1) PL3168312T3 (en)
PT (1) PT3168312T (en)
RU (1) RU2703085C1 (en)
WO (1) WO2017085072A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2878652T3 (en) 2018-07-05 2021-11-19 Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel Gmbh & Co Kg Procedure for the fabrication of a case-hardened steel construction part
PT3591078T (en) 2018-07-05 2022-03-14 Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel Gmbh & Co Kg Use of a steel for an additive production method, method for producing a steel component and steel component
CZ2018364A3 (en) * 2018-07-20 2020-01-08 Univerzita Pardubice Bainitic steel with increased contact-fatigue resistance
WO2021009543A1 (en) * 2019-07-16 2021-01-21 Arcelormittal Method for producing a steel part and steel part
CN110527912A (en) * 2019-09-24 2019-12-03 王平 A kind of preparation of the high tough weather-proof refractory alloy structural steel of smelting laterite-nickel ores
CN111041344A (en) * 2019-10-23 2020-04-21 舞阳钢铁有限责任公司 High-strength-toughness low-yield-ratio easy-to-weld fixed offshore structure steel plate and production method thereof
CN111394661B (en) * 2020-04-30 2021-07-27 西京学院 Preparation process of low-alloy high-strength-toughness martensite duplex phase steel
CN115094350B (en) * 2022-07-13 2023-01-24 江油市长祥特殊钢制造有限公司 Preparation method of nuclear power SA182F316L valve body forging
CN115491605B (en) * 2022-09-27 2023-03-31 东风商用车有限公司 Bainite steel for hot forging, process, device and system for manufacturing hot forged parts

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2201468C2 (en) * 1996-12-31 2003-03-27 Аскометаль Steel for manufacture of part by cold plastic deformation and method of manufacture of such part
EP0787812B1 (en) * 1996-02-08 2004-03-17 ASCOMETAL (Société anonyme) Process for manufacturing steel forging
EP1408131A1 (en) * 2002-09-27 2004-04-14 CARL DAN. PEDDINGHAUS GMBH & CO. KG Steel composition and forged workpieces made thereof
RU2321668C2 (en) * 2002-11-19 2008-04-10 Эндюстель Крезо Blank of construction steel suitable for welding and method for making it
RU2371485C2 (en) * 2004-12-29 2009-10-27 ММФИкс ТЕКНОЛОДЖИЗ КОРПОРЕЙШН High-strength alloyed steels with four phases
RU2463373C2 (en) * 2008-05-06 2012-10-10 Эндюстель Крёзо High-strength steel for massive parts

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4394187A (en) * 1981-02-25 1983-07-19 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method of making steels which are useful in fabricating pressure vessels
JPH05287439A (en) * 1992-04-07 1993-11-02 Nippon Steel Corp Mo-v type ultrahigh tensile strength resistance welded steel tube excellent in ductility
JPH0741856A (en) * 1993-07-28 1995-02-10 Nkk Corp Production of high strength steel pipe excellent in sulfide stress corrosion cracking resistance
JP3241897B2 (en) * 1993-10-12 2001-12-25 新日本製鐵株式会社 Non-heat treated steel for hot forging with excellent tensile strength, fatigue strength and machinability
JP3300500B2 (en) * 1993-10-12 2002-07-08 新日本製鐵株式会社 Method for producing hot forging steel excellent in fatigue strength, yield strength and machinability
CN1163942A (en) * 1996-02-08 1997-11-05 阿斯克迈塔尔公司 Steel for manufacture of forging and process for manufacturing forging
JP3854807B2 (en) * 2001-03-08 2006-12-06 株式会社神戸製鋼所 High tensile steel plate with excellent weldability and uniform elongation
JP3901994B2 (en) * 2001-11-14 2007-04-04 新日本製鐵株式会社 Non-tempered high-strength and high-toughness forged product and its manufacturing method
JP3668713B2 (en) * 2001-11-26 2005-07-06 株式会社神戸製鋼所 High tensile steel plate with excellent weldability and uniform elongation
JP4174041B2 (en) * 2004-08-06 2008-10-29 新日本製鐵株式会社 Method for producing welding steel having a tensile strength of 1150 MPa or more
JP5472423B2 (en) * 2005-03-29 2014-04-16 Jfeスチール株式会社 High-strength, high-toughness steel plate with excellent cutting crack resistance
DE102005052069B4 (en) * 2005-10-28 2015-07-09 Saarstahl Ag Process for the production of semi-finished steel by hot working
JP5176885B2 (en) * 2008-11-10 2013-04-03 新日鐵住金株式会社 Steel material and manufacturing method thereof
JP5729803B2 (en) * 2010-05-27 2015-06-03 株式会社神戸製鋼所 High-tensile steel plate and manufacturing method thereof
CN102337478B (en) * 2010-07-15 2012-11-14 宝山钢铁股份有限公司 Excellent 100 kg-grade quenched and tempered steel plate with strong toughness and plasticity, and manufacturing method thereof
KR20130083925A (en) * 2011-05-26 2013-07-23 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 Steel component for mechanical structural use and manufacturing method for same
WO2012161323A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 新日鐵住金株式会社 Steel component for mechanical structural use and manufacturing method for same
JP2013104124A (en) * 2011-11-16 2013-05-30 Jfe Steel Corp Directly quenched and tempered high tensile strength steel sheet having excellent bendability and method for producing the same
US20140283954A1 (en) * 2013-03-22 2014-09-25 Caterpiller Inc. Bainitic microalloy steel with enhanced nitriding characteristics

