RU2814575C1 - Низкоуглеродистая автоматная сталь - Google Patents
Низкоуглеродистая автоматная сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814575C1 RU2814575C1 RU2023118997A RU2023118997A RU2814575C1 RU 2814575 C1 RU2814575 C1 RU 2814575C1 RU 2023118997 A RU2023118997 A RU 2023118997A RU 2023118997 A RU2023118997 A RU 2023118997A RU 2814575 C1 RU2814575 C1 RU 2814575C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium
- steel
- carbon
- content
- low
- Prior art date
Links
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 229910000915 Free machining steel Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 abstract 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 aluminum nitrides Chemical class 0.000 description 1
- YMUYTQCKKRCJMP-UHFFFAOYSA-N aluminum;calcium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Al+3].[Ca+2] YMUYTQCKKRCJMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- VCTOKJRTAUILIH-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);sulfide Chemical class [S-2].[Mn+2] VCTOKJRTAUILIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000003923 scrap metal Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к низкоуглеродистой автоматной стали, используемой для производства деталей в машиностроении. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,08-0,15, марганец 1,1-1,5, кремний не более 0,05, сера 0,27-0,35, фосфор 0,005-0,015, азот не более 0,007, алюминий 0,003-0,02, кальций 0,001-0,004, железо и неизбежные примеси - остальное, при этом отношение содержания алюминия к кальцию составляет от 3 до 5. Необходимое содержание серы должно быть получено легированием, а массовая доля серы перед легированием не превышает 0,005 мас.%. Микролегирование стали кальцием проводится силикокальцием из расчета 0,004-0,01 мас.% кальция без учета угара в жидкий металл. Обеспечивается требуемый комплекс прочностных свойств и обрабатываемость резанием при сохранении качества поверхности обрабатываемых деталей. 3 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к металлургии, к составам сталей, и может быть использовано для производства конструкционных марок стали с высокой обрабатываемостью резанием, применяемых для изготовления деталей в машиностроении.
Известна низкоуглеродистая автоматная сталь, содержащая, масс. %: углерод 0,02-0,12, кремний 0,01 или менее, марганец 1,0-2,0, фосфор 0,05-0,20, сера 0,30-0,60, азот 0,007-0,03, остальное железо и неизбежные примеси. Данная сталь характеризуется как бессвинцовая с хорошей обрабатываемостью и низкой шероховатостью поверхности после обработки резанием. Хорошая обрабатываемость достигается в том числе исключительно низким содержанием кремния. К недостаткам данной стали можно отнести высокое содержание фосфора, что негативно сказывается на величине ударной вязкости при низких температурах (хладноломкости) и завышенное содержание серы, вызывающее повышенную вероятность красноломкости (Заявка US 2007044867 (A), опублик. 01.03.2002, МПК С22С 38/00, С28С 38/60). Другим недостатком данной стали является определенная технологическая сложность получения низкого содержания кремния в стали при использовании обычных технологий выплавки с добавлением металлического лома.
Известна низкоуглеродистая автоматная сталь, выбранная в качестве прототипа, содержащая (с учетом допускаемых отклонений), масс. %: углерод 0,10-0,17 (0,09-0,18); кремний не более 0,12 (0,14); марганец 1,00-1,30 (0,97-1,33), хром не более 0,25 (не более 0,27), никель не более 0,25 (не более 0,29), сера 0,15-0,30 (0,14-0,32), фосфор не более 0,10 (не более 0,11), свинец 0,15-0,30 (0,15-0,33), медь не более 0,25 (сталь АС14 по ГОСТ 1414).
Недостатком этой стали является наличие в составе свинца, являющегося источником сильных загрязнений окружающей среды вредных для здоровья человека в процессе выплавки стали, механических обработок заготовок и утилизации изделий, изготовленных из этой стали. Предельно-допустимая концентрация (ПДК) свинца в воздухе равна 0,01 мг/м3. При производстве свинецсодержащих сталей, как сталь марки АС 14, концентрация свинца в воздухе сталеплавильного цеха достигает 50 ПДК.
Задача изобретения состоит в повышении прочностных свойств при сопоставимых пластичности и обрабатываемости (включая качество обработанной поверхности) металлопроката из патентуемой стали, а также качества поверхности деталей после обработки резанием относительно свойств аналогичной свинецсодержащей стали без добавления токсичного свинца или специальных элементов, таких как висмут или теллур, что приводит к улучшению экологической обстановки в металлургической промышленности.
