RU54947U1 - PRODUCT FROM STRUCTURAL HIGH STRENGTH STEEL (OPTIONS) - Google Patents
PRODUCT FROM STRUCTURAL HIGH STRENGTH STEEL (OPTIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- RU54947U1 RU54947U1 RU2006110852/22U RU2006110852U RU54947U1 RU 54947 U1 RU54947 U1 RU 54947U1 RU 2006110852/22 U RU2006110852/22 U RU 2006110852/22U RU 2006110852 U RU2006110852 U RU 2006110852U RU 54947 U1 RU54947 U1 RU 54947U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- product according
- product
- nickel
- additional
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к черной металлургии, а именно к протяженным изделиям из конструкционной высокопрочной стали, которые предназначены для изготовления высоконагруженных деталей, работающих на кручение и изгиб под динамической нагрузкой, в частности, валов для погружных насосов, электродвигателей, для газосепараторов, используемых в газонефтедобывающей промышленности. Новым в изделии из конструкционной высокопрочной стали преимущественно цилиндрической протяженной формы, содержащей углерод, кремний марганец, хром, никель и молибден является то, что оно изготовлено из стали с компонентами в следующих пропорциях, в мас.%:The utility model relates to ferrous metallurgy, namely to extended products from structural high-strength steel, which are intended for the manufacture of highly loaded parts working for torsion and bending under dynamic load, in particular, shafts for submersible pumps, electric motors, for gas separators used in the gas and oil industry . New in the product from structural high-strength steel of predominantly cylindrical extended form containing carbon, silicon manganese, chromium, nickel and molybdenum is that it is made of steel with components in the following proportions, in wt.%:
легирующих компонентов, а также в случае повышенных требований к свойствам стали за счет оптимальных режимов термообработки. 2 н.п. ф-лы, 23 з.п. ф-лы. 20alloying components, as well as in the case of increased requirements for the properties of steel due to optimal heat treatment conditions. 2 n.p. f-ly, 23 z.p. f-ly. twenty
Description
Полезная модель относится к черной металлургии, а именно к протяженным изделиям из конструкционной высокопрочной стали, которые предназначены для изготовления высоконагруженных деталей, работающих на кручение и изгиб под динамической нагрузкой, в частности, валов для погружных насосов, электродвигателей, для газосепараторов, используемых в газонефтедобывающей промышленности.The utility model relates to ferrous metallurgy, namely to extended products from structural high-strength steel, which are intended for the manufacture of highly loaded parts working for torsion and bending under dynamic load, in particular, shafts for submersible pumps, electric motors, for gas separators used in the gas and oil industry .
Известна закаливаемая на воздухе сталь с пониженным содержанием никеля. Сталь имеет следующий состав, в мас.%:Known air hardened steel with a low nickel content. Steel has the following composition, in wt.%:
Недостатком указанного состава стали является недостаточная прочность и ударная вязкость для изготовления высоконагруженных деталей, работающих на кручение и изгиб под динамической нагрузкой, в частности, валов.The disadvantage of this steel composition is the lack of strength and toughness for the manufacture of highly loaded parts working on torsion and bending under dynamic load, in particular shafts.
Из уровня техники также известна высокопрочная сталь высокой твердости, изделие из стали и способ его применения. Сталь имеет следующий состав, в мас.%:High-strength steel of high hardness, a steel product and method of its application are also known from the prior art. Steel has the following composition, in wt.%:
при минимальном суммарном содержании марганца, хрома, никеля 6 мас.%, молибден 0,1-1,0, который может заменяться двойным количеством вольфрама,with a minimum total content of manganese, chromium, nickel 6 wt.%, molybdenum 0.1-1.0, which can be replaced by a double amount of tungsten,
(см. ЕР 0909338 А1, 21.04.1999 г.)(see EP 0909338 A1, 04/21/1999)
Недостатком указанного состава стали является недостаточная ударная вязкость для изготовления высоконагруженных деталей, работающих на кручение и изгиб под динамической нагрузкой, в частности, валов, а также неоптимальное расходование дорогостоящих легирующих компонентов.The disadvantage of this steel composition is the insufficient toughness for the manufacture of highly loaded parts working for torsion and bending under dynamic load, in particular shafts, as well as the non-optimal consumption of expensive alloying components.
Известна сталь, с целью экономии никеля в которой в состав конструкционных и штамповых хромо-никель-молибденовых сталей, содержащих 0,35-0,45% углерода, углерод может входить как в больших, так и в меньших количествах в зависимости от назначения стали. Сталь также содержит 0,17-0,37% кремния, 0,65-0,95% марганца, 0,75-1,05% хрома, 0,60-0,90% никеля и 0,15-0,25% молибдена (см. SU 75320, 31.05.1949 г.)Known steel, in order to save Nickel in which the composition of structural and stamped chromium-nickel-molybdenum steels containing 0.35-0.45% carbon, carbon may be included in large or smaller quantities, depending on the purpose of the steel. Steel also contains 0.17-0.37% silicon, 0.65-0.95% manganese, 0.75-1.05% chromium, 0.60-0.90% nickel and 0.15-0.25 % molybdenum (see SU 75320, 05/31/1949)
Недостатком указанного состава стали является недостаточная ударная вязкость для изготовления высоконагруженных деталей, работающих на кручение и изгиб под динамической нагрузкой, в частности, валов, а также возможная неравномерность структуры стали вследствие недостаточной равномерности структуры стали.The disadvantage of this steel composition is the insufficient toughness for the manufacture of highly loaded parts working for torsion and bending under dynamic load, in particular shafts, as well as the possible unevenness of the steel structure due to insufficient uniformity of the steel structure.
