RU2750299C2 - Method of thermal treatment of a high-strength wear-resistant steel moulding (variants) - Google Patents

Method of thermal treatment of a high-strength wear-resistant steel moulding (variants) Download PDF

Info

Publication number
RU2750299C2
RU2750299C2 RU2019132079A RU2019132079A RU2750299C2 RU 2750299 C2 RU2750299 C2 RU 2750299C2 RU 2019132079 A RU2019132079 A RU 2019132079A RU 2019132079 A RU2019132079 A RU 2019132079A RU 2750299 C2 RU2750299 C2 RU 2750299C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
content
hours
cooling
steel
Prior art date
Application number
RU2019132079A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019132079A3 (en
RU2019132079A (en
Inventor
Александр Федорович Дегтярев
Владимир Николаевич Скоробогатых
Фейзулла Алибала оглы Нуралиев
Иван Александрович Щепкин
Александр Сергеевич Кафтанников
Евгений Львович Муханов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ"
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 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ"
Priority to RU2019132079A priority Critical patent/RU2750299C2/en
Publication of RU2019132079A3 publication Critical patent/RU2019132079A3/ru
Publication of RU2019132079A publication Critical patent/RU2019132079A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2750299C2 publication Critical patent/RU2750299C2/en

Links

Classifications

    • 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
    • C21D1/78Combined heat-treatments not provided for above
    • 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

Landscapes

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

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to the area of metallurgy, namely to thermal treatment of high-strength wear-resistant steel mouldings used in manufacture of bucket teeth and excavator wheels operating in a shock-abrasive environment in various climatic zones. The moulding is made of steel containing, wt.%: carbon 0.38 to 0.45, silicon 0.20 to 0.45, manganese 0.80 to 1.20, chromium 2.20 to 3.00, nickel 2.15 to 3.50, molybdenum 0.25 to 0.50, vanadium 0.08 to 0.10, copper ≤0.30, calcium 0.005 to 0.01, cerium 0.005 to 0.01, aluminium 0.008 to 0.05 , niobium 0.008 to 0.10, zirconium 0.008 to 0.10, titanium 0.03 to 0.08, barium 0.005 to 0.01, boron 0.001 to 0.003, nitrogen 0.008 to 0.025, iron the rest, wherein the ratio of the total content of vanadium, niobium, titanium and zirconium to the carbon content is 0.52 to 0.84, and the aluminium content to the nitrogen content 1 to 2. The moulding is normalised at a temperature of 950 to 970°C for 4 hours, air-cooled to a temperature of 20°C and further heated to a temperature of 650 to 670°C sustained for 6 hours and air-cooled. Hardening in water is executed after heating to a temperature of 890 to 920°С and sustaining for 2.5 to 3.0 min per 1 mm of the moulding cross-section. Then triple austenitisation is executed at a temperature of Ac1+ 5 to 10°C with sustaining at each cycle for 5 minutes and cooling in water. The subsequent tempering is executed at a temperature of 200 to 220°C or 570 to 580°C for 5 to 6 hours with air cooling.EFFECT: hardness, wear resistance and impact resilience of mouldings are increased.3 cl, 2 tbl

Description

Изобретения относятся к области металлургии и может быть использовано при термической обработке отливок из высокопрочных износостойких сталей, используемых для изготовления зубьев ковшей и колес экскаваторов, работающих в ударно-абразивной среде в разных климатических зонах.The inventions relate to the field of metallurgy and can be used in heat treatment of castings from high-strength wear-resistant steels used for the manufacture of bucket teeth and excavator wheels operating in a shock-abrasive environment in different climatic zones.

Известен способ термической обработки литых деталей из низкоуглеродистых легированных сталей, включающий нагрев детали в термической печи до температуры в интервале от Ас3 до Ас3+100°С, выдержку при указанной температуре и последующее охлаждение, отличающийся тем, что выдержку в термической печи при температуре в интервале от Ас3 до Ас3+100°С осуществляют в течение 60-90 мин, затем деталь перемещают в термосе в закалочное устройство для последующего охлаждения, при этом охлаждение осуществляют в два этапа, причем на первом этапе в течение первых 0,5 с выполняют интенсивное охлаждение поверхности детали со скоростью 890-1180°С/с с температуры Ас3 до температуры окончания мартенситного превращения (Мк) путем объемного душирования дисперсной водовоздушной смесью, а затем на втором этапе ведут охлаждение поверхности детали струями воды в течение 8-10 мин до температуры не более 200°С со сниженной в 8-10 раз скоростью охлаждения наиболее нагруженных в эксплуатации мест детали по сравнению с ее остальными частями. Известный способ преимущественно используют для термической обработки деталей железнодорожного подвижного состава в виде боковых рам тележек грузовых вагонов, изготовленных из сталей марок: 20ГЛ, 20ГФЛ, 20 ГТЛ для повышения усталостной прочности детали, снижения образования трещин и увеличения ее долговечности.There is a known method of heat treatment of cast parts from low-carbon alloy steels, including heating the part in a thermal furnace to a temperature in the range from Ac 3 to Ac 3 + 100 ° C, holding at a specified temperature and subsequent cooling, characterized in that holding in a thermal furnace at a temperature in the range from Ac 3 to Ac 3 + 100 ° C is carried out for 60-90 minutes, then the part is moved in a thermos to a quenching device for subsequent cooling, while cooling is carried out in two stages, and at the first stage during the first 0.5 s perform intensive cooling of the surface of the part at a rate of 890-1180 ° C / s from the temperature Ac 3 to the temperature of the end of the martensitic transformation (Mc) by volumetric spraying with a dispersed water-air mixture, and then at the second stage, the surface of the part is cooled with water jets for 8-10 min to a temperature of no more than 200 ° C with a reduced cooling rate of the parts most loaded in operation by 8-10 times compared to with its other parts. The known method is mainly used for heat treatment of parts of railway rolling stock in the form of side frames of freight car bogies made of steel grades: 20GL, 20GFL, 20 GTL to increase the fatigue strength of the part, reduce the formation of cracks and increase its durability.

(RU 2639082, C21D 1/56, C21D 1/78, опубликовано 19.12.2017)(RU 2639082, C21D 1/56, C21D 1/78, published 19.12.2017)

Известный способ термической обработки также не может обеспечить требуемый уровень износостойкости и ударной вязкости, особенно при отрицательных температурах, т.к. используется для низколегированных сталей, а не для легированных сталей, содержащих углерод 0,38-0.45 мас. %.The known method of heat treatment also cannot provide the required level of wear resistance and impact toughness, especially at negative temperatures, because used for low alloy steels and not for alloy steels containing 0.38-0.45 wt. %.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки литых деталей из низколегированных и углеродистых сталей, включающий высокотемпературную аустенитизацию при температуре на 100-150°С выше точки Ас3 с выдержкой 2,5-3,0 мин на 1 мм сечения детали, охлаждение, многократные нагрев до температуры межкритического интервала и охлаждение до температуры на 100-150°С ниже точки Ar1 со скоростью, обеспечивающей получение структуры перлита, последующую закалку путем нагрева до температуры межкритического интервала с охлаждением в воде и ступенчатый отпуск с нагревом сначала до температуры 400°С с выдержкой 1,5-2 ч, а затем до 600°С с выдержкой, составляющей 3 ч. Известный способ повышает ударную вязкость литых деталей из углеродистых и низколегированных сталей перлитного класса при температуре минус 60°С.The closest in technical essence and the achieved result is a method of heat treatment of cast parts made of low-alloy and carbon steels, including high-temperature austenitization at a temperature of 100-150 ° C above the Ac 3 point with an exposure of 2.5-3.0 min per 1 mm of the part section , cooling, repeated heating to the intercritical interval temperature and cooling to a temperature of 100-150 ° C below the Ar 1 point at a rate that ensures the formation of the pearlite structure, subsequent quenching by heating to the intercritical interval temperature with cooling in water and step-by-step tempering with heating first to temperatures of 400 ° C with an exposure of 1.5-2 hours, and then up to 600 ° C with an exposure of 3 hours. The known method increases the impact toughness of cast parts made of carbon and low-alloy steels of the pearlite class at a temperature of minus 60 ° C.

