Сталь Советский патент 1985 года по МПК C22C38/06 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов стали для деталей, работающих в условиях трения с недостаточной смазкой.

Целью изобретения является повышение стабильности износостойкости при трении с недостаточной смазкой и теплопрочности.

Изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения.

Увеличение концентрации кремния в предложенной стали до 1,80- 2,Т5 мас.% повьшает стабильность металлической основы и содержание в стали силикатов, из.мёльчает литую структуру, упрочняет металлическую основу и повышает стойкость против расслоения при трении и фрикционную теплостойкость, что обеспечивает повьшение стабильности износостойкости при трении- с недостаточной смакой. При содержании кремния до 1,80 .мас.% стабильность матрицы и фрикционной теплоетойкостинедостаточ ны, а при концентрации кремния более 2,15 мас.% снижается ударная вязкость стали и вязкость разрушения в цементованном слое.

Использование нитридов ванадия в количестве 0,03-0,23% мас.% изменяет природу упрочняющих фаз, увеличивает в структуре содержание тугоплавких дисперсных включений, обеспечивающих наследственную мелкозернистость и повышенную фрикционную теплостойкость при нагреве в условиях трения увеличивает глубину карбидной зоны и сопротивляемость износу, что обеспечивает существенное повышение теплопрочности и стабильности износа при недостаточной смазке.

При содержании нитридов ниобия до 0,03 мас.% теплопрочность имеет низкие значения, как и при исследовании и качестве легирующей добавки ниобия в количестве до 0,1 мас.%. При увеличении концентрации нитридов ниобия более 0,23 мас.% снижаются пластические свойства и глубина карбидной зоны на изделиях.

Определение содержания нитридов ниобия в предложенной стали проводил методом микрорентгеноспектрального анализа, Микрорентгеноспектральным анализом установлено, что при заме«е

ниобия на нитриды ниобия существенно повышается стабильность структуры, увеличиваются глубина карбидной зоны на изделиях и теплопрочность стали, уменьшая темп снижения износостойкости .при недостаточной смазке. .

Элемент из группы, содержащей калций и/или барий в количестве 0,030,12 мас.%.использован как эффективная модифицирующая добавка, улучшающая форму как основного зерна в литы деталях, так и вкарбидной зоне, очищает границы зерен от неметалличеких включений, которая способствует в приведенных концентрациях увеличению вязкости разрушения в цементованном слое и повьшгению глубины карбидной зоны и стабильности износа. При концентрации их до 0,03 мас.% эффект улучшения формы зерен повьш1ения глубины карбидной зоны и вязкости . . разрушения в цементованном слое проявляется недостаточно, а при концентрации более 0,1-2 мас.% снижаются . теплопрочность и стабильность фрикционной теплостойкости, что приводит к увеличению темпа снижения износостойкости при недостаточной смазке.

Пример. Приведены опытные плавки сталей в индукционных печах с основной футеровкой. Температура перегрева расплавленного сплава, выплавленного на окисленной шихте, перед рафинированием составляла 18631933 К, а перед вьшуском в раздаточный ковш для микролегирования и модифицирования 1873-1903 К. Присадку ферротитана, азотированного ниобия, ферроалюминия, силикокальция (или силикобария) производили при заполнении ковша на 1/3 его объема. Через 3-10 мин после модифицирования сталь разливали в сухие песчатые формы для получения технологических проб, образцов для механических испытаний и износостойкости отливок. fIpcлe проверки микроструктуры, определения размеразерен подвергают высокотемпературной нитроцементацйи при 1243-1253 К с выдержкой в течение 12 ч, закалке в воде с 11231233 К и отпуску при 453-473 К.

Сравнительные результаты известного и предлагаемых составов даны в таблице.

СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, бор, алюминий, титан, ниобий, по крайней мере один элемент из группы, содержащей кальций, и железо, отличающаяся f . S , тем , что, с целью повышения стабильности износостойкости при трении с недостаточной смазкой и теплопрочности, она содержит ниобий в виде нитридов, а указанная группа дополнительно .содержит барий при следующем соотношении компонентов, мас.%: 0,14-0,35 Углерод 1,80-2,15 Кремний 0,35-0,75 Марганец 0,02-0,07 Алюминий 0,10-0,35 Титан 0,003-0,005 Бор 0,03-0,23 Нитриды ниобия По крайней мере S один элемент из (Л группы, содержащей 0,03-0,12 кальций и барий Остальное Железо