1
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к изысканию низколегированных сталей для тяжелонагруженных деталей, подвергающихся химико-термической обработке, и может найти приме- 5 нение в тракторной промышленности и автомобилестроении для изготовления преимущественно шестерен и валов.
Известна цементуемая сталь, содержащая компоненты при следующем соот- ю ношении, вес. %:
Углерод0,16-0,21
Марганец0,5-1,0
Кремний0,5-1,0
Хром0,8-1,115
Никель0,8-1,1
Молибден0,3-0,6
Титан0,03-0,12
Редкоземельные металлы 0,01-0,05 ЖелезоОстальное 1 20
Недостатком этой стали является низкая прочность сердцевины вследствие пониженного содержания углерода и высокого содержания кремния, снижающего способность стали к насыщению углеродом, 25 что не позволяет использовать эту сталь для изготовления тяжелонагруженных деталей, например шестерен силовых передач.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является цементуемая сталь, содержащая компоненты, вес. %: Углерод0,23-0,29
Кремний0,17-0,37
Марганец0,50-0,80
Хром0,40-0,60
Никель0,8-1,1
Молибден0,40-0,50
Титан0,04-0,09
ЖелезоОстальное 2
Носле закалки и низкого отпуска сталь имеет следующие механические свойства: Временное сопротивление,
КГС/ММ2120
Предел текучести, кгс/мм 110
Относительное удлинение, %10
Относительное сужение, %40
Ударная вязкость, кгсм/см 5
Сталь применяется для цементуемых шестерен, но имеет невысокие прочностные свойства, малую скорость насыщения углеродом при цементации и нитроцементации.
Кроме того, затруднено получение качественной структуры при цементации из-за склонности стали к образованию угловатых карбидов.
Целью изобретения является повышение комплекса механических и техпологических свойств стали.
Для достижения цели сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, молибден, никель, титан и железо, дополнительно содержит бор и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес. %:
Углерод0,23-0,29
Марганец0,5-0,85
Кремний0,17-0,37
Хром0,5-0,8
Молибден0,30-0,50
Никель1,2-1,6
Титан0,04-0,09
Бор0,0010-0,003
Редкоземельные
металлы0,0020-0,050
ЖелезоОстальное
Сталь может содержать примеси, вес. % Серадо 0,035
Фосфордо 0,035
Стали выплавляли в открытой индукционной печи и электропечи с основной футеровкой, раскисляли ферротитаном и силикокальцием (пл. 1-2). При разливке сталей присаживали необходимое количество добавок. Разливка стали проводилась в сухие формы (ил. 1-2) и в изложницу
(пл. 3).
Химический состав сталей приведен в табл. 1.
Таблица 1
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Цементуемая теплостойкая сталь | 2020 |
|
RU2748448C1 |
| Сталь | 1978 |
|
SU727707A1 |
| КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ ПОНИЖЕННОЙ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ | 1999 |
|
RU2158320C1 |
| СТАЛЬ ДЛЯ ПАРЫ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС | 2006 |
|
RU2333406C2 |
| КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩАЯ СТАЛЬ | 2005 |
|
RU2296177C1 |
| Конструкционная сталь | 1991 |
|
SU1759944A1 |
| Цементуемая сталь | 1984 |
|
SU1196410A1 |
| Конструкционная сталь | 1987 |
|
SU1420061A1 |
| КРУГЛЫЙ СОРТОВОЙ ПРОКАТ ИЗ БОРСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ ПОВЫШЕННОЙ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ | 2011 |
|
RU2469106C1 |
| Цементуемая сталь | 1981 |
|
SU983148A1 |
Получение прочностных характеристик проводилось на стандартных образцах по ГОСТ 1497-73 и ГОСТ 9454-60 после термической обработки.
Результаты прочностных испытаний приведены в табл. 2.
Были исследованы также технологические свойства предлагаемой и известной сталей.
Дополнительно были проведены металлографические исследования образцов из предлагаемой и известной сталей, которые подвергали цементации и нитроцементации.
Характеристика режимов химико-термической обработки и результаты металлографического анализа приведены в табл.3.
Таблица2
Показатели
У образцов из предлагаемой стали, как видно из табл. 3, скорость насыщения углеродом при цементации и нитроцементации значительно выше, чем у образцов из известной стали.
Микроструктура образцов из сталей, обработанных по режиму 4 - мартенситная с небольшим количеством остаточного аустенита, у образцов известной стали выявлены карбиды на глубину 0,08-0,10 мм, имеющие угловатую форму.
При увеличении продолжительности процесса (режим 5) различия в структуре выявились сильнее. У образцов из известной стали глубина залегания карбидов намного больше (до 0,3-0,35 мм), чем у предлагаемой (до 0,10 мм).
Кроме того, округлые карбиды предлагаемой стали повышают износостойкость, в то время как угловатые карбиды известной стали, залегающие на значительно большую глубину, снижают ее.
Таблица 3
Результаты торцовой пробы показали на глубине 9 мм твердость HRC 40-43 на предлагаемой и HRC 36,5 на известной стали, т. е. прокаливаемость предлагаемой стали выще прокаливаемости известной стали.
Проведенные исследования показали, что предлагаемая сталь по сравнению с известной имеет повышенную скорость и глубину насыщения при цементации и нитроцементации (в присутствии бора), повышенную прокаливаемость и более качественную микроструктуру, т. е. предлагаемая сталь имеет преимущества по сравнению с известной по технологическим и механическим свойствам.
Формула изобретения
Цементуемая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, молибден,
никель, титан и железо, отличающаяс я тем, что, с целью повышения комплекса механических и технологических свойств, она дополнительно содержит бор и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес. %:
Углерод0,23-0,29
Марганец0,5-0,85
Кремний0,17-0,37
Хром0,5-0,8
Молибден0,30-0,50
Никель1,2-1,6
Титан0,04-0,09
Бо,р0,0010-0,003
Редкоземельные
металлы0,0020-0,050
ЖелезоОстальное
Источники информации,
принятые во внимание при экспертизе
25ХГНМТ.