(RU 2672718, C21D 1/79, опубликовано 19.11.2018)(RU 2672718, C21D 1/79, published 19.11.2018)

Известный способ термической обработки эффективен для литых деталей из углеродистых и низколегированных сталей перлитного класса, а для высокопрочной износостойкой с углеродом до 0,35 мас. % не сможет обеспечить высокую ударную вязкость, особенно при низких температурах, так как не может обеспечить полное устранение литой структуры стали, характеризуемой сохранением грубой карбидной сетки.The known method of heat treatment is effective for cast parts made of carbon and low-alloy steels of the pearlite class, and for high-strength wear-resistant ones with carbon up to 0.35 wt. % will not be able to provide high impact toughness, especially at low temperatures, since it cannot provide complete elimination of the cast steel structure, which is characterized by the retention of a coarse carbide mesh.

Таким образом, известные способы термообработки не могут обеспечить требуемые уровни износостойкости и ударной вязкости при отрицательных температурах изделий из высокопрочных легированных сталей с содержанием углерода 0,38-0,45 мас. %, поскольку при их осуществлении невозможно устранить в структуре металла остатки литого строения (грубые карбидные включения) и ликвационные проявления.Thus, the known methods of heat treatment cannot provide the required levels of wear resistance and impact toughness at low temperatures for products made of high-strength alloy steels with a carbon content of 0.38-0.45 wt. %, since during their implementation it is impossible to eliminate the remains of the cast structure (coarse carbide inclusions) and liquation manifestations in the metal structure.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение твердости, износостойкости и ударной вязкости отливок из высокопрочной износостойкой стали, работающих в ударно-абразивной среде.The objective and the technical result of the invention is to increase the hardness, wear resistance and impact toughness of castings from high-strength wear-resistant steel, operating in an abrasive shock environment.

Технический результат достигается тем, что способ термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали, включающий закалку и отпуск, отличающийся тем, что перед закалкой отливку из стали содержащей, в мас. %: углерод 0,38-0,45, кремний 0,20-0,45, марганец 0,80-1,20, хром 2,20-3,00, никель 2,15-3,50, молибден 0,25-0,50, ванадий 0,08-0,10, медь ≤0,30, кальций 0,005-0,01, церий 0,005-0,01, алюминий 0,008-0,05, ниобий 0,008-0,10, цирконий 0,008-0,10, титан 0,03-0,08, барий 0,005-0,01, бор 0,001-0,003; азот 0,008-0,025; железо - остальное, причем отношение суммарного содержания ванадия, ниобия, титана и циркония к содержанию углерода составляет 0,52-0,84, а содержание алюминия к содержанию азота составляет 1-2., подвергают нормализации при температуре 950-970°С в течение 4-х часов, охлаждение на воздухе до температуры 20°С, осуществляют последующий нагрев до температуры 650-670°С с выдержкой в течение 6-ти часов и охлаждение на воздухе, закалку ведут в воду после нагрева до температуры 890-920°С и выдержки в течение 2,5-3,0 мин на 1 мм сечения отливки, после чего проводят 3-х кратную аустенитизацию при температуре Ac1 + 5-10°С с выдержкой при каждом цикле в течение 5 минут и охлаждением в воду, а последующий отпуск ведут при температуре при 200-220°С в течение 5-6 часов с охлаждением на воздухе.The technical result is achieved in that the method of heat treatment of castings from high-strength wear-resistant steel, including quenching and tempering, characterized in that before quenching the casting from steel containing, in wt. %: carbon 0.38-0.45, silicon 0.20-0.45, manganese 0.80-1.20, chromium 2.20-3.00, nickel 2.15-3.50, molybdenum 0, 25-0.50, vanadium 0.08-0.10, copper ≤0.30, calcium 0.005-0.01, cerium 0.005-0.01, aluminum 0.008-0.05, niobium 0.008-0.10, zirconium 0.008-0.10, titanium 0.03-0.08, barium 0.005-0.01, boron 0.001-0.003; nitrogen 0.008-0.025; iron - the rest, and the ratio of the total content of vanadium, niobium, titanium and zirconium to the carbon content is 0.52-0.84, and the aluminum content to the nitrogen content is 1-2., is subjected to normalization at a temperature of 950-970 ° C for 4 hours, cooling in air to a temperature of 20 ° C, subsequent heating to a temperature of 650-670 ° C with exposure for 6 hours and cooling in air, quenching is carried out in water after heating to a temperature of 890-920 ° C and holding for 2.5-3.0 minutes per 1 mm of the casting section, after which 3-fold austenitization is carried out at a temperature of Ac 1 + 5-10 ° C with holding at each cycle for 5 minutes and cooling into water, and the subsequent tempering is carried out at a temperature of 200-220 ° C for 5-6 hours with air cooling.

Технический результат также достигается тем, что способ термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали, включающий закалку и отпуск, отличающийся тем, что перед закалкой отливку из стали, содержащей, в мас. %: углерод 0,38-0,45, кремний 0,20-0,45, марганец 0,80-1,20, хром 2,20-3,00, никель 2,15-3,50, молибден 0,25-0,50, ванадий 0,08-0,10, медь ≤0,30, кальций 0,005-0,01, церий 0,005-0,01, алюминий 0,008-0,05, ниобий 0,008-0,10, цирконий 0,008-0,10, титан 0,03-0,08, барий 0,005-0,01, бор 0,001-0,003; азот 0,008-0,025; железо остальное, причем отношение суммарного содержания ванадия, ниобия, титана и циркония к содержанию углерода составляет 0,52-0,84, а содержание алюминия к содержанию азота составляет 1-2., подвергают нормализацию при температуре 950-970°С в течение 4-х часов, охлаждение на воздухе до температуры 20°С, осуществляют последующий нагрев до температуры 650-670°С с выдержкой в течение 6-ти часов и охлаждение на воздухе, закалку ведут в воду после нагрева до температуры 890-920°С и выдержки в течение 2,5-3,0 мин на 1 мм сечения отливки, после чего проводят 3-х кратную аустенитизацию при температуре Аc1 + 5-10°С с выдержкой при каждом цикле в течение 5 минут и охлаждением в воду, а последующий отпуск ведут при температуре при 570-580°С в течение 5-6 часов с охлаждением на воздухе.The technical result is also achieved in that the method of heat treatment of casting from high-strength wear-resistant steel, including quenching and tempering, characterized in that before quenching the casting from steel containing, in wt. %: carbon 0.38-0.45, silicon 0.20-0.45, manganese 0.80-1.20, chromium 2.20-3.00, nickel 2.15-3.50, molybdenum 0, 25-0.50, vanadium 0.08-0.10, copper ≤0.30, calcium 0.005-0.01, cerium 0.005-0.01, aluminum 0.008-0.05, niobium 0.008-0.10, zirconium 0.008-0.10, titanium 0.03-0.08, barium 0.005-0.01, boron 0.001-0.003; nitrogen 0.008-0.025; the rest iron, and the ratio of the total content of vanadium, niobium, titanium and zirconium to the carbon content is 0.52-0.84, and the aluminum content to the nitrogen content is 1-2., is subjected to normalization at a temperature of 950-970 ° C for 4 -x hours, cooling in air to a temperature of 20 ° C, subsequent heating to a temperature of 650-670 ° C with exposure for 6 hours and cooling in air, quenching is carried out in water after heating to a temperature of 890-920 ° C and holding for 2.5-3.0 min per 1 mm of the casting section, after which 3-fold austenitization is carried out at a temperature of Ac 1 + 5-10 ° C with holding at each cycle for 5 minutes and cooling into water, and the subsequent tempering is carried out at a temperature of 570-580 ° C for 5-6 hours with air cooling.

