Сталь

 

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

1 0001 A

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (И) (51)4 С 22 С 38/06

f

1 =..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3698151/22-02 (22) 03.02 ° 84 (46) 30.07.85. Бюл. N- 28 (72): М.И.Карпенко, Б.К.Святкин, Ю.Г.Серебряков и Н.А.Удалов (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (53) 669.14.018.293(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 761596, кл. С .22 С 38/06, 1980.

Заявка Японии 9 55-149296, кл. С 22 С 38/06, опублик. 1982.

I (54)(57) СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, бор, алюминий, титан, ниобий, по крайней мере один элемент из группы, содержащей кальций, и железо, отличающаяся 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.Х: с

Углерод . 0,14-0,35

Кремний 1,80-2,15

Марганец 0,35-0,75

Алюминий 0,02-0,07

Титан- О, 10-0, 35

Бор 0,003-0,005

Нитриды ниобия 0,03-0,23

По крайней мере один элемент из. группы, содержащей кальций и барий 0,03-0,12

Железо Остальное

1, »70

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов стали для деталей, работающих в условиях трения с недостаточной смазкой. 5

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

Изобретение иллюстрируется приме- 10 рами конкретного выполнения, Увеличение концентрации кремния в предложенной стали до 1,802, 15 мас. повышает стабильность металлической основы и содержание 15 в стали силикатов, измельчает литую структуру, упрочняет металлическую основу и повышает стойкость против расслоения при трении и фрикционную теллостойкость, что обеспечивает повышение стабильности износостойкости при трении. с недостаточной смазкой. При содержании кремния до

1,80 Mac, стабильность матрицы и фрикционной теплостойкостинедостаточ-25 ны, а при концентрации кремния более 2,15 мас. . снижается ударная вязкость стали и вязкость разрушения в цементованном слое.

Использование нитридов ванадия yg в количестве 0„03-0,23 мас. изменя.ет 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 проводили методом микрорентгеноспектрального анализа. Микрорентгеноспектральным анализом установлено, что при замене

001 г ниобия на нитриды ниобия существенно повышается стабильность структуры, увеличиваютея глубина карбидной эоны на изделиях и теплопрочность стали, уменьшая темп снижения износостойкости .при недостаточной смазке.

Элемент из группы, содержащей кальций и/или барий в количестве 0,030,12 мас. использован как эффективная модифицирующая добавка, улучшающая форму как основного зерна в литых деталях, так и в карбидной зоне, очищает границы зерен от неметаллических включений, которая способствует в приведенных концентрациях увеличению вязкости разрушения в цементованном слое и повышению глубины карбидной зоны и стабильности износа.

При концентрации их до 0,03 мас. . эффект улучшения формы зерен повышения глубины карбидной зоны и вязкости разрушения в цементованном слое проявляется недостаточно, а при концентрации более 0,12 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 выпуском 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 ис-! пытаний и износостойкости отливок.

Досле проверки микроструктуры, определения размера зерен подвергают высокотемпературной нитроцементации при 1243-1253 К с выдержкой в течение 12 ч, закалке в воде с 11231233 К и отпуску при 453-473 К.

Сравнительные результаты иэвест= ного и предлагаемых составов даны в таблице.

1170001

I 1

Х СЪ сб

Р Эю

Х N л

Э cd t6 сахх

i r х О

1: с0 с0 Х О

Х Х lO Х л х

О Z съ 3

0 СЧ СЧ И О

00 0 л л

О

О л л л со л

О л

С 4

00 1

О 1 сч I л

О 1

1 л ОЪ

О Ю л л

О О с ъ С4

О

° I ° \ л

1 О О О с Ъ

О D л л л

О О С

I сЧ б И I

D О О 1

О О О л л л

О О С сч л

РЪ

О л

О с 4

Ю л

О л

1 I

Р Ъ

О °

О л

И

О О

О D л л

О О

И

Ю

Ю л

Ю б"

Ю

О . л

О

О л

О с) х Ф

О О

Х g О

О - сч л л л

D О О

СЧ РЪ л- сч л л

С О с Ъ

Ю

Р ) с 4 л

Ю л

Ц х, х lo x

Х Р(О О

Ф

О л

Х

Ф

Х

И

О л л а

О О О

О сЧ с Ъ л .л

О О

С л

И с Ъ л

О л

О сч л

О сч

О

Ю и л

О О л ° \

О О

И 00 1

О О О

° л л л

О О О

И

О л

D л

D л

О сч

О л

И

00 л

О сГЪ ссЪ И

a a

О О

И л

И и л л л

О О

И ссЪ

И л л

И с Ъ л

И О

Ch л л 1

° сч » И сч л л

О О с ) л

И

СГ) л ° \

О О

И

СсЪ л л

С О сч л

Ф л

О

М х

О а а»

О

С4

Ю

О

1 л

1 D

1.

11 л

1 л

I Ю

I

1 О Ъ

1 Ю 1 л

О

1

Ю л

О В . О В 00 О 00 л л л л л л г I

О ОЪ СсЪ С Ъ Ю ъо 1 л л л а л л л

О И И О -0 О -З

О Со W СЧ О Cn I - 00 сч с"ъ сч съ с О с ъ 1

Ch Л 00 И И 00 л л л л л в со r о л сп

О О О О О О С С О

СО И 0 О 00 - б с Ъ

СЧ СсЪ Ф с4 с ъ с 1 сч с ъ сч 1