Технический результат настоящего изобретения заключается в реализации поставленной задачи.
Технический результат изобретения достигается за счет того, что предлагаемая низкоуглеродистая автоматная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, железо и неизбежные примеси, согласно изобретению, дополнительно содержит алюминий и кальций при следующем соотношении компонентов, масс. %:
углерод - 0,08-0,15
марганец - 1,1-1,5
кремний - не более 0,05
сера - 0,27-0,35
фосфор-0,005-0,015
азот - не более 0,007
алюминий - 0,003-0,02
кальций-0,001-0,004
железо и неизбежные примеси - остальное, при этом отношение содержания алюминия к кальцию составляет от 3 до 5.
Необходимое содержание серы должно быть получено легированием. Массовая доля серы перед легированием не должна превышать 0,005%.
Микролегирование стали кальцием проводится селикокальцием из расчета 0,004-0,01% кальция (без учета угара) в жидкий металл.
Сущность изобретения заключается в том, что при легировании серой и марганцем в указанных пределах и микролегировании алюминием и кальцием обеспечивается формирование сульфидов марганца преимущественно на частицах оксидов алюминия-кальция с округлой формой, максимально близкой к глобулярной после прокатки. Эта микроструктура позволяет повысить механические свойства стали (временное сопротивление разрыву, условный предел текучести) по сравнению с прототипом.
При указанных концентрациях алюминия и кальция и выполнении отношения содержания алюминия к кальцию достигается оптимальный уровень стойкости инструмента при ее обработке резанием и шероховатости обрабатываемой поверхности.
При отклонении содержания алюминия и кальция от указанных значений и соотношения происходит снижение относительной стойкости инструмента в случае увеличения содержания алюминия или рост шероховатости обрабатываемой поверхности при увеличении содержания кальция. Недостаточное по сравнению с заявленным отношение содержания Al/Са в стали заметно увеличивает износ инструмента, а избыточное - увеличивает шероховатость поверхности выше допустимых значений. Уменьшение содержания алюминия и кальция ниже заявляемых пределов существенно снижает механические свойства и обрабатываемость стали.
Ограничение по фосфору оказывает положительное воздействие на пластичность и снижает температуру порога хладноломкости металла.
Ограничение процентного содержания азота позволяет снизить выделение на границах зерен нитридов алюминия, высокое содержания которых приводит к резкому понижению ударной вязкости за счет межзеренного излома.
Пример реализации. Заявляемая сталь и сталь-прототип обрабатывались по сходной технологии: кислородный конвертер, обработка в ковше, непрерывная разливка, горячая прокатка, калибровка на круг 12,0 мм. Состав заявляемой стали и стали-прототипа приведен в таблице 1. Механические свойства калиброванного прутка приведены в таблице 2. Данные по относительной обрабатываемости заявляемой стали по сравнению со сталью-прототипом (АС 14) указаны в таблице 3.
Критерием стойкости инструмента было принято количество обработанных деталей до достижения диаметра лунки износа передней грани резца 0,1 мм.
Вывод: патентуемая сталь обладает повышенными значениями условного предела текучести и временного сопротивления разрыву по сравнению с прототипом. Остальные свойства, в том числе обрабатываемость и качество поверхности, находятся на уровне стали-прототипа, при этом исключено использование свинца.