Технический результат также достигается тем, что способ термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали, отличается тем, что осуществляют термическую обработку отливки, дополнительно содержащей, в мас. %: серу ≤0,15 и фосфор ≤0,15.The technical result is also achieved in that the method of heat treatment of a casting made of high-strength wear-resistant steel, is characterized by the fact that heat treatment of the casting is carried out, additionally containing, in wt. %: sulfur ≤0.15 and phosphorus ≤0.15.

Способ термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали по изобретению включает закалку и отпуск, причем перед закалкой проводят нормализацию при температуре 950-970°С в течение 4-х часов, охлаждение на воздухе до температуры 20°С, последующий нагрев до температуры 650-670°С с выдержкой в течение 6-ти часов и охлаждение на воздухе.The method of heat treatment of a cast from high-strength wear-resistant steel according to the invention includes quenching and tempering, and before quenching, normalization is carried out at a temperature of 950-970 ° C for 4 hours, cooling in air to a temperature of 20 ° C, and subsequent heating to a temperature of 650-670 ° C with exposure for 6 hours and air cooling.

Необходимость применение термообработки при температуре 950-970°С обусловлено тем, что при этой температуре процесс миграции границ в механизме укрупнения зерен преобладает, такой нагрев исправляет перегрев литой структуры, размер зерна получается относительно большим, но более равномерным по размеру.The need to use heat treatment at a temperature of 950-970 ° C is due to the fact that at this temperature the process of migration of boundaries in the mechanism of grain coarsening prevails, such heating corrects the overheating of the cast structure, the grain size is relatively large, but more uniform in size.

После этого сталь нагревают до температуры 890-920°С, выдерживают в течение 2,5-3,0 мин на 1 мм сечения и проводят закалку в воду. Однако сталь в закаленном состоянии имеет достаточно большой разброс показателей микротвердости и ударной вязкости.After that, the steel is heated to a temperature of 890-920 ° C, held for 2.5-3.0 minutes per 1 mm of section and quenched in water. However, steel in the hardened state has a fairly wide spread of microhardness and impact toughness indices.

После закалки проводят 3-х кратную аустенитизацию стали при температуре Ac1 + 5-10°С с выдержкой при каждом цикле в течение 5 минут и охлаждением в воду. Аустенитизация при температуре Ас1 + 5-10°С в течение 5 мин при каждом цикле способствует наряду с фазовой α - γ -перекристаллизацией перераспределению легирующих элементов между α и γ-фазами, рекристаллизацией феррита, а также растворению карбидной фазы и обогащению образующего аустенита углеродом. Фазовые процессы, которые протекают в стали, приводят к формированию метастабильных структур.After quenching, the steel is austenitized 3 times at a temperature of Ac 1 + 5-10 ° C with holding at each cycle for 5 minutes and cooling into water. Austenitization at a temperature of Ac 1 + 5-10 ° C for 5 min at each cycle contributes, along with the phase α - γ -recrystallization, to the redistribution of alloying elements between the α and γ-phases, recrystallization of ferrite, as well as the dissolution of the carbide phase and the enrichment of the forming austenite with carbon ... Phase processes that take place in steel lead to the formation of metastable structures.

Последующий отпуск ведут при температуре при 200-220°С в течение 5-6 часов с охлаждением на воздухе. Низкий отпуск (200-220°С) способствует упорядочению дефектной структуры, снятию искажений кристаллической решетки, снижению внутренней энергии металла, исключению микроконцентраторов напряжений в виде зон с закритической плотностью дефектов, но с сохранением мартенситной структуры созданной при предварительной закалке. Низкий отпуск после предварительного наклепа за счет многократной закалки обеспечивает лучшие механические характеристики, как по прочности, так и по пластичности и ударной вязкости. Такой режим отпуска предпочтителен для работы отливок в абразивной среде.Subsequent tempering is carried out at a temperature of 200-220 ° C for 5-6 hours with air cooling. Low tempering (200-220 ° C) promotes ordering of the defect structure, removal of crystal lattice distortions, reduction of the internal energy of the metal, exclusion of stress microconcentrators in the form of zones with supercritical defect density, but with preservation of the martensitic structure created during preliminary quenching. Low tempering after preliminary work-hardening due to repeated hardening provides better mechanical characteristics, both in strength and in ductility and impact toughness. This tempering mode is preferable for casting in an abrasive environment.

Для работы отливки в абразивно-ударной среде последующий отпуск проводят при температуре при 570-580°С в течение 5-6 часов с охлаждением на воздухе. Такой высокотемпературный отпуск (570-580°С) после 3-х кратной кратковременной аустенитизации обеспечивает высокую прочность, повышенную пластичность и ударную вязкость. Это можно объяснить большей степенью легирования аустенита, что делает его более устойчивым к отпуску. При воздействии абразивно-ударных нагрузок он постепенно превращается в мартенсит. Это является дополнительным механизмом пластической деформации и проявлением ПНП-эффекта.To operate the casting in an abrasive-shock environment, the subsequent tempering is carried out at a temperature of 570-580 ° C for 5-6 hours with air cooling. Such high-temperature tempering (570-580 ° C) after 3-fold short-term austenitization provides high strength, increased ductility and toughness. This can be explained by the higher degree of alloying of the austenite, which makes it more resistant to tempering. When exposed to abrasive shock loads, it gradually turns into martensite. This is an additional mechanism of plastic deformation and a manifestation of the PNP effect.