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0787812B1 (en) * 1996-02-08 2004-03-17 ASCOMETAL (Société anonyme) Process for manufacturing steel forging
RU2201468C2 (en) * 1996-12-31 2003-03-27 Аскометаль Steel for manufacture of part by cold plastic deformation and method of manufacture of such part
EP1408131A1 (en) * 2002-09-27 2004-04-14 CARL DAN. PEDDINGHAUS GMBH & CO. KG Steel composition and forged workpieces made thereof
RU2321668C2 (en) * 2002-11-19 2008-04-10 Эндюстель Крезо Blank of construction steel suitable for welding and method for making it
RU2371485C2 (en) * 2004-12-29 2009-10-27 ММФИкс ТЕКНОЛОДЖИЗ КОРПОРЕЙШН High-strength alloyed steels with four phases
RU2463373C2 (en) * 2008-05-06 2012-10-10 Эндюстель Крёзо High-strength steel for massive parts

Also Published As

Publication number Publication date
EP3168312A1 (en) 2017-05-17
CA3005378A1 (en) 2017-05-26
US20180327873A1 (en) 2018-11-15
CA3005378C (en) 2020-07-14
PL3168312T3 (en) 2019-09-30
EP3168312B1 (en) 2019-04-10
DK3168312T3 (en) 2019-07-01
KR20180071357A (en) 2018-06-27
JP6616501B2 (en) 2019-12-04
PT3168312T (en) 2019-07-16
WO2017085072A1 (en) 2017-05-26
CN108474049B (en) 2021-01-08
CN108474049A (en) 2018-08-31
ES2733805T3 (en) 2019-12-03
KR102178736B1 (en) 2020-11-13
JP2019501280A (en) 2019-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2703085C1 (en) Structural steel with bainitic structure, obtained from it forged parts and method of forged part production
RU2701237C2 (en) High-strength hot-rolled steel with high impact strength and yield point of not less than 800 mpa and method for production thereof
US10472706B2 (en) High strength, high toughness steel alloy
US20090291014A1 (en) High strength military steel
RU2593567C2 (en) High-strength steel strip with high impact strength and yield point of 700 mpa and its production method
RU2714975C1 (en) Method of making high-strength steel strip with improved properties for further processing and steel strip of this type
CN111479945A (en) Wear-resistant steel having excellent hardness and impact toughness and method for manufacturing same
US10450621B2 (en) Low alloy high performance steel
KR20170088439A (en) Quench and temper corrosion resistant steel alloy
CN106560522B (en) Component using age-hardening bainite non-heat-treated steel and method for producing same
DE102010026808A1 (en) Austenite-containing cast steel, useful e.g. as component of composites, comprises carbon, nitrogen, manganese, nickel, chromium, molybdenum, aluminum, silicon, niobium, tantalum, titanium, tungsten, copper, phosphorus and vanadium
CN114107839A (en) Low-alloy cast steel, heat treatment method thereof and application thereof in railway industry
US20070006947A1 (en) Steel wire for cold forging having excellent low temperature impact properties and method of producing the same
CN103014545A (en) High-strength steel plate with 900 Mpa-level yield strength and preparation method of steel plate
KR101696967B1 (en) High strengthhigh toughness steel alloy
US11319621B2 (en) Steel for mold, and mold
JP2009228051A (en) Method for producing non-heattreated steel material
CN104099515B (en) A kind of steel, its heat treatment steel formed and manufacture method thereof
KR101412243B1 (en) Non-heat treated steel and method of manufacturing the non-heat treated steel
JP2563164B2 (en) High strength non-tempered tough steel
JP2023000442A (en) Martensitic stainless steel, martensitic stainless steel member, and manufacturing method thereof
JPH05255732A (en) Production of steel material for die
JPS6026645A (en) Martensitic stainless steel with high toughness