Claims (1)
- Низкоуглеродистая автоматная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, азот, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,08-0,15, марганец 1,1-1,5, кремний не более 0,05, сера 0,27-0,35, причем необходимое содержание серы должно быть получено легированием, а массовая доля серы перед легированием не должна превышать 0,005%, фосфор 0,005-0,015, азот не более 0,007, алюминий 0,003-0,02, кальций 0,001-0,004, причем микролегирование стали кальцием проводится силикокальцием из расчета 0,004-0,01% кальция без учета угара в жидкий металл, железо и неизбежные примеси - остальное, при этом отношение содержания алюминия к кальцию составляет от 3 до 5.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814575C1 true RU2814575C1 (ru) | 2024-03-01 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3973950A (en) * | 1974-09-17 | 1976-08-10 | Daido Seiko Kabushiki Kaisha | Low carbon calcium-sulfur containing free-cutting steel |
| JP2002146438A (ja) * | 2000-11-13 | 2002-05-22 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 冷間加工性および結晶粒度特性に優れる肌焼鋼の製造方法 |
| US6838040B2 (en) * | 2001-12-28 | 2005-01-04 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Method for weakening a portion of a web |
| DE60114333T2 (de) * | 2000-08-31 | 2006-07-13 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho, Kobe | Automatenstahl zur Verwendung in einer Maschinenstruktur mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften |
| EP2357261A4 (en) * | 2009-05-22 | 2014-05-28 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | STEEL FOR A MACHINE STRUCTURE WITH EXCELLENT CUTTING TOOL DURABILITY AND CUTTING METHOD THEREFOR |
| RU2623530C1 (ru) * | 2015-12-31 | 2017-06-27 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Низкоуглеродистая автоматная сталь |
| EP2138597B1 (en) * | 2007-04-18 | 2020-03-18 | Nippon Steel Corporation | Hot-worked steel material having excellent machinability and impact value |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3973950A (en) * | 1974-09-17 | 1976-08-10 | Daido Seiko Kabushiki Kaisha | Low carbon calcium-sulfur containing free-cutting steel |
| DE60114333T2 (de) * | 2000-08-31 | 2006-07-13 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho, Kobe | Automatenstahl zur Verwendung in einer Maschinenstruktur mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften |
| JP2002146438A (ja) * | 2000-11-13 | 2002-05-22 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 冷間加工性および結晶粒度特性に優れる肌焼鋼の製造方法 |
| US6838040B2 (en) * | 2001-12-28 | 2005-01-04 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Method for weakening a portion of a web |
| EP2138597B1 (en) * | 2007-04-18 | 2020-03-18 | Nippon Steel Corporation | Hot-worked steel material having excellent machinability and impact value |
| EP2357261A4 (en) * | 2009-05-22 | 2014-05-28 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | STEEL FOR A MACHINE STRUCTURE WITH EXCELLENT CUTTING TOOL DURABILITY AND CUTTING METHOD THEREFOR |
| RU2623530C1 (ru) * | 2015-12-31 | 2017-06-27 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Низкоуглеродистая автоматная сталь |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPWO2020040190A1 (ja) | 鋼材、鍛造熱処理品、及び、鍛造熱処理品の製造方法 | |
| JP6515327B2 (ja) | 軸受鋼およびその製造方法 | |
| JPWO2019240209A1 (ja) | マルテンサイト系ｓ快削ステンレス鋼 | |
| EP1518939A1 (en) | Sulfur free cutting steel for machine structural use | |
| JP4041511B2 (ja) | 被削性に優れた低炭素硫黄快削鋼 | |
| RU2814575C1 (ru) | Низкоуглеродистая автоматная сталь | |
| JP2000034538A (ja) | 旋削加工性に優れた機械構造用鋼 | |
| JP2004143579A (ja) | 切り屑処理性に優れた機械構造用鋼、およびその製造方法 | |
| JP6728612B2 (ja) | 軸受部品 | |
| JP2001026836A (ja) | 冷間加工性、転動疲労強度およびねじり疲労強度に優れた高周波焼入用鋼ならびに機械構造用部品 | |
| US4180397A (en) | Machinable steel | |
| JP6814655B2 (ja) | フェライト系快削ステンレス線材 | |
| JP2000319753A (ja) | 低炭素硫黄系快削鋼 | |
| JP4728155B2 (ja) | 低炭素硫黄快削鋼の製造方法 | |
| CN100471973C (zh) | 具有优异可拉拔性和疲劳性能的钢线材及其制造方法 | |
| RU2355785C2 (ru) | Сортовой прокат из борсодержащей стали повышенной прокаливаемости | |
| RU2221875C2 (ru) | Способ производства бесшовных труб из углеродистой или низколегированной стали повышенной коррозионной стойкости | |
| SU1759944A1 (ru) | Конструкционна сталь | |
| RU2106427C1 (ru) | Автоматная сталь | |
| CN109790604B (zh) | 冷锻用钢及其制造方法 | |
| RU2060294C1 (ru) | Сталь | |
| RU2337148C2 (ru) | Полоса из среднеуглеродистой борсодержащей стали повышенной прокаливаемости и обрабатываемости резанием | |
| WO2014025287A1 (ru) | Автоматные висмутсодержащие стали | |
| KR101676144B1 (ko) | 열간압연성이 우수한 중탄소 쾌삭강 및 그 제조방법 | |
| JP2013159839A (ja) | 工具寿命に優れた硬度が３００ｈｖ１０以上の高硬度ｂｎ系快削鋼 |