Известны различные изделия из стали, например, из нержавеющей хромоникелевой стали высокой прочности и пластичности, которая используется при производстве холоднокатаной ленты, полосы, листа, высокопрочной проволоки и канатов, пружин, медицинского инструмента, режущего инструмента, крепежа, деталей конструкций и т.д. Высокопрочное коррозионностойкое изделие выполняют из стали следующего состава компонентов, мас.%: углерод 0,15-0,45, хром 12,0-16,5, никель 3,0-5,0, железо - остальное, при этом содержание углерода и никеля находится в следующей зависимости: хром=25,7-(17,5°С18,0) углерод - (1,2°С1,4) никель. (см. например, RU 2061781 С1, 10.06.1996, 6 С 22 С 38/40).Various steel products are known, for example, stainless steel with high strength and ductility, which is used in the manufacture of cold-rolled tape, strip, sheet, high-strength wire and ropes, springs, medical instruments, cutting tools, fasteners, structural parts, etc. A high-strength corrosion-resistant product is made of steel with the following composition of components, wt.%: Carbon 0.15-0.45, chromium 12.0-16.5, nickel 3.0-5.0, iron - the rest, while the carbon content and nickel is in the following dependence: chromium = 25.7- (17.5 ° С18.0) carbon - (1.2 ° С1.4) nickel. (see, for example, RU 2061781 C1, 06/10/1996, 6 C 22 C 38/40).
Задачей, решаемой изобретением, является создание способа изготовления изделия из конструкционной высокопрочной стали, а также изделия из стали, предназначенного для изготовления высоконагруженных деталей, работающих на кручение и изгиб под динамической нагрузкой, обладающего повышенной ударной The problem solved by the invention is the creation of a method of manufacturing a product from structural high-strength steel, as well as a steel product intended for the manufacture of highly loaded parts working for torsion and bending under dynamic load, which has an increased impact
вязкостью, равномерной структурой, а также оптимально экономичным составом легирующих компонентов.viscosity, uniform structure, as well as optimally economical composition of alloying components.
Поставленная задача в части первого варианта изделия из конструкционной высокопрочной стали преимущественно цилиндрической протяженной формы, содержащей углерод, кремний марганец, хром, никель и молибден решается за счет того, что оно изготовлено из стали с компонентами в следующих пропорциях, в мас.%:The problem in part of the first version of the product from structural high-strength steel of predominantly cylindrical extended form containing carbon, silicon manganese, chromium, nickel and molybdenum is solved due to the fact that it is made of steel with components in the following proportions, in wt.%:
Перед горячей деформацией стальные заготовки могут быть нагреты в нагревательной печи до температуры, превышающей, по крайней мере, критическую температуру Acl.Before hot deformation, the steel billets can be heated in a heating furnace to a temperature exceeding at least the critical temperature A cl .
В операцию горячей деформации может быть включена прошивка на стане поперечно-винтовой прокатки, а также прокатка заготовок в горячем состоянии на раскатном и/или редукционном стане и/или стане продольной прокатки до получения заготовок особотолстостенных труб длиной до 10 м диаметром от 25 мм до 50 мм и внутренним диаметром отверстия от 6,0 мм до 10,0 мм.The hot deformation operation can include flashing on a cross-helical rolling mill, as well as rolling hot workpieces on a rolling and / or reduction mill and / or longitudinal rolling mill to produce blanks of especially thick-walled pipes up to 10 m long with a diameter of 25 mm to 50 mm and an inner diameter of the hole from 6.0 mm to 10.0 mm.
После операции горячей деформации и остывании стальных заготовок они могут быть дополнительно нагреты и выдержаны при температуре, превышающей, по крайней мере, критическую температуру Acl, а операция охлаждения заготовок After the operation of hot deformation and cooling of the steel billets, they can be additionally heated and maintained at a temperature exceeding at least the critical temperature A cl , and the billet cooling operation
осуществлена после такого дополнительного нагрева. Причем дополнительный нагрев изделий с последующим охлаждением может быть осуществлен отдельно, например, в другом технологическом процессе.carried out after such additional heating. Moreover, additional heating of products with subsequent cooling can be carried out separately, for example, in another process.
