Конструкционная сталь Советский патент 1983 года по МПК C22C38/24 

ИзогЗретение относится к металлургии, конкретнее к сталям для тяжелонагруженных деталей с большими контактными Натяжениями, например, таких, как шестерни коробки перемены передач, подвергающиеся нитроцеме№тации.

Особенностью нитроцементируемых сталей для тяжелонагруженных деталей является получение высокой износостойкости и высокого комплекса механических свойств в сочетании с высокой прокаливаемостью и закаливаемостью слоя.

Известна сталь, содержащая, вес.% углерод 0,12-0,24; марганец 0,7-1,5; кремний 0,6-1,3; хром 0,7-1,5, иттрий 0,03-0,1; ванадий 0,05-0,18; азот 0,010-0,035; кальций 0,005-0,05 железо остальное 1.

Эта сталь имеет низкую прочность после нормализации, а повышенное содержание кремния ведет к снижению содержания углерода в эвтектоиде и уменьшению усталостной прочности зубчатых колес после химико-термической обработки.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является сталь, имеющая следующий химический состав, вес.%: углерод 0,23-0,29, кремний 0,17-0,37; марганец 0,9-1,10/ хром0,9-1,20, молибден 0,2-0,30; желе30 остальное 2.

Указанная сталь известна как широко применяемая для изготовления шестерен коробки перемены передач, которые подвергаются нитроцементации, закалке и низкому отпуску и имеют твердость поверхности 60-65HRC что позволяет работать поверхностным слоям при условиях работы сталь по стали. Эти условия сохраняются не только для зубчатых колес, но и для валов коробки перемены передач.

Однако эта сталь имеет не достаточно высокие механические свойства: (JY 110 кгс/мм, fJg 120 кгс/мм, S 10%, ф 45%,OH 8 кгс м/см .

Кроме того, недостатком этой стали является склонность ее к повышенной прокаливаемости не только нитроцементированного слоя, но и сердцевины, что приводит при окончательно термической обработке к образованию больших напряжений и, как следствие появлению трещин и больших деформаций деталей. Следует отметить, что эта сталь содержит остродефицитный молибден.

Целью изобретения является повышение комплекса механических свойст при сохранении прокаливаемости слоя

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром и железо, дополнительно содержит ванадий, иттрий и азот при следующем соотношении компонентов, вес.%:

0,18-0,25

Углерод

1,0-1,3

Марганец

Кремний 0,17-0,37 0,9-1,2

Хром 0,1-0,3

Ванадий

Иттрий 0,005-0,05

Азот 0,01-0,03

Железо Остальное

Химические свойства сталей представлены в табл. 1.

Механические свойства исследованных сталей представлены в табл. 2.

Прокаливаемость предлагаемой и известной сталей представлены в табл. 3.

Свойства нитроцементованного слоя представлены в табл. 4.

Таким образом, у предлагаемой стали по сравнению с известной имеется более высокий комплекс механических свойств, кривая прокаливаемости полностью укладывается в полосу прокаливаемости известной стали, причем у предлагаемой стали нет тенденции к повышенной прокаливаемости сердцевины. Свойства поверхности нитроцементованного слоя находятся на уровне свойств известной стали.

Расчет годовой экономической эффективности от применения предлагаемой стали составит более 500 тыс.ру ,. Таблица

.КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, марганёд, кремний, хром и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения комплекса механических снойств при сохранении прокаливаемости слоя, она дополнительно содержит ванадий, иттрий и азот при следующем соотношении компонентов, вес.%: Углерод 0,18-0,25 Марганец 1,00-1,30 Кремний 0,17-0,37 Хром 0,90-1,20 Ванадий 0,10-0,30 Иттрий 0,005-0,05 0,01-0,03 Азот Железо Остальное

1 0,201,030,90 Предлагаемаяг 0,181,301,20 30,251,001,00 40,221,101,10 0,251,001,10 Известная0,170,100,010,005 0,250,100,020,05 0,300,300,03 .0,03 0,370,100,01.0,01 0,27 - - - 0,25

Таблиц.а. 2

Таблица