Способ термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали по изобретению обеспечивает сильное измельчение зерна. Изменения в структуре стали состоят в интенсификации диффузии за счет усиления теплофизических факторов. Накопление дислокаций и образование полигональной структуры дают основание полагать, что ответственным за формирование дислокационной структуры являются полиморфные превращения, приводящие к фазовому наклепу. В основном за счет разницы удельных объемов и модулей упругости. Образующийся фазовый наклеп сопровождается рекристаллизацией, которая по мере накопления деформации монотонно повторяется от цикла к циклу.The method of heat treatment of a high-strength wear-resistant steel casting according to the invention provides strong grain refinement. Changes in the structure of steel consist in the intensification of diffusion due to the enhancement of thermophysical factors. The accumulation of dislocations and the formation of a polygonal structure suggest that polymorphic transformations leading to phase hardening are responsible for the formation of a dislocation structure. Mainly due to the difference in specific volumes and elastic moduli. The resulting phase hardening is accompanied by recrystallization, which, with the accumulation of deformation, is monotonously repeated from cycle to cycle.

Кратковременная аустенитизация приводит к сохранению в структуре стали метастабильного аустенита и мелкодисперсных карбидов. Важным фактором является получение наряду с высокоуглеродистым и среднеуглеродистым мартенситом еще и низкоуглеродистого, имеющего повышенную пластичность. Это подтверждает эффективность получения микронеоднородной структуры, одной из важных составляющих которой является метастабильный аустенит. Этот аустенит в процессе воздействия абразивно ударных нагрузок превращается в мартенсит, что обусловливает проявление ПНП-эффекта (пластичность, наведенная превращением)Short-term austenitization leads to the retention of metastable austenite and finely dispersed carbides in the steel structure. An important factor is to obtain, along with high-carbon and medium-carbon martensite, low-carbon martensite, which has increased plasticity. This confirms the efficiency of obtaining a micro-inhomogeneous structure, one of the important components of which is metastable austenite. This austenite is transformed into martensite in the process of exposure to abrasive shock loads, which causes the manifestation of the PNP effect (plasticity induced by transformation)

Эффект повышения пластических показателей и снижения внутренних напряжений до уровня отпущенного материала при небольшом снижении показателей прочности достигается за счет сохранения ранее созданной мартенситной структуры с одновременным частичным снятием искажений кристаллической решетки после 3-х кратной кратковременной аустенитизации. Измельчение зерна и упорядочение в процессе повторной аустенитизации, которая после охлаждения обуславливает более совершенную мелкоигольчатую мартенситную структуру с метастабильным аустенитом.The effect of increasing plastic indicators and reducing internal stresses to the level of tempered material with a slight decrease in strength indicators is achieved by preserving the previously created martensitic structure with simultaneous partial removal of crystal lattice distortions after 3-fold short-term austenitization. Grain refining and ordering in the process of re-austenitization, which, after cooling, results in a more perfect fine-acicular martensitic structure with metastable austenite.

Предложенный способ термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали в сочетании с выбранным составом стали, содержащей, в мас. %: углерод 0,38-0,45, кремний 0,20-0,45, марганец 0,80-1,20, хром 2,20-3,00, никель 2,15-3,50, молибден 0,25-0,50, ванадий 0,08-0,10, медь ≤0,30, кальций 0,005-0,01, церий 0,005-0,01, алюминий 0,008-0,05, ниобий 0,008-0,10, цирконий 0,008-0,10, титан 0,03-0,08, барий 0,005-0,01, бор 0,001-0,003; азот 0,008-0,025; железо - остальное обеспечивает высокую износостойкость и ударную вязкость стали при сохранении высокой прочности.The proposed method of heat treatment of castings from high-strength wear-resistant steel in combination with the selected composition of steel containing, in wt. %: carbon 0.38-0.45, silicon 0.20-0.45, manganese 0.80-1.20, chromium 2.20-3.00, nickel 2.15-3.50, molybdenum 0, 25-0.50, vanadium 0.08-0.10, copper ≤0.30, calcium 0.005-0.01, cerium 0.005-0.01, aluminum 0.008-0.05, niobium 0.008-0.10, zirconium 0.008-0.10, titanium 0.03-0.08, barium 0.005-0.01, boron 0.001-0.003; nitrogen 0.008-0.025; iron - the rest provides high wear resistance and toughness of steel while maintaining high strength.

Содержание углерода в стали в количестве 0,38-0,45 мас. % обеспечивает формирование структуры с высокой прочностью и износостойкостью. Увеличение содержания углерода более 0,45 мас. % снижает вязкость и пластичность закаленной и отпущенной стали.The carbon content in steel is 0.38-0.45 wt. % ensures the formation of a structure with high strength and wear resistance. An increase in the carbon content of more than 0.45 wt. % reduces the toughness and ductility of hardened and tempered steel.

Кремний в стали в количестве 0,20-0,45 мас. % является раскислителем стали, а также элементом, обеспечивающим способность стали принимать закалку и понижать чувствительность к перегреву. При содержании кремния менее 0,20 мас. % ухудшается раскисленность стали, снижается прочность. Увеличение содержания кремния более 0,45 мас. % приводит к возрастанию количества силикатных включений, что снижает ударную вязкость металла.Silicon in steel in the amount of 0.20-0.45 wt. % is a deoxidizer of steel, as well as an element that provides the ability of steel to take hardening and reduce sensitivity to overheating. When the silicon content is less than 0.20 wt. % deteriorates the deoxidation of steel, decreases strength. An increase in the silicon content of more than 0.45 wt. % leads to an increase in the number of silicate inclusions, which reduces the toughness of the metal.

Марганец в стали в количестве 0,80-1,20 мас. % выбран из условия обеспечения полной раскисленности стали, повышения прокаливаемости и снижения температуры порога хладноломкости. Кроме того, марганец раскисляет и упрочняет сталь, связывает серу, образуя сульфиды марганца, для модификации которых в глобулярную форму также используется кальций и барий. При содержании марганца менее 0,80 мас. % твердость и прочность стали недостаточна. Увеличение содержания марганца более 1,20 мас. % приводит к снижению ударной вязкости закаленной стали.Manganese in steel in the amount of 0.80-1.20 wt. % is selected from the condition of ensuring complete deoxidation of steel, increasing hardenability and lowering the temperature of the cold brittleness threshold. In addition, manganese deoxidizes and hardens steel, binds sulfur, forming manganese sulfides, for which calcium and barium are also used to modify them into a globular form. When the manganese content is less than 0.80 wt. % the hardness and strength of the steel is insufficient. An increase in the manganese content of more than 1.20 wt. % leads to a decrease in the toughness of the hardened steel.

Хром в количестве 2,20-3,00 мас. % повышает прочность стали. При его концентрации менее 2,20 мас. % прочностные характеристики не достигают оптимальных значений. Добавки хрома в сталь содержащую никель, при термической обработке из межкритического интервала стабилизируют аустенит обратного превращения до низких температур, что улучшает пластичность и ударную вязкость. Увеличение содержания хрома более 3,00 мас. % приводит к снижению пластичности.Chromium in the amount of 2.20-3.00 wt. % increases the strength of steel. When its concentration is less than 2.20 wt. % strength characteristics do not reach optimal values. Chromium additions to nickel-containing steel during heat treatment from the intercritical range stabilize the reverse transformation austenite to low temperatures, which improves ductility and toughness. The increase in the chromium content is more than 3.00 wt. % leads to a decrease in plasticity.

Совместное содержание марганца и хрома позволяет получать мартенситную структуру при снижении скорости охлаждения при закалке.The combined content of manganese and chromium makes it possible to obtain a martensitic structure while reducing the cooling rate during quenching.

