Азотируемая конструкционная сталь

 

АЗОТИРУЕМАЯ КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, хром, марганец, алюминий, молибден, титан, ванадий, никель и железо, отлиЛ чающаяся тем-, что, с -целью повышения прочности сердцевины деталей при сохранении твердости и пластичности диффузионного слоя и критической температуры хрупкости, оиа дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: 0, Углерод 2,5-4,9 Хром 0,8-1,2 Марганец 0,8-1,2 Никель 0,2-0,8 Молибден 0,2-0,3 Алюминий 0,01-0,6 Титан 0,15-0,5 Ванадий 1,6-2,4 Медь (Л Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Р А

РЕСПУБЛИН ае аи 1(д) С 22 С 38/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРОАОВУ CBWIIKllhCCEÂÓ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3627891/22-02 (22) 22.07.83 (46) 15.03.85. Бюл. У 10 (72) Л.М. Клейнер, Jl. Ã. Îðëîâ, В.К.Некрасов, Л.Д.Пиликина, P.È.ÝHòèH, Л.И.Коган и Т.И.Берикашвили (53) 669. 14.018(08о. 8) (56) 1. Патент США У 3899368, кл. С 22 С 38/50, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 939586, кл. С 22 С 38/50, 1981. (54)(57) АЗОТИРУЕМАЯ КОНСТРУКЦИОННАЯ

СТАЛЬ, содержащая углерод, хром, марганец, алюминий, молибден, титан, ванадий, никель и железо, о т л ич а ю щ а я с я тем что, с -целью повышения прочности сердцевины деталей при сохранении твердости и пластичности диффузионного слоя и критической температуры хрупкости, она дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.7

Углерод

Хром

Марганец

Никель

Молибден

Апюминий

Титан

Ванадий

Медь

Железо

1 11450

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при получении аэотируемых сталей, которые могут быть использованы для изготовления широкой номенклатуры деталей в различных отраслях машино-. строения (станкостроение, буровая техника и т.д.), работающих при низких температурах на износ в условиях одновременного воздействия знакопере-1О менного изгиба и контактных нагрузок.

Известна сталь (1) следующего химического состава, мас.7:

Углерод Ло 0,05

Хром 1,5-5

Марганец 0,3-0,8

Никель О, 5-1,5

Молибден . Ло 0,25

Алюминий Ло 0,25 20

Титан До 0,25

Медь 1,5-3,5

Ниобий 0,02-0,45

Бор До 0,005

Однако данная сталь не обладает требуемым комплексом механических свойств.

Наиболее близкой к предложенной по технической сути и достигаемому результату является азотируемая конструкционная сталь P2), содержащая следующие компоненты, мас.X.

Углерод 0,04-0,13

Хром 2,5-4,9

Марганец 0,8-1,2

Никель 0,8-1,2

3S

Молибден 0,2-0,5

Алюминий 0,2 — 0,3

Титан О, 01-0, 6

Ванадий 0,15-0,5

Железо Остальное

Недостатком такой стали является пониженная прочность сердцевины деталей, азотированных при высоких температурах (575-600 С).

Целью изобретения является повышение прочности сердевины деталей при сохранении твердости и пластичности диффузионного слоя и критической температуры хрупкости.

Поставленная цель достигается тем, что азотируемая конструкционная сталь, содержащая углерод, хром, марганец, алюминий, молибден, титан, 48 2 ванадий, никель и железо, дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Углерод 0,04-0, 13

Хром 2,5-4,9

Марганец 0,8-1, 2

Алюминий 0,2-0,3

Молибден 0,2-0,8

Титан 0 01-0,6

Ванадий 0 15-0,5

Никель 0,8-1,2

Медь 1,6-2,4

Железо Остальное

Сталь такого состава позволяет получить после высокотемпературного о азотирования при 575-600 С более высокие механические свойства сердцевины деталей: 0 =113-127 кгс/мм, d»„=226-259 кгс/мм, HRC=36-40, обеспечивая образование диффузионных слоев общей глубиной 0,41-0,56 мм с высокой поверхностной твердостью

950-1050 кгс/мм2 .

Кроме того, азотированные слои обладают высокой пластичностью и микротвердостью по всей глубине.

В открытых индукционных печах выплавляют стали, состав которых приведен в табл. 1.

Стали закаливают на воздухе с 900оС, что обеспечивает прокаливаемость более 200 мм, и подвергают газовому азотированию по режимам

575ОС, 12 ч (а) и 600 С, 12 ч (б).

Свойства сталей приведены в табл. 2.

Из табл. 2 следует, что стали, содержащие компоненты ниже нижнего предела, не имеют необходимой прочности из-за более низкой отпускоустойчивости, примерно равной прототипу.

Содержание компонентов выше верхнего предела не дает дополнительных преимуществ, стоимость стали повышается..

Предлагаемая сталь позволяет создавать конструкции, работающие при низких температурах в условиях повышенных конкретных нагрузок, что дает по сравнению с известной азотируемой сталью 10ХЗГНМФТ экономический эффект в размере

820 000 рублей.

Таблица1

1145048

Содержание компонентов, мас.Ж

Сталь

С Cr Ип Al Mo Ti V Ni Cu

0,11 3,24 0,80 0,20 0,20 0,010 О, 17 1,0 1,6

0,04 2,90 0,95 0,23 0,24 0,015 О, 15 1, 1 2,4

0,09 2 50 1,20 0,30 0,80 0,030 0 19 0,80 1 8

0 13 4 90 1,15 0 25 0 48 0 60 0 50 1 2 2 1

0,03 2,4 0,7 О, 10 О, 1 0 05 0 10 О, 7 1, 5 .

01450 13 040 090 070

0,13 4 1 0,8 0,30 0,4 0,02

0,6 1,30 2,5

0,17 1,1

7 (Прототип) П р и м е ч а н и е: Fe — остальное; содержание примесей: кремний 0,5; сера 0,02; фосфор 0,03 мас. .

Таблица 2

249 3,0 — 75

233 3,6 — 80

230 3,8 — 90

228 4,6 — 90

246 . 3,0 — 80

230 4,2 . — 70

259 3,0 — 70

240 3,5 — 75

0,44 990 . 39

0,51 970 38

0,49 980 37

0,55 950 36

0,45 1030 38

0,56 980 37

0,41 1070 40

0,46 1010 39

121 9,0

114 11,0

115 14,0

113 17,0

118 13,0

113 16,0

127 9,0

121 . 10,0

1145048

Продолжение табл.2

9 10

5 а 0 45 900 33 б 0,51 890 30

120 10,5 239 3,3

П р и М е ч а н и е. Хрупкость диффузионных слоев всех сталей

1 балл по шкале ВИАМ.

Составитель А.Османцев

Редактор Л.Веселовская Техред А.Бабинец Корректор И.Муска

Заказ 1122/21 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ó êãîðîä, ул.Проектная, 4

6 а 0,44 1065 40 б 0 48 1000 39

7 а 0,44 925 35 б 0 50 970 30

103 10 229 3,2 — 75

99 12 220 3,6 — 80

129 9,0 257 2,9 — 70

103 8,5 233 3,0 — 75

96 10 5 223 3 5 — 80