Сталь Советский патент 1992 года по МПК C22C38/52 

Изобретение относится к- металлургии, в частности к составу цементируемой высокопрочной, износостойкой, демпфирующей стали, предназначенной для работы в условиях высоких динамических контактных нагрузок в качестве материала деталей машин и механизмов,

Известна мало-среднеуглеродистая цементируемая легированная высокопрочная сталь состава, мас.%: углерод 0,15-0,5; кремний 1-3; алюминий 0,1-1,7; хром 0,5-3; молибден 0,01-1,5; ванадий 0,01-1; марганец до 1,2; вольфрам, титан, цирконий, ниобий до 0,5. железо остальное.

Однако в этой стали наряду с некарби- дообразующими элементами (кремнием, алюминием) содержится значительное количество карбидообразующих элементов. Это не позволяет получить после цементации в поверхностном высокоуглеродистом слое включения графита, улучшающие условия трения.

Наиболее близкой к предлагаемой является малоуглеродистая цементируемая легированная сталь состава, мас.%: углерод 0,27-0,31; марганец 0,88-1,08; кремний 1,37-1,57; никель 0,41-0,61; алюминий 0,02-0,20; медь 0,05-0,062; хром 0,02-0,05; ванадий 0,01-0,13; молибден 0,05-0,15; свинец 0,1-0,3; железо остальное.

Однако эта сталь характеризуется недостаточно высокой износостойкостью из-за низкого содержания некарбидообразую- щих элементов, способствующих после цементации формированию графитных включений в цементированном слое.

Цель изобретения - повышение износостойкости стали после цементации.

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, алюминий, никель, медь ванадий, молибден, марганец, хром, серу, фосфор, железо, дополнительно содержит кобальт, титан и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ч го ы

о™Д

00

XI

й

н

0,01-0,32

1,1-2,8

0,1-2,1

0,05-3,9

0,05-1,6

0,001-0,2

0,001-0,3

0,11-0,48

0,005-0,25

0,01-0,05

0,01-0,05

0,001-10,1

0,001-0,12

0,001-0,2

Остальное

Особенностью этой стали является то, что основными легирующими компонентами являются некарбидообразующие элементы (кремний, алюминий, никель, медь, кобальт, кальций), способствующие графи- тизации после цементации. Карбидообразу- ющие элементы (ванадий, молибден, титан, марганец, хром) содержатся в небольших количествах и способствуют при этих концентрациях образованию зародышей графитной фазы при графитизации цементированного слоя (в особенности карбида титана),.а также способствуют образованию небольшого числа специальных карбидов, увеличивающих износостойкость стали.

Существенным отличием предлагаемой стали от известной является то, что содержание в ней некарбидообразующих элементов значительно превышает содержание карбидообразующих элементов, что видно, в частности, из оценочного сравнения отношения их сумм. Так, отношение суммы некарбидообразующих элементов к сумме карбидообразующих элементов для предлагаемой стали (составы 2, 3, 4) составляет соответственно 10, 18 и 14, а для известной стали (состав 6) - всего 2, Дополнительное присутствие в предлагаемой стали кобальта способствует дополнительному упрочнению твердого раствора, а также наряду с дополнительной добавкой кальция способствует графитизации. То и другое работает в сторону повышения износостойкости стали. В предлагаемой стали по сравнению с известной отсутствует свинец, снижающий прочность стали. Роль поверхностной смазки вместо него в цементированном слое предлагаемой стали играют включения графита.

Наличие в предлагаемой стали марганца, серы, фосфора, а в известной стали - серы и фосфора объясняется их постоянным

присутствием в шихтовых материалах, а марганца - также тем, что он является технологической добавкой.

Указанное количественное и качествен- ное соотношение компонентов в предлагаемой стали обеспечивает более высокую износостойкость по сравнению с известной сталью.

Стали выплавляют в открытой индукци- онной печи, затем подвергают ковке. После изготовления образцов и их цементации определяют износостойкость, которую характеризуют скоростью изнашивания V. Условия испытания на износ: схема кольцо-кольцо, диаметр кольца 35 мм, комнатная температура, скорость вращения 1,5 м/с, скорость скольжения 0,18 м/с, сухое трение.

В таблице приведены результаты испытания.

Из данных таблицы видно, что скорость изнашивания ниже у предлагаемой стали (составы 2-4) по сравнению с известной (состав 6). Выход по содержанию компонентов за указанные пределы (составы 1 и 5) ведет к более низкой износостойкости по сравнению с известной сталью.

Более высокая износостойкость предлагаемой стали по сравнению с известной позволяет повысить долговечность изде- лий, работающих на износ, и тем самым улучшить технико-экономические показатели машин и механизмов.

Формула изобретения Сталь, преимущественно для цемента- ции, содержащая углерод, кремний, алюминий, никель, медь, ванадий, молибден, марганец, хром, серу, фосфор, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости после цементации, она до- полнительно содержит кобальт, кальций, титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:.

Углерод0,01-0,32

Кремний1,1-2,8

Алюминий0,1-2,1

никель0,05-3,9

Медь0,05-1,6

Ванадий0,001-0,2

Молибден0,001-0,3

Марганец0,11-0,48

Хром0,005-0,25

Сера0,01-0,05

Фосфор0,01-0,05

Кобальт0,001-10,1

Кальций. 0,001-0,12

Титан0,001-0,2

ЖелезоОстальное

t

Т - --- - - ---------------- - -- -- - ---------------------- - --- - ----- -- ---- -----Г- --СоставСодержание «пкпонеитов, «ас.1,г/ч

С | Si J Al J Hi | Си 1 I Mo j № I Сг 3 1 P j Co Jc. Jtl j РЬ T Г. J

- - -« Л n

Изобретение относится к металлургии, в частности к малоуглеродистой, преимущественно цементируемой, износостойкой стали, предназначенной для работы в качестве материала деталей машин и механизмов в условиях высоких динамических контактных нагрузок. Цель изобретения - повышение износостойкости после цементации. Сталь дополнительно содержит кобальт, кальций, титан при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,01-0,32; кремний 1.1-2,8; алюминий 0,1- 2,1; никель 0,05-3,9; медь 0,05-1,6; ванадий 0,001-0,2; молибден 0,001-0,3; марганец 0,11-0,48; хром 0,005-0,25; сера 0,01-0,05; фосфор 0,01-0,05; кобальт 0,001-10,1; кальций 0,001-0,12; титан 0,001-0,2; железо остальное. 1 табл.