Заготовки могут быть охлаждены на воздухе, например, на реечном холодильнике или с использованием дополнительных устройств, например, в среде с повышенной охлаждающей способностью.The workpieces can be cooled in air, for example, in a rack refrigerator or using additional devices, for example, in an environment with increased cooling capacity.
После охлаждения заготовок они могут быть подвержены смягчающей термообработке путем нагрева заготовок до температуры (500÷750)°С, выдержки до 10 часов с последующим охлаждением.After cooling the workpieces, they can be subjected to softening heat treatment by heating the workpieces to a temperature of (500 ÷ 750) ° C, holding for up to 10 hours, followed by cooling.
Изделие может быть изготовлено с использованием операции холодного справочного или безоправочного волочения, которая осуществлена после охлаждения заготовок и/или после их смягчающей термообработки.The product can be manufactured using the operation of cold reference or fault-free drawing, which is carried out after cooling the workpieces and / or after their softening heat treatment.
Заготовки могут быть подвержены финишной термообработке и/или подвержены правке, обточке и/или шлифовке поверхности.Billets may be subject to finish heat treatment and / or subject to dressing, turning and / or grinding of the surface.
Может быть использована сталь с дополнительным содержанием, по крайней мере, одного из элементов: ниобий, ванадий, титан, тантал, кальций, барий в пределах 0,005÷1,0 мас.%.Steel can be used with an additional content of at least one of the elements: niobium, vanadium, titanium, tantalum, calcium, barium in the range of 0.005 ÷ 1.0 wt.%.
Может быть использована сталь с дополнительным содержанием меди в количестве (0,01÷1,5) мас.%.Steel with an additional copper content in the amount of (0.01 ÷ 1.5) wt.% Can be used.
Может быть использована сталь, по крайней мере, с одним из следующих дополнительных компонентов: церий, редкоземельные металлы, цирконий, иттрий, магний, мышьяк, селен, причем каждый дополнительный компонент используют в количестве (0,001÷0,1) мас.%.Steel can be used with at least one of the following additional components: cerium, rare earth metals, zirconium, yttrium, magnesium, arsenic, selenium, and each additional component is used in an amount of (0.001 ÷ 0.1) wt.%.
Может быть использована сталь с дополнительным содержанием лантана в количестве (0,005÷0,02) мас.% и/или кобальта в количестве не более 1,0 мас.%.Steel with an additional lanthanum content in an amount of (0.005 ÷ 0.02) wt.% And / or cobalt in an amount of not more than 1.0 wt.% Can be used.
Изделие может быть выполнено, по крайней мере, с одного конца с образованием шлиц для последующего соединения, например, с валом погружного насоса.The product can be made at least from one end with the formation of slots for subsequent connection, for example, with the shaft of a submersible pump.
Шлицы могут быть выполнены прямобочного или эвольвентного исполнения методом резания и/или пластической деформации.The slots can be made straight or involute execution by cutting and / or plastic deformation.
Изделие может иметь отклонение от прямолинейности не более 0,4 мм на погонный метр длины.The product may have a deviation from straightness of not more than 0.4 mm per linear meter of length.
Шероховатость поверхности изделия Ra может быть не более 2,5 мкм на базовой длине 0,8 мм.The surface roughness of the product R a can be no more than 2.5 μm at a base length of 0.8 mm.
Поставленная задача в части второго варианта изделия из конструкционной высокопрочной стали преимущественно цилиндрической протяженной формы, содержащей углерод, кремний марганец, хром, никель и молибден решается за счет того, что оно изготовлено из стали с компонентами в следующих пропорциях, в мас.%:The problem in part of the second version of the product from structural high-strength steel, mainly cylindrical, extended, containing carbon, silicon manganese, chromium, nickel and molybdenum is solved due to the fact that it is made of steel with components in the following proportions, in wt.%:
Может быть использована сталь с дополнительным содержанием, по крайней мере, одного из элементов: ниобий, ванадий, титан, тантал, кальций, барий в пределах 0,005÷1,0 мас.%.Steel can be used with an additional content of at least one of the elements: niobium, vanadium, titanium, tantalum, calcium, barium in the range of 0.005 ÷ 1.0 wt.%.
Может быть использована сталь с дополнительным содержанием меди в количестве (0,01÷1,5) мас.%.Steel with an additional copper content in the amount of (0.01 ÷ 1.5) wt.% Can be used.
Может быть использована сталь, по крайней мере, с одним из следующих дополнительных компонентов: церий, редкоземельные металлы, цирконий, иттрий, магний, мышьяк, селен, причем каждый дополнительный компонент используют в количестве (0,001÷0,1) мас.%.Steel can be used with at least one of the following additional components: cerium, rare earth metals, zirconium, yttrium, magnesium, arsenic, selenium, and each additional component is used in an amount of (0.001 ÷ 0.1) wt.%.
Может быть использована сталь с дополнительным содержанием лантана в количестве (0,005÷0,02) мас.% и/или кобальта в количестве не более 1,0 мас.%.Steel with an additional lanthanum content in an amount of (0.005 ÷ 0.02) wt.% And / or cobalt in an amount of not more than 1.0 wt.% Can be used.