Молибден в диапазоне 0,25-0,50 мас. % способствует получению требуемых прочностных и пластических характеристик стали, а также улучшает ее прокаливаемость. При содержании молибдена менее 0,25 мас. % прочностные и пластические свойства стали не достигают требуемого уровня, а при увеличении его содержания до 0,50 мас. % растут прочность и вязкопластичные свойства. Дальнейшее увеличение содержания молибдена более 0,50 мас. % экономически не целесообразно.Molybdenum in the range 0.25-0.50 wt. % contributes to obtaining the required strength and plastic characteristics of steel, and also improves its hardenability. When the content of molybdenum is less than 0.25 wt. % strength and plastic properties of steel do not reach the required level, and with an increase in its content to 0.50 wt. % increase in strength and viscoplastic properties. A further increase in the content of molybdenum more than 0.50 wt. % is not economically feasible.

Никель в стали в количестве 2,15-3,50 мас. % обеспечивает повышение пластичности, вязкости, хладостойкости и коррозионной стойкости. При содержании никеля менее 2,15 мас. % показатели пластичности и ударной вязкости снижаются, уменьшается выход годного. При содержании никеля 3,50 мас. % в микроструктуре реечного мартенсита повышается содержание остаточного аустенита, что дополнительно оказывает положительное влияние никеля на пластичность и износостойкость за счет превращения аустенита в мартенсит при воздействии абразивных частиц. Увеличение его содержания более 3,50 мас. % экономически не целесообразно.Nickel in steel in the amount of 2.15-3.50 wt. % provides an increase in plasticity, toughness, cold resistance and corrosion resistance. With a nickel content of less than 2.15 wt. % indicators of plasticity and impact toughness decrease, the yield decreases. With a nickel content of 3.50 wt. % in the microstructure of lath martensite, the content of retained austenite increases, which additionally has a positive effect of nickel on ductility and wear resistance due to the transformation of austenite into martensite when exposed to abrasive particles. An increase in its content of more than 3.50 wt. % is not economically feasible.

Ниобий в количестве 0,008-0,10 мас. % упрочняет сталь, а также препятствуют росту аустенитного зерна и способствуют появлению при охлаждении субзеренной структуры, закрепляемой и стабилизируемой дисперсными карбидными частицами. При содержании ниобия менее 0,008 мас. % не обеспечивается достаточное упрочнение. Увеличение содержания ниобия более 0,10 мас. % приводит к образованию крупных карбонитридов ниобия, снижающих вязкость и экономически нецелесообразно ввиду повышения расходов на легирование.Niobium in the amount of 0.008-0.10 wt. % strengthens steel, and also prevents the growth of austenite grains and contributes to the appearance of a subgrain structure during cooling, which is fixed and stabilized by dispersed carbide particles. When the niobium content is less than 0.008 wt. % sufficient hardening is not provided. An increase in the niobium content of more than 0.10 wt. % leads to the formation of large niobium carbonitrides, which reduce the viscosity and is not economically feasible due to the increased cost of alloying.

Содержание ванадия более 0,10 мас. % приводит к ухудшению свариваемости стали, и экономически нецелесообразно ввиду повышения расходов на легирование. При содержании ванадия менее 0,08 мас. % прочностные свойства стали ниже требуемого уровня.The vanadium content is more than 0.10 wt. % leads to a deterioration in the weldability of the steel, and is not economically feasible due to the increased cost of alloying. When the vanadium content is less than 0.08 wt. % strength properties of steel are below the required level.

Совместное легирование молибденом (0,25-0,50 мас. %), ванадием (0,08-0,10 мас. %) и ниобием (0,008-0,10 мас. %) в заявленных пределах наиболее эффективно способствует упрочнению стали за счет твердорастворного и дисперсионного упрочнения, а также улучшения прокаливаемости.Joint alloying with molybdenum (0.25-0.50 wt.%), Vanadium (0.08-0.10 wt.%) And niobium (0.008-0.10 wt.%) Within the stated limits most effectively contributes to the strengthening of steel for due to solid solution and precipitation hardening, as well as improved hardenability.

Медь в количестве не более 0,30 мас. % выбрана для повышения коррозионной стойкости во влажной атмосфере. Такое содержание меди также позволяет использовать более дешевую шихту, содержащую медь, причем при содержании в выбранных пределах не оказывает негативного влияния на вязкость и пластичность, а также свариваемость.Copper in an amount of not more than 0.30 wt. % is selected to improve corrosion resistance in a humid atmosphere. This copper content also allows the use of a cheaper charge containing copper, and when the content is in the selected range, it does not adversely affect the toughness and ductility, as well as weldability.

Добавки кальция в количестве 0,005-0,01 мас. % затрудняет выделение избыточных фаз по границам зерен, что способствует повышению пластичности и ударной вязкости, особенно при отрицательных температурах. Совместное введение в сталь кальция и бария значительно улучшает кинетику процесса взаимодействия кальция с примесями.Calcium additives in the amount of 0.005-0.01 wt. % makes it difficult to isolate excess phases along grain boundaries, which contributes to an increase in plasticity and impact toughness, especially at low temperatures. The joint introduction of calcium and barium into steel significantly improves the kinetics of the process of interaction of calcium with impurities.

Дополнительное содержание бария 0,005-0,025 мас. % в большей степени глобуляризует включения, чем кальций. Значительная часть включений приобретает округлую форму. Присадки бария способствуют (по сравнению с кальцием и церием) образованию более мелких глобулей. Модифицирование кальцием и барием измельчает сульфиды и приводит к перераспределению включений в дендритной структуре в результате увеличения сульфидных включений в осях.Additional barium content 0.005-0.025 wt. % globularizes inclusions to a greater extent than calcium. A significant part of the inclusions becomes rounded. Barium additives promote (in comparison with calcium and cerium) the formation of smaller globules. Modification with calcium and barium refines sulfides and leads to a redistribution of inclusions in the dendritic structure as a result of an increase in sulfide inclusions in the axes.

Алюминий в стали в количестве 0,008-0,05 мас. % обеспечивает полную раскисленность стали и способствует получению мелкозернистой структуры. Алюминий раскисляет и модифицирует сталь. Связывая азот в нитриды, подавляет его негативное воздействие на свойства листов. При содержании алюминия менее 0,008 мас. % снижается комплекс механических свойств. Увеличение его концентрации более 0,05 мас. % приводит к ухудшению вязкостных свойств стали.Aluminum in steel in the amount of 0.008-0.05 wt. % provides complete deoxidation of steel and contributes to the formation of a fine-grained structure. Aluminum deoxidizes and modifies steel. By binding nitrogen to nitrides, it suppresses its negative effect on the properties of sheets. When the aluminum content is less than 0.008 wt. % decreases the complex of mechanical properties. An increase in its concentration of more than 0.05 wt. % leads to deterioration of the toughness properties of steel.

