ЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ Российский патент 1997 года по МПК C22C38/48 

Описание патента на изобретение RU2094520C1

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию конструкционных сталей для силовых деталей шестерен, валов, поверхности которых упрочняются химико-термической обработкой цементацией, нитроцементацией и азотированием, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Известны отечественные и зарубежные стали аналогичного назначения. Химический состав этих марок приведен в табл.1.

Недостатком зарубежных патентов являются широкие пределы по всем элементам, не гарантирующие требуемых специальных свойств. Существующие теплопрочные отечественные стали, упрочняемые химико-термической обработкой не обеспечивают комплекс предъявляемых в настоящее время требований.

В промышленности экономически целесообразно в изделии применять один конструкционный материал, который в зависимости от конструкции детали, толщины стенок и действующих в эксплуатации нагрузок подвергается поверхностному упрочнению на различную глубину, что достигается применением различных видов химико-термической обработки, цементации, нитроцементации, азотированию газовому или ионному. Поэтому материал должен сохранять высокую прочность при длительных выдержках в процессе азотирования, а также сохранять мелкозернистую структуру при высокой температуре цементации.

Опыт серийного производства шестерен из стали ВКС-4 показывает, что она имеет крупнозернистую структуру и вследствие этого нестабильные показатели прочности и особенно ударной вязкости, которая на отдельных плавках снижалась по 2 кгсм/см2.

Цементуемая высокопрочная сталь 26Х3Н2ВФМБ (авт. св. N 700558 C 22 C 38/48) также имеет недостаточно высокую ударную вязкость 5 кгсм/мм2. Разработанную в последние годы сталь ВКС10 сильно разупрочняется в температурном интервале азотирования.

За прототип взята наиболее близкая к предлагаемым требованиям отечественная сталь ВКС-5 (ТУ 14-1-3842-81) следующего химического состава, мас.

C 0,14 0,19
Mn 0,4 0,7
Si 0,6 0,9
Cr 2,6 3,0
Ni 1,0 1,5
Mo 0,4 0,6
W 1,0 1,4
V 0,35 0, 55
Ce 0,01 0,05
Nb 0,10 0,20
Fe остальное
Известная сталь отличается мелкозернистой структурой и хорошим сочетанием характеристик прочности и ударной вязкости. Как показал опыт серийного производства недостатком стали является невысокая стойкость к росту зерна при цементации, что приводит к деформированию карбидной сетки и снижению прочности при изгибе.

Технической задачей изобретения является разработка состава стали с σв≥ 140 кгс/мм2 и аn ≥ 8 кгсм/см2, не склонной к росту зерна при цементации и не разупрочняющейся при азотировании.

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, церий, ниобий и железо, дополнительно содержит лантан и ниодим при следующем соотношении элементов в мас.

C 0,14 0,21
Mn 0,4 0,7
Si 0,6 0,9
Cr 2,6 3,0
Ni 1,0 1,5
Mo 0,4 0,6
W 1,0 1,4
V 0,35 0,55
Nb 0,08 0,22
Ce 0,01 0,05
Za 0,01 0,03
Nd 0,01 0,03
Fe остальное
Легирование редкоземельными элементами Za и Nd, измельчающими зерно благодаря зародышевому действию и повышающими теплопрочность, позволяют получить сталь с мелким зерном, не склонным к росту в процессе цементации и сохраняющую уровень прочности при азотировании.

Химический состав исследованных плавок приведен в табл.2, механические свойства, твердость после длительной выдержки при температуре азотирования и величина зерна приведены в табл.3.

Механические свойства определяли после термической обработки: предварительно нормализации от 930o, отпуска 650±20o, закалки от 900±10o в масле, обработки холодом 70o и отпуска 300±10o.

Как видно из представленных в табл.3 данных, новая сталь обеспечивает комплекс предъявляемых промышленностью требований: превосходит применяемые материалы по прочности и вязкости, не разупрочняется в температурном интервале азотирования и не склонна к росту зерна при цементации.

Возможность универсального использования новой стали в авиационном и народнохозяйственном машиностроении, повышенные механические свойства и технологичность при химико-термической обработке позволяет получить значительный технико-экономический эффект.