Изделие может быть выполнено в виде, преимущественно, цилиндрического полого вала длиной до 10 м.The product can be made in the form of a predominantly cylindrical hollow shaft up to 10 m long.
Изделие может быть выполнено, по крайней мере, с одного конца с образованием шлиц для последующего соединения, например, с валом погружного насоса.The product can be made at least from one end with the formation of slots for subsequent connection, for example, with the shaft of a submersible pump.
Шлицы могут быть выполнены прямобочного или эвольвентного исполнения методом резания и/или пластической деформации.The slots can be made straight or involute execution by cutting and / or plastic deformation.
Изделие может иметь отклонение от прямолинейности не более 0,4 мм на погонный метр длины, а шероховатость его поверхности Ra не более 2,5 мкм на базовой длине 0,8 мм.The product may have a deviation from straightness of not more than 0.4 mm per linear meter of length, and the surface roughness R a not more than 2.5 μm at a base length of 0.8 mm.
Техническим результатом является получение изделия из конструкционной высокопрочной стали преимущественно цилиндрической протяженной формы, предназначенного для изготовления высоконагруженных деталей, работающих на кручение и изгиб под динамической нагрузкой, обладающего улучшенными пластическими свойствами, особенно ударной вязкостью при высокой прочности за счет обеспечения однородной структуры стали при экономном расходовании легирующих компонентов. В случае повышенных требований к свойствам стали, особенно ударной вязкости, таких свойств добиваются за счет оптимальных режимов термообработки.The technical result is to obtain products from structural high-strength steel, mainly cylindrical in length, designed for the manufacture of highly loaded parts working for torsion and bending under dynamic load, with improved plastic properties, especially impact strength at high strength due to the homogeneous structure of the steel at an economical consumption of alloying components. In the case of increased requirements for the properties of steel, especially toughness, such properties are achieved due to optimal heat treatment conditions.
Так, содержание углерода является типичным для составов конструкционных сталей, используемых для изготовления высокопрочных изделий, используемых в тяжелых условиях под нагрузкой. Содержание углерода от 0,15 до 0,45 мас.% относит сталь к ферритно-перлитному классу. Свойства стали такого класса широко корректируются добавлением легирующих добавок, так как заметную часть в стали занимает пластичный феррит, а другую часть занимает твердый цементит в растворе с ферритом. В случае содержания углерода меньше 0,15 мас.% для придания изделию высокой прочности и твердости потребуется большое количество дорогостоящих легирующих компонентов, в другом же случае при содержании углерода в составе стали более 0,45 мас.% снижается ударная вязкость некорректируемая даже значительным содержанием легирующих добавок, направленных на повышение ударной вязкости, например, таких как никель.Thus, the carbon content is typical for structural steel compositions used for the manufacture of high-strength products used in difficult conditions under load. The carbon content from 0.15 to 0.45 wt.% Classifies steel in the ferrite-pearlite class. The properties of this class of steel are widely corrected by the addition of alloying additives, since plastic ferrite occupies a significant part in the steel, and hard cementite in solution with ferrite occupies the other part. If the carbon content is less than 0.15 wt.%, To give the product high strength and hardness, a large number of expensive alloying components will be required, in the other case, when the carbon content in the steel composition is more than 0.45 wt.%, The toughness is uncorrected even by a significant alloying content additives aimed at increasing toughness, for example, such as nickel.
Марганец и кремний в пределах от 0,2 мас.% до 1,0 мас.% каждый используется в качестве технологических добавок для раскисления стали, причем марганец в пределах от 0,2 мас.% до 2,0 мас.% используется не только для раскисления, но и для улучшения физических свойств стали, таких как ударная вязкость и твердость. При содержании марганца более 2,0 мас.% недопустимо снижается ударная вязкость.Manganese and silicon in the range from 0.2 wt.% To 1.0 wt.% Each are used as technological additives for the deoxidation of steel, and manganese in the range from 0.2 wt.% To 2.0 wt.% Is used not only for deoxidation, but also for improving the physical properties of steel, such as toughness and hardness. When the manganese content of more than 2.0 wt.% Unacceptably reduced toughness.
Сера и фосфор как вредные примеси в указанных пределах не сказываются отрицательно на пластичности стали. В больших дозах снижают пластичность стали, например, сера может вызвать красноломкость стали, а фосфор эффект хладноломкости.Sulfur and phosphorus as harmful impurities within the specified limits do not adversely affect the ductility of steel. In large doses, they reduce the ductility of steel, for example, sulfur can cause red brittleness of steel, and phosphorus the effect of cold brittleness.
Молибден и вольфрам вводится в сталь в указанных пределах с целью повышения коррозионной стойкости, повышения твердости, а также для предотвращения отпускной хрупкости 2 рода, которая наблюдается при медленном охлаждении стали в процессе термообработки при температурах около 500°С.Molybdenum and tungsten are introduced into steel within the specified limits in order to increase corrosion resistance, increase hardness, and also to prevent tempering brittleness of the 2nd kind, which is observed during slow cooling of steel during heat treatment at temperatures of about 500 ° C.