Кроме того, введение в состав стали алюминия в количестве 0,008-0,05 мас. % в сочетании с химически активными элементами кальцием 0,005-0,010 мас. % и церием 0,005-0,010 мас. % благоприятно изменяет форму неметаллических включений, снижает в стали содержание кислорода и серы, уменьшает количество сульфидных включений, очищает и упрочняет границы зерен и измельчает структуру стали, что приводит к повышению прочности, пластичности и ударной вязкости. Кальций и церий благоприятно воздействуют и на характер нитридных и карбонитридных включений, способствуют переходу пленочных включений нитридов алюминия в глобулярные комплексы оксисульфонитридных образований.In addition, the introduction of aluminum in the composition of steel in the amount of 0.008-0.05 wt. % in combination with reactive elements calcium 0.005-0.010 wt. % and cerium 0.005-0.010 wt. % favorably changes the shape of non-metallic inclusions, reduces the oxygen and sulfur content in steel, reduces the amount of sulfide inclusions, cleans and strengthens grain boundaries and refines the steel structure, which leads to an increase in strength, ductility and toughness. Calcium and cerium also favorably affect the nature of nitride and carbonitride inclusions, promote the transition of film inclusions of aluminum nitrides into globular complexes of oxysulfonitride formations.

Дополнительное легирование бором повышает прочностные свойства после закалки и низкого отпуска, не изменяя или несколько снижая вязкость и пластичность. Бор, добавляемый в пределах 0,001-0,003 мас. % значительно повышает прокаливаемость стали, способствуя образованию потенциально упрочняющих компонентов - мартенсита, и одновременно замедляя образование более мягких ферритных и перлитных компонентов во время охлаждения стали от высоких температур до температур окружающей среды. Бор в количестве более 0,003 мас. % может способствовать образованию охрупчивающих частиц Fe23(С, В)6 (форма борокарбида железа). Для получения максимального влияния на закаливаемость желательна концентрация бора не более 0,003 мас. %.Additional alloying with boron increases the strength properties after quenching and low tempering without changing or slightly reducing the toughness and ductility. Boron added in the range of 0.001-0.003 wt. % significantly increases the hardenability of steel, contributing to the formation of potentially hardening components - martensite, and at the same time slowing down the formation of softer ferritic and pearlite components during cooling of steel from high temperatures to ambient temperatures. Boron in an amount of more than 0.003 wt. % can contribute to the formation of embrittling particles Fe 23 (C, B) 6 (a form of iron borocarbide). To obtain the maximum effect on the hardenability, a boron concentration of not more than 0.003 wt. %.

Дополнительное легирование азотом способствует образованию нитридов в стали. Верхний предел содержания азота 0,025 мас. % обусловлен необходимостью получения заданного уровня пластичности и вязкости стали, а нижний предел 0,008 мас. % - вопросами технологичности производства.Additional alloying with nitrogen promotes the formation of nitrides in the steel. The upper limit of the nitrogen content is 0.025 wt. % is due to the need to obtain a given level of plasticity and toughness of steel, and the lower limit of 0.008 wt. % - issues of manufacturability of production.

Отношение содержания алюминия к содержанию азота составляет 1-2. Отношение Al/N=1l минимально необходимое значение для обеспечения связывания азота в нитриды алюминия, а при отношении Al/N=2 предотвращается связывание бора в нитриды. Увеличение отношения Al/N>2 приводит к ухудшению вязкостных свойств стали.The ratio of aluminum content to nitrogen content is 1-2. The ratio Al / N = 1l is the minimum required value to ensure the binding of nitrogen to aluminum nitrides, and when the ratio Al / N = 2, the binding of boron to nitrides is prevented. An increase in the ratio Al / N> 2 leads to a deterioration in the toughness properties of steel.

Дополнительное введение титана (0,03-0,08 мас. %) необходимо для связывания азота и предотвращения формирование нитридов бора. Титан является сильным карбидообразующим элементом, упрочняющим сталь. Титан в выбранном количестве предотвращает рост зерна. При содержании титана менее 0,03 мас. % не обеспечивается достаточное упрочнение, не весь азот связывается, что снижает эффективность действия бора на прокаливаемость, а повышение содержания титана сверх 0,08 мас. % приводит к снижению вязкостных свойств металла.Additional introduction of titanium (0.03-0.08 wt.%) Is necessary to bind nitrogen and prevent the formation of boron nitrides. Titanium is a strong carbide-forming element that hardens steel. The titanium in the selected amount prevents grain growth. When the titanium content is less than 0.03 wt. % does not provide sufficient hardening, not all of the nitrogen is bound, which reduces the effectiveness of boron on hardenability, and an increase in the titanium content above 0.08 wt. % leads to a decrease in the viscosity properties of the metal.

Введение в состав стали циркония в 0,008-0,10 мас. % способствует образованию мелкодисперсных карбонитридов циркония размером 25-55 нм, которые позволяет образовать большое количество центров кристаллизации, равномерно распределенных в объеме стали, что обеспечивает однородность физико-механических характеристик по толщине отливки, а также более высокую прочность и ударную вязкость при отрицательных температурах.The introduction of zirconium into the composition of steel in 0.008-0.10 wt. % contributes to the formation of finely dispersed zirconium carbonitrides with a size of 25-55 nm, which allows the formation of a large number of crystallization centers uniformly distributed in the bulk of the steel, which ensures uniform physical and mechanical characteristics over the thickness of the casting, as well as higher strength and toughness at low temperatures.

Отношение суммарного содержания ванадия, ниобия, титана и циркония к содержанию углерода составляет 0,52-0,84, что является оптимальным для обеспечения высокой прочности и пластичности стали.The ratio of the total content of vanadium, niobium, titanium and zirconium to the carbon content is 0.52-0.84, which is optimal to ensure high strength and ductility of steel.

Таким образом, совместное введение циркония, ниобия, ванадия, титана, церия и кальция обеспечивает повышение эксплуатационной стойкости за счет высокой прочности.Thus, the joint introduction of zirconium, niobium, vanadium, titanium, cerium and calcium provides an increase in operational resistance due to high strength.

Сера и фосфор в данной стали являются вредными примесями, увеличение их содержания приводит к ухудшению пластических и вязкостных свойств. Однако при концентрации серы не более 0,015 мас. % и фосфора не более 0,015 мас. % их отрицательное влияние на свойства стали незначительно. В то же время более глубокая десульфурация и дефосфорация стали существенно удорожат ее производство, что нецелесообразно.Sulfur and phosphorus in this steel are harmful impurities, an increase in their content leads to a deterioration in plastic and viscous properties. However, with a sulfur concentration of not more than 0.015 wt. % and phosphorus not more than 0.015 wt. % their negative influence on the properties of steel is insignificant. At the same time, deeper desulfurization and dephosphorization of steel will significantly increase the cost of its production, which is impractical.

Для подтверждения достижения технического результата в индукционной печи были выплавлены составы стали (таблица 1) по изобретению, которые разливали в изложницы по 10 кг, а также подвергались термической обработке по режиму: нормализация от температуры 950°С, нагрев до температуры 650-670°С, выдержка 6 часов, охлаждение на воздухе, закалку от температуры 890-920°С, выдержка 4 часа, 3-х кратная аустенитизация при температуре 780-800°С, выдержка 5 минут при каждом цикле и охлаждение в воду, с последующим отпуском по режиму 1 - при 200-220°С с выдержкой в течение 5 часов.To confirm the achievement of the technical result, steel compositions (table 1) according to the invention were melted in an induction furnace, which were poured into molds of 10 kg, and were also subjected to heat treatment according to the regime: normalization from a temperature of 950 ° C, heating to a temperature of 650-670 ° C , holding for 6 hours, cooling in air, quenching from a temperature of 890-920 ° С, holding for 4 hours, 3-fold austenitization at a temperature of 780-800 ° С, holding for 5 minutes at each cycle and cooling in water, followed by tempering at mode 1 - at 200-220 ° C with exposure for 5 hours.