Похожие патенты RU2094520C1

название год авторы номер документа
ВЫСОКОПРОЧНАЯ ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩАЯ СТАЛЬ 2014
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Шалькевич Андрей Борисович
  • Уткина Александра Николаевна
  • Громов Валерий Игоревич
  • Банас Игорь Павлович
  • Курпякова Нина Алексеевна
  • Верещагина Алла Андреевна
  • Дорошенко Антон Валерьевич
RU2562184C1
СТАЛЬ 2013
  • Дуб Владимир Семенович
  • Лужанский Илья Борисович
  • Марков Сергей Иванович
  • Новиков Владимир Алексеевич
  • Ефимов Виктор Михайлович
  • Цих Сергей Геннадьевич
  • Берман Леонид Исаевич
  • Евтюшкин Евгений Геннадьевич
  • Матвейчук Валерий Анатольевич
  • Афанасьев Андрей Борисович
  • Клауч Дмитрий Николаевич
  • Овумян Гагик Гегамович
  • Носов Даниил Петрович
  • Думилин Сергей Владимирович
RU2532661C1
КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩАЯ СТАЛЬ 2005
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Белякова Валентина Ивановна
  • Ковалев Игорь Евгеньевич
  • Верещагина Алла Андреевна
  • Шалькевич Андрей Борисович
  • Уткина Александра Николаевна
  • Коробова Елена Николаевна
  • Банас Игорь Павлович
RU2296177C1
НИКЕЛЕВЫЙ ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ ДЛЯ МОНОКРИСТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА 2000
  • Толораия В.Н.
  • Орехов Н.Г.
  • Каблов Е.Н.
  • Чубарова Е.Н.
RU2186144C1
ПРИСАДОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ 2015
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Лукин Владимир Иванович
  • Ковальчук Вера Георгиевна
  • Голев Евгений Викторович
  • Ходакова Елизавета Александровна
RU2602570C1
ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ 1992
  • Мулин С.В.
  • Чударева Л.П.
  • Ломберг Б.С.
  • Малашенко Ю.В.
  • Стрелецкий Ю.Д.
  • Гусев А.В.
  • Никонов Е.В.
  • Степанов В.П.
  • Миленина Е.Г.
  • Вахтанов Б.Ф.
  • Борин Б.Ф.
  • Самборская Н.И.
RU2022044C1
КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕЁ 2002
  • Каблов Е.Н.
  • Шалькевич А.Б.
  • Кривоногов Г.С.
  • Самченко Н.А.
  • Рыльников В.С.
  • Старова Л.Л.
RU2221895C1
ЛИОТСКА ( 1972
SU328196A1
КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ 1993
  • Уткина А.Н.
  • Шалькевич А.Б.
  • Беляков Л.Н.
  • Некрасова Л.С.
  • Тарасенко Л.В.
  • Титов В.И.
  • Борисов М.В.
  • Волчкова В.С.
  • Терехова И.А.
  • Зуев В.В.
  • Жегина И.П.
  • Бабаков Г.А.
  • Шеманская О.В.
  • Аксенов А.С.
  • Второва Л.А.
  • Мелькумов И.Н.
  • Сидорина Т.Н.
  • Каханов А.Д.
RU2040584C1
ВЫСОКОПРОЧНАЯ БЕРИЛЛИЙСОДЕРЖАЩАЯ СТАЛЬ 2015
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Щербаков Анатолий Иванович
  • Евгенов Александр Геннадьевич
  • Семионов Евгений Николаевич
  • Мосолов Алексей Николаевич
RU2600467C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 094 520 C1

Реферат патента 1997 года ЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу конструкционной легированной стали для силовых деталей - шестерен, валов, поверхности которых упрочняются химико-термической обработкой - цементацией, нитроцементацией и азотированием, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Сущность изобретения: получение стали с хорошим сочетанием характеристик прочности σв≥ 140 кгс/мм2 и ударной вязкости ан = 8 кгсм/см2, не склонного к росту зерна при цементации и не разупрочняющегося при азотировании. Предложенная сталь имеет следующий состав компонентов, мас. %: углерод 0,14-0,21; марганец 0,4-0,7; кремний 0,6-0,9; хром 2,6-3,0; никель 1,0-1,5; молибден 0,4-0,6; вольфрам 1,0-1,4; ванадий 0,35-0,55; ниобий 0,08-0,22; церий 0,01-0,05; лантан 0,01-0,03; неодин 0,01-0,03; железо остальное. 3 табл.

Формула изобретения RU 2 094 520 C1

Легированная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, ниобий, церий, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит лантан и неодим при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,14 0,21
Марганец 0,4 0,7
Кремний 0,6 0,9
Хром 2,6 3,0
Никель 1,0 1,5
Молибден 0,4 0,6
Вольфрам 1,0 1,4
Ванадий 0,35 0,55
Ниобий 0,08 0,22
Церий 0,01 0,05
Лантан 0,01 0,03
Неодим 0,01 0,03
Железо Остальноен

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2094520C1

Паровоз для отопления неспекающейся каменноугольной мелочью 1916
  • Драго С.И.
SU14A1

RU 2 094 520 C1

Авторы

Белякова В.И.

Шалькевич А.Б.

Чепкин В.М.

Зубарев Г.И.

Фрейдин Э.И.

Даты

1997-10-27Публикация

1995-10-16Подача