В этом смысле влияние молибдена и вольфрама эквивалентно. Однако введение молибдена и вольфрама ухудшает ударную вязкость и содержание молибдена+3*вольфрама более 0,9 мас.% значительно снижает пластические свойства стали, в первую очередь ударную вязкость.In this sense, the effect of molybdenum and tungsten is equivalent. However, the introduction of molybdenum and tungsten affects the toughness and a molybdenum content of + 3 * tungsten of more than 0.9 wt.% Significantly reduces the plastic properties of steel, primarily impact strength.
Вольфрам, вследствие большего размера атома, вносит большее искажение в кристаллическую решетку железа по сравнению с молибденом. Это позволяет повысить прочностные свойства стали и с этой точки зрения применение вольфрама предпочтительней.Tungsten, due to the larger size of the atom, introduces a greater distortion into the crystal lattice of iron compared with molybdenum. This allows you to increase the strength properties of steel and from this point of view, the use of tungsten is preferable.
С другой стороны вольфрам и молибден дорогостоящие элементы, а так как при легировании стали вольфрама требуется в три раза больше чем молибдена, то применение вольфрама для легирования может привести к значительному удорожанию стали.On the other hand, tungsten and molybdenum are expensive elements, and since alloying tungsten steel requires three times more than molybdenum, the use of tungsten for alloying can lead to a significant increase in the cost of steel.
Хром и никель в указанных пределах наряду с повышением твердости стали повышают ударную вязкость.Chrome and nickel within the specified limits along with an increase in the hardness of steel increase the toughness.
Марганец, хром и никель в дозах, определенных в составе стали отдельно друг от друга повышают пластические свойства стали, однако на верхнем их пределе содержания они наоборот снижают ударную вязкость. Таким образом, экспериментальным путем была подтверждения расчетная закономерность Ni+1,2·Cr+1,5·Мn≤9, ограничивающая суммарное содержание этих компонентов с целью достижения максимальной ударной вязкости как свойства стали играющего особенную роль в изделиях подвергающихся динамическим нагрузкам. Коэффициенты при компонентах характеризуют степень негативного влияния, наносимого пластическим свойствам стали, соответствующим компонентом на верхнем пределе его содержания.Manganese, chromium and nickel in the doses determined in the steel composition separately from each other increase the plastic properties of steel, however, on the upper limit of their content, on the contrary, they reduce toughness. Thus, the calculated regularity Ni + 1.2 · Cr + 1.5 · Mn≤9, which limits the total content of these components in order to achieve maximum toughness as a property of steel playing a special role in products subjected to dynamic loads, was confirmed experimentally. The coefficients of the components characterize the degree of negative impact caused by the plastic properties of steel, the corresponding component at the upper limit of its content.
Дополнительные теоретические исследования показали, что даже в ограниченном вышеуказанным соотношением пределе суммарное содержание марганца, хрома и никеля можно снизить в зависимости от содержания углерода в стали, так как на верхнем их пределе пластические свойства стали практически не изменяются, а в промышленных масштабах экономия даже половины процента, например, никеля существенно снижает издержки производства. Таким образом экспериментальные исследования дали результат, обосновывающий дополнительное ограничение суммарного содержания марганца, хрома и никеля в зависимости от содержания углерода в стали: Ni+1,2·Cr+1,5·Мn≤9-0,6·С, где коэффициент при углероде - эмпирически подобранный в результате дополнительных исследований.Additional theoretical studies showed that even in the limit limited by the above ratio, the total content of manganese, chromium and nickel can be reduced depending on the carbon content in steel, since at their upper limit the plastic properties of steel practically do not change, and on an industrial scale, savings of even half a percent Nickel, for example, significantly reduces production costs. Thus, experimental studies yielded a result justifying an additional limitation of the total content of manganese, chromium and nickel depending on the carbon content in steel: Ni + 1.2 · Cr + 1.5 · Mn≤9-0.6 · С, where the coefficient at carbon - empirically selected as a result of additional research.
В случае повышенных требований к свойствам стали требуемый уровень механических свойств изделия из стали обеспечивается указанными режимами термообработки.In the case of increased requirements for the properties of steel, the required level of mechanical properties of the steel product is ensured by the specified heat treatment modes.