После термической обработки по режиму: нормализация от температуры 950°С, нагрев до температуры 650-670°С, выдержка 6 часов, охлаждение на воздухе, закалку от температуры 890-920°С, выдержка 4 часа, 3-х кратная аустенитизация при температуре 780-800°С, выдержка 5 минут при каждом цикле и охлаждение в воду, с последующим отпуском по режиму 2- при 570°С с выдержкой в течение 5 часов.After heat treatment according to the mode: normalization from a temperature of 950 ° C, heating to a temperature of 650-670 ° C, holding for 6 hours, cooling in air, quenching from a temperature of 890-920 ° C, holding for 4 hours, 3-fold austenitization at a temperature 780-800 ° C, exposure for 5 minutes at each cycle and cooling in water, followed by tempering according to mode 2- at 570 ° C with exposure for 5 hours.

Испытания на растяжение проводили по ГОСТ 1497-84, в таблице 2 приведены средние значения по результатам испытаний трех образцов. Испытания на ударный изгиб проводили по ГОСТ 9454 -78 на образцах типа 11, в таблице 2 также приведены средние значения по результатам испытаний трех образцов.Tensile tests were carried out in accordance with GOST 1497-84, table 2 shows the average values based on the test results of three samples. Impact bending tests were carried out according to GOST 9454-78 on specimens of type 11; Table 2 also shows the average values based on the test results of three specimens.

Установлено, что способ термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали обеспечивает высокий уровень и стабильность рабочих характеристик, в том числе повышение прочности, ударной вязкости и пластичности.(таблица 2). Особенно эффективно проведение двойной закалки с отпуском (повышение характеристик прочности, ударной вязкости и пластичности на 25%It was found that the method of heat treatment of castings from high-strength wear-resistant steel provides a high level and stability of performance, including increased strength, toughness and ductility (Table 2). It is especially effective to carry out double quenching and tempering (increasing the characteristics of strength, toughness and ductility by 25%

Использование способа термообработки по изобретению обеспечивает предел текучести 1050-1650 МПа, предел прочности 1150-1750 МПа, удлинение при 20°С 8,5-15,0%, ударную вязкость KCU при минус 60°С 24-60 Дж/см2.The use of the heat treatment method according to the invention provides a yield point of 1050-1650 MPa, a tensile strength of 1150-1750 MPa, an elongation at 20 ° C of 8.5-15.0%, an impact strength KCU at minus 60 ° C of 24-60 J / cm 2 .

Относительную износостойкость определяли по ГОСТ 23.208The relative wear resistance was determined according to GOST 23.208

Восприимчивость сталей к поверхностному наклепу определяли по результатам измерения твердости (KHV), вызванного четырехкратным вдавливанием в образец закаленного шарика диаметром 10 мм с усилием 30 Н. Твердость замеряли в центре лунки на приборе Виккерса.The susceptibility of steels to surface work-hardening was determined from the results of measuring the hardness (K HV ) caused by four-fold indentation of a hardened ball 10 mm in diameter into the sample with a force of 30 N. The hardness was measured in the center of the hole using a Vickers device.

Проведенные исследования показали, что после термообработки по изобретению отливки из стали можно использовать для изготовления зубьев ковшей и колес экскаваторов, работающих в различных высокоабразивных горных породах, как при положительных, так и при отрицательных (до -40°С) температурах.Studies have shown that after heat treatment according to the invention, steel castings can be used for the manufacture of bucket teeth and excavator wheels operating in various highly abrasive rocks, both at positive and negative (up to -40 ° C) temperatures.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (3)