Пластические свойства ферритно-перлитной стали значительно повышают так называемым улучшением. Как правило это операция, включающая закалку или нормализацию с последующим отпуском. В результате высокие пластические свойства стали получают за счет однородной мартенситной структуры стали по всему изделию. Это достигается указанными режимами термообработки. Особенную роль в придании стали высоких пластических характеристик, например, ударной вязкости наряду с добавлением определенных легирующих присадок играет процесс охлаждения после закалки-нормализации. В зависимости от содержания никеля для указанного состава стали для придания стали равномерной структуры необходимо ограничивать нижний предел скорости охлаждения заготовок. После экспериментальной проработки такое ограничение выразилось в неравенство V≥0,37+1,45/Ni, где V - скорость охлаждения заготовок, в °С/с, а Ni - содержание никеля в стали, в мас.%. По указанному соотношению возможно определить допустимые значения параметров скорости охлаждения заготовок в зависимости от содержания никеля в составе стали.The plastic properties of ferritic-pearlitic steel significantly increase the so-called improvement. Typically, this is an operation involving quenching or normalization followed by tempering. As a result, the high plastic properties of the steel are obtained due to the uniform martensitic structure of the steel throughout the product. This is achieved by the specified heat treatment modes. A special role in imparting high plastic characteristics to steel, for example, impact strength, along with the addition of certain alloying additives, is played by the cooling process after quenching-normalization. Depending on the nickel content for the specified steel composition, in order to give the steel a uniform structure, it is necessary to limit the lower limit of the workpiece cooling rate. After experimental study, this limitation was expressed in the inequality V≥0.37 + 1.45 / Ni, where V is the workpiece cooling rate, in ° C / s, and Ni is the nickel content in steel, in wt.%. Using the specified ratio, it is possible to determine the permissible values of the parameters for cooling the workpieces depending on the nickel content in the steel composition.
Скорость охлаждения по формуле рассчитывается для охлаждения заготовки в интервале с температуры конца горячей деформации до температуры (350÷450)°С. В регламентации скорости охлаждения при более низких температурах нет необходимости, т.к. выделения промежуточных структур типа бейнита, перлита The cooling rate according to the formula is calculated to cool the workpiece in the range from the temperature of the end of the hot deformation to a temperature of (350 ÷ 450) ° С. There is no need to regulate the cooling rate at lower temperatures, because separation of intermediate structures such as bainite, perlite
будет уже предотвращено. В случае непредвиденного остывания заготовок после горячей деформации с недопустимыми параметрами скорости охлаждения, возможен дополнительный нагрев и охлаждение заготовок с параметрами скорости охлаждения, имеющими допустимые значения.will already be prevented. In the event of unexpected cooling of the workpieces after hot deformation with unacceptable cooling rate parameters, additional heating and cooling of the workpieces with cooling rate parameters that have acceptable values is possible.
Предложенная зависимость скорости охлаждения заготовки от содержания никеля в стали обеспечивает получение однородной структуры мартенсита. В этом случае сталь приобретает высокие пластические свойства и ударную вязкость.The proposed dependence of the workpiece cooling rate on the nickel content in steel provides a uniform martensite structure. In this case, the steel acquires high plastic properties and toughness.
При скорости охлаждения меньшей рассчитанной по формуле, в заготовке возникнет смешанная структура мартенсита, бейнита и даже перлита. Неоднородная структура приводит к снижению пластических свойств стали и ударной вязкости особенно после смягчающей термообработки.At a cooling rate lower than that calculated by the formula, a mixed structure of martensite, bainite, and even perlite will appear in the workpiece. An inhomogeneous structure leads to a decrease in the plastic properties of steel and impact strength, especially after softening heat treatment.
Таким образом, предлагаемое изделие из высокопрочной конструкционной стали, а также способ изготовления изделия из такой стали обеспечивают заявленный технический результат.Thus, the proposed product from high strength structural steel, as well as a method of manufacturing products from such steel provide the claimed technical result.
Пример №1.Example No. 1.
Сталь выплавлена в основной дуговой электропечи. Разливка стали осуществлена в слитки 4,05 т. Слитки прокатаны на стане «БЛЮМИНГ» на заготовки квадратного сечения стороной 200 мм, а затем на крупносортном стане на заготовки круглого сечения диаметром 60 мм. Заготовки нагреты в индукционной печи и прошиты на стане поперечно-винтовой прокатки, после чего прокатаны на раскатном стане с получением особотолстостенных труб диаметром 30 мм внутренним диаметром отверстий 8,5 мм и длиной 5400 мм.Steel is smelted in the main electric arc furnace. The steel was casted into 4.05 t ingots. The ingots were rolled at the BLUMING mill for 200 mm square billets, and then at a large section mill for round billets with a diameter of 60 mm. The billets are heated in an induction furnace and sewn on a cross-helical rolling mill, and then rolled on a rolling mill to produce extra-thick-walled pipes with a diameter of 30 mm, an inner diameter of holes of 8.5 mm and a length of 5400 mm.
Заготовки подвержены смягчающей термообработке в следующем режиме:Workpieces are subject to softening heat treatment in the following mode:
- нагрев и выдержка заготовок при температуре 680°С в течение 4 часов с последующим охлаждением на воздухе.- heating and holding the blanks at a temperature of 680 ° C for 4 hours, followed by cooling in air.
После правки, обточки и шлифовки поверхности на готовых изделиях определялись механические свойства.After dressing, turning and grinding of the surface on the finished products, the mechanical properties were determined.
Испытания механических свойств проводили по ГОСТ 1497-43, ударной вязкости по ГОСТ 9454-78.Testing of mechanical properties was carried out according to GOST 1497-43, impact strength according to GOST 9454-78.
Химический состав изделий из стали, выплавленной с различным содержанием компонентов, результаты испытаний механических свойств приведены в таблицах 1, 2.The chemical composition of steel products, smelted with a different content of components, the results of mechanical properties tests are shown in tables 1, 2.
Варианты 3, 4, 6, 7, 9 соответствуют полезной модели. Варианты 3, 6 - оптимальные. Вариант 1 не удовлетворяет данной полезной модели из-за повышенного содержания вредных примесей, а именно серы и фосфора. Варианты 2, 8, 10 не удовлетворяют данной полезной модели, так как имеет суммарное количество марганца, хрома и никеля превышающего заданное ограничение. Вариант 5 не удовлетворяет данному изобретению, так как имеет повышенное содержание молибдена и вольфрама.Options 3, 4, 6, 7, 9 correspond to a utility model. Options 3, 6 are optimal. Option 1 does not satisfy this utility model due to the high content of harmful impurities, namely sulfur and phosphorus. Options 2, 8, 10 do not satisfy this utility model, since it has a total amount of manganese, chromium, and nickel exceeding a given limit. Option 5 does not satisfy this invention, as it has a high content of molybdenum and tungsten.
Пример №2.Example No. 2.
Сталь выплавлена в основной дуговой электропечи. Разливка стали осуществлена в слитки 4,05 т. Слитки прокатаны на стане «БЛЮМИНГ» на заготовки квадратного сечения стороной 200 мм, а затем на крупносортном стане на заготовки круглого сечения диаметром 60 мм. Заготовки нагреты в индукционной печи и прошиты на стане поперечно-винтовой прокатки, после чего прокатаны на раскатном стане с получением особотолстостенных труб диаметром 30 мм внутренним диаметром отверстий 8,5 мм и длиной 5400 мм, далее заготовки охлаждены на реечном холодильнике.Steel is smelted in the main electric arc furnace. The steel was casted into 4.05 t ingots. The ingots were rolled at the BLUMING mill for 200 mm square billets, and then at a large section mill for round billets with a diameter of 60 mm. The billets are heated in an induction furnace and sewn on a cross-helical rolling mill, and then rolled on a rolling mill to produce extra-thick-walled pipes with a diameter of 30 mm with an inner diameter of holes of 8.5 mm and a length of 5400 mm, then the billets are cooled in a rack refrigerator.
Затем заготовки дополнительно нагреты и выдержаны при температуре 750°С, после чего охлаждены после дополнительного нагрева водо-воздушной смесью с применением спрейерных устройств со скоростью охлаждения V°С/с.Then the workpieces are additionally heated and maintained at a temperature of 750 ° C, and then cooled after additional heating with a water-air mixture using spraying devices with a cooling rate of V ° C / s.
После охлаждения заготовки подверглись смягчающей термообработке в следующем режиме:After cooling, the workpieces were subjected to softening heat treatment in the following mode:
- нагрев и выдержка труб при температуре 680°С в течение 4 часов с последующим охлаждением на воздухе.- heating and holding the pipes at a temperature of 680 ° C for 4 hours, followed by cooling in air.
После правки, обточки и шлифовки поверхности на готовых изделиях определялись механические свойства.After dressing, turning and grinding of the surface on the finished products, the mechanical properties were determined.
Испытания механических свойств проводили по ГОСТ 1497-43, ударной вязкости по ГОСТ 9454-78.Testing of mechanical properties was carried out according to GOST 1497-43, impact strength according to GOST 9454-78.
Химический состав изделий из стали, выплавленной с различным содержанием компонентов, результаты испытаний механических свойств и коррозионных испытаний приведены в таблицах 3, 4.The chemical composition of steel products, smelted with a different content of components, the results of mechanical properties and corrosion tests are shown in tables 3, 4.
Варианты 3, 4, соответствуют полезной модели. Вариант 4 - оптимальный. Варианты 1, 2 не удовлетворяют данной полезной модели, так как скорость охлаждения меньше рассчитанной по формуле, в заготовках присутствует смешанная структура мартенсита, бейнита и даже перлита. Неоднородная структура приводит к снижению пластических свойств стали и ударной вязкости особенно после смягчающей термообработки. Вариант 5 не удовлетворяет данной полезной модели, так как имеет повышенное содержание молибдена и вольфрама. Вариант 6 не удовлетворяет данной полезной модели, так как имеет суммарное количество марганца, хрома и никеля превышающего заданное в изобретении ограничение.Options 3, 4 correspond to the utility model. Option 4 is optimal. Options 1, 2 do not satisfy this utility model, since the cooling rate is lower than that calculated by the formula, a mixed structure of martensite, bainite, and even perlite is present in the blanks. An inhomogeneous structure leads to a decrease in the plastic properties of steel and impact strength, especially after softening heat treatment. Option 5 does not satisfy this utility model, as it has a high content of molybdenum and tungsten. Option 6 does not satisfy this utility model, since it has a total amount of manganese, chromium and nickel exceeding the limit specified in the invention.