1. Способ термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали, включающий закалку и отпуск, отличающийся тем, что перед закалкой отливку из стали, содержащей, мас.%: углерод 0,38-0,45, кремний 0,20-0,45, марганец 0,80-1,20, хром 2,20-3,00, никель 2,15-3,50, молибден 0,25-0,50, ванадий 0,08-0,10, медь ≤0,30, кальций 0,005-0,01, церий 0,005-0,01, алюминий 0,008-0,05, ниобий 0,008-0,10, цирконий 0,008-0,10, титан 0,03-0,08, барий 0,005-0,01, бор 0,001-0,003, азот 0,008-0,025, железо - остальное, причем отношение суммарного содержания ванадия, ниобия, титана и циркония к содержанию углерода составляет 0,52-0,84, а содержание алюминия к содержанию азота составляет 1-2, подвергают нормализации при температуре 950-970°С в течение 4 часов, охлаждению на воздухе до температуры 20°С, осуществляют последующий нагрев до температуры 650-670°С с выдержкой в течение 6 часов и охлаждение на воздухе, закалку ведут в воду после нагрева до температуры 890-920°С и выдержки в течение 2,5-3,0 мин на 1 мм сечения отливки, после чего проводят 3-кратную аустенитизацию при температуре Ac1 + 5-10°С с выдержкой при каждом цикле в течение 5 минут и охлаждением в воду, а последующий отпуск ведут при температуре 200-220°С в течение 5-6 часов с охлаждением на воздухе.1. A method of heat treatment of a high-strength wear-resistant steel casting, including quenching and tempering, characterized in that before quenching, the casting is made of steel containing, wt%: carbon 0.38-0.45, silicon 0.20-0.45, manganese 0.80-1.20, chromium 2.20-3.00, nickel 2.15-3.50, molybdenum 0.25-0.50, vanadium 0.08-0.10, copper ≤0.30 , calcium 0.005-0.01, cerium 0.005-0.01, aluminum 0.008-0.05, niobium 0.008-0.10, zirconium 0.008-0.10, titanium 0.03-0.08, barium 0.005-0, 01, boron 0.001-0.003, nitrogen 0.008-0.025, iron - the rest, and the ratio of the total content of vanadium, niobium, titanium and zirconium to the carbon content is 0.52-0.84, and the aluminum content to the nitrogen content is 1-2, subjected to normalization at a temperature of 950-970 ° C for 4 hours, cooled in air to a temperature of 20 ° C, followed by heating to a temperature of 650-670 ° C with exposure for 6 hours and cooling in air, quenching is carried out into water after heating up to a temperature of 890-920 ° C and holding for 2.5-3.0 min per 1 mm of the casting section, after which 3-fold austenitization is carried out at a temperature Ac 1 + 5-10 ° C with holding at each cycle for 5 minutes and cooling in water, and the subsequent tempering is carried out at a temperature of 200-220 ° C in within 5-6 hours with air cooling. 2. Способ термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали, включающий закалку и отпуск, отличающийся тем, что перед закалкой отливку из стали, содержащей, мас.%: углерод 0,38-0,45, кремний 0,20-0,45, марганец 0,80-1,20, хром 2,20-3,00, никель 2,15-3,50, молибден 0,25-0,50, ванадий 0,08-0,10, медь ≤0,30, кальций 0,005-0,01, церий 0,005-0,01, алюминий 0,008-0,05, ниобий 0,008-0,10, цирконий 0,008-0,10, титан 0,03-0,08, барий 0,005-0,01, бор 0,001-0,003, азот 0,008-0,025, железо остальное, причем отношение суммарного содержания ванадия, ниобия, титана и циркония к содержанию углерода составляет 0,52-0,84, а содержание алюминия к содержанию азота составляет 1-2, подвергают нормализации при температуре 950-970°С в течение 4 часов, охлаждению на воздухе до температуры 20°С, осуществляют последующий нагрев до температуры 650-670°С с выдержкой в течение 6 часов и охлаждение на воздухе, закалку ведут в воду после нагрева до температуры 890-920°С и выдержки в течение 2,5-3,0 мин на 1 мм сечения отливки, после чего проводят 3-кратную аустенитизацию при температуре Ac1 + 5-10°С с выдержкой при каждом цикле в течение 5 минут и охлаждением в воду, а последующий отпуск ведут при температуре 570-580°С в течение 5-6 часов с охлаждением на воздухе.2. A method of heat treatment of a high-strength wear-resistant steel casting, including quenching and tempering, characterized in that before quenching, the casting is made of steel containing, wt%: carbon 0.38-0.45, silicon 0.20-0.45, manganese 0.80-1.20, chromium 2.20-3.00, nickel 2.15-3.50, molybdenum 0.25-0.50, vanadium 0.08-0.10, copper ≤0.30 , calcium 0.005-0.01, cerium 0.005-0.01, aluminum 0.008-0.05, niobium 0.008-0.10, zirconium 0.008-0.10, titanium 0.03-0.08, barium 0.005-0, 01, boron 0.001-0.003, nitrogen 0.008-0.025, iron the rest, and the ratio of the total content of vanadium, niobium, titanium and zirconium to the carbon content is 0.52-0.84, and the aluminum content to the nitrogen content is 1-2, is subjected to normalization at a temperature of 950-970 ° C for 4 hours, cooling in air to a temperature of 20 ° C, subsequent heating to a temperature of 650-670 ° C with exposure for 6 hours and cooling in air, quenching is carried out in water after heating to temperature 890-920 ° С and holding for 2.5-3.0 m in per 1 mm of the casting section, after which 3-fold austenitization is carried out at a temperature of Ac 1 + 5-10 ° C with holding at each cycle for 5 minutes and cooling in water, and the subsequent tempering is carried out at a temperature of 570-580 ° C in within 5-6 hours with air cooling. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что осуществляют термическую обработку отливки, дополнительно содержащей, мас.%: серу ≤0,15 и фосфор ≤0,15.3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that heat treatment of the casting is carried out, additionally containing, wt%: sulfur ≤ 0.15 and phosphorus ≤ 0.15.
RU2019132079A 2019-10-10 2019-10-10 Method of thermal treatment of a high-strength wear-resistant steel moulding (variants) RU2750299C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019132079A RU2750299C2 (en) 2019-10-10 2019-10-10 Method of thermal treatment of a high-strength wear-resistant steel moulding (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019132079A RU2750299C2 (en) 2019-10-10 2019-10-10 Method of thermal treatment of a high-strength wear-resistant steel moulding (variants)

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019132079A3 RU2019132079A3 (en) 2021-04-12
RU2019132079A RU2019132079A (en) 2021-04-12
RU2750299C2 true RU2750299C2 (en) 2021-06-25

Family

ID=75495579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019132079A RU2750299C2 (en) 2019-10-10 2019-10-10 Method of thermal treatment of a high-strength wear-resistant steel moulding (variants)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2750299C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2801459C1 (en) * 2022-11-29 2023-08-08 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Method for heat treatment of castings made of wear-resistant cast steel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2496907C2 (en) * 2008-03-18 2013-10-27 Уддехолмс АБ Steel, method for making steel workpiece, and method for making part from above said steel
US20160348222A1 (en) * 2014-01-27 2016-12-01 Rovalma, S.A. Centrifugal atomization of iron-based alloys
RU2606825C1 (en) * 2015-06-24 2017-01-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") High-strength wear-resistant steel for agricultural machines (versions)
US20170096719A1 (en) * 2014-03-18 2017-04-06 Innomaq 21, Sociedad Limitada Extremely high conductivity low cost steel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2496907C2 (en) * 2008-03-18 2013-10-27 Уддехолмс АБ Steel, method for making steel workpiece, and method for making part from above said steel
US20160348222A1 (en) * 2014-01-27 2016-12-01 Rovalma, S.A. Centrifugal atomization of iron-based alloys
US20170096719A1 (en) * 2014-03-18 2017-04-06 Innomaq 21, Sociedad Limitada Extremely high conductivity low cost steel
RU2606825C1 (en) * 2015-06-24 2017-01-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") High-strength wear-resistant steel for agricultural machines (versions)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2801459C1 (en) * 2022-11-29 2023-08-08 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Method for heat treatment of castings made of wear-resistant cast steel

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019132079A3 (en) 2021-04-12
RU2019132079A (en) 2021-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101699582B1 (en) Abrasion resistant steel plate or steel sheet excellent in resistance to stress corrosion cracking and method for manufacturing the same
RU2674796C2 (en) High-hardness hot-rolled steel product and method of manufacturing same
US20190338402A1 (en) Method for manufacturing railway vehicle wheel
JP7240486B2 (en) Abrasion-resistant steel plate with excellent hardness and impact toughness and method for producing the same
JP7163889B2 (en) Manufacturing method for wear-resistant steel with excellent fatigue resistance
KR20140064929A (en) Steel wire for bolt, bolt, and manufacturing processes therefor
JP2008202124A (en) Steel wire for high-strength spring, high-strength spring and method for manufacturing them
WO2020201437A1 (en) High-hardness steel product and method of manufacturing the same
JP2005256169A (en) Wear resistant steel sheet having excellent low temperature toughness and production method therefor
JP7226598B2 (en) Abrasion-resistant steel plate and manufacturing method thereof
JP5543814B2 (en) Steel plate for heat treatment and method for producing steel member
US8652273B2 (en) High tensile steel for deep drawing and manufacturing method thereof and high-pressure container produced thereof
JPH06287638A (en) Production of wear resistant bar steel
JPH0551691A (en) Wear resistant steel sheet excellent in delayed fracture resistance and its production
RU2368693C2 (en) Wheel steel
RU2750299C2 (en) Method of thermal treatment of a high-strength wear-resistant steel moulding (variants)
JP6390685B2 (en) Non-tempered steel and method for producing the same
JP4344126B2 (en) Induction tempered steel with excellent torsional properties
RU2606825C1 (en) High-strength wear-resistant steel for agricultural machines (versions)
JP2020509158A (en) Spring wire and steel wire excellent in corrosion fatigue resistance, and their manufacturing methods
JP4450217B2 (en) Non-tempered steel for soft nitriding
RU2349675C2 (en) Wheel steel
JP2023508314A (en) Wire rod for ultra-high strength spring, steel wire and manufacturing method thereof
JP2015212414A (en) Steel for cold-forged component
RU2822646C2 (en) Method of making steel element and steel part