Claims (25)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006110852/22U RU54947U1 (en) | 2006-04-05 | 2006-04-05 | PRODUCT FROM STRUCTURAL HIGH STRENGTH STEEL (OPTIONS) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006110852/22U RU54947U1 (en) | 2006-04-05 | 2006-04-05 | PRODUCT FROM STRUCTURAL HIGH STRENGTH STEEL (OPTIONS) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU54947U1 true RU54947U1 (en) | 2006-07-27 |
Family
ID=37058441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006110852/22U RU54947U1 (en) | 2006-04-05 | 2006-04-05 | PRODUCT FROM STRUCTURAL HIGH STRENGTH STEEL (OPTIONS) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU54947U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2664847C2 (en) * | 2014-09-04 | 2018-08-23 | Тиссенкрупп Федерн Унд Штабилизаторен Гмбх | Spring or torsion bar of steel wire produced by hot deformation, method for manufacturing steel springs deformed in hot state, use of steel wire for manufacturing springs deformed in hot state |
RU2704049C1 (en) * | 2018-10-03 | 2019-10-23 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") | Bit steel |
CN116240454A (en) * | 2022-12-12 | 2023-06-09 | 河南国泰铂固科技有限公司 | Non-quenched and tempered weather-resistant steel, preparation method and fastener |
-
2006
- 2006-04-05 RU RU2006110852/22U patent/RU54947U1/en active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2664847C2 (en) * | 2014-09-04 | 2018-08-23 | Тиссенкрупп Федерн Унд Штабилизаторен Гмбх | Spring or torsion bar of steel wire produced by hot deformation, method for manufacturing steel springs deformed in hot state, use of steel wire for manufacturing springs deformed in hot state |
US10689726B2 (en) | 2014-09-04 | 2020-06-23 | ThyssenKrupp Federn und Stabilisatoren GmbH | Method for producing hot-formed steel springs |
RU2704049C1 (en) * | 2018-10-03 | 2019-10-23 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") | Bit steel |
CN116240454A (en) * | 2022-12-12 | 2023-06-09 | 河南国泰铂固科技有限公司 | Non-quenched and tempered weather-resistant steel, preparation method and fastener |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008133530A (en) | Bearing steel component and its production method, and bearing | |
WO2013151009A1 (en) | Steel wire rod or steel bar having excellent cold forgeability | |
CN104011251A (en) | High-strength seamless steel pipe with excellent resistance to sulfide stress cracking for oil well, and process for producing same | |
CN103717774A (en) | High-strength zinc-plated steel sheet and high-strength steel sheet having superior moldability, and method for producing each | |
JP2010007143A (en) | Steel for machine structure having excellent fatigue limit ratio and machinability | |
JP6226085B2 (en) | Rolled steel bar or wire rod for cold forging parts | |
RU2297460C1 (en) | Method for making elongated, mainly cylindrical product of construction high-strength steel, product of construction high-strength steel | |
KR20150023726A (en) | High carbon steel pipe having excellent cold workability, machinability, and quenching properties, and method for manufacturing same | |
RU2270268C1 (en) | Corrosion-resistant steel and the product made out of it | |
KR101552449B1 (en) | Rolled steel bar or wire for hot forging | |
EP2615190B1 (en) | Bearing steel with excellent corrosion resistance, bearing parts, and precision machinery components | |
RU54947U1 (en) | PRODUCT FROM STRUCTURAL HIGH STRENGTH STEEL (OPTIONS) | |
JP2013040364A (en) | Rolled steel bar or wire rod for hot forging | |
KR102165228B1 (en) | Case hardening steel, method of producing case hardening steel, and method of producing gear part | |
JP2016204752A (en) | Case-hardened steel and production method thereof | |
JP5679115B2 (en) | High carbon steel pipe excellent in cold workability, machinability and hardenability and method for producing the same | |
JP5583352B2 (en) | Induction hardening steel and induction hardening parts with excellent static torsional fracture strength and torsional fatigue strength | |
KR101079494B1 (en) | Hot rolled steel sheet having excellent anti-fluting and method for manufacturing the same | |
JP6465206B2 (en) | Hot-rolled bar wire, parts and method for producing hot-rolled bar wire | |
KR101560875B1 (en) | Formable hot-rolled steel sheet having excellent formability and anti-aging properties, and method for manufacturing the same | |
CN114196872A (en) | High-strength and high-toughness narrow-hardenability 20CrMnTiH gear steel, bar and manufacturing method thereof | |
WO2009104805A1 (en) | Steel products and process for production thereof | |
JP7417059B2 (en) | Induction hardened nitrided steel and induction hardened nitrided parts | |
JP5310095B2 (en) | Manufacturing method of steel material with excellent black skin peripheral turning and torsional fatigue strength | |
KR102448741B1 (en) | Austenitic stainless steel with improved deep drawing |