Конструкционная сталь

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к сталям с повышенной твердостью для тяжелопогружных зубчатых колес, коленчатых валов с цементными шейками. Цель изобретения - повышение вязкости разрушения и стабильности усталостной прочности и износостойкости. Конструкционная сталь содержит, мас.%: углерод 0,22- 0,35; кремний 1,15-2,15; марганец 0,15-0,75; титан 0,15-0,52; алюминий 0,02-0,07; тантал 0,36-2,5; бор..: .. 0,003-0,07; кальций 0,03-0,07; хром 0,26-0,93; нитриды ниобия 0,03-0,23; ванадий 0,42-0,88; карбонитриды циркония 0,18-0,37; неодим 0,003-0,008 и железо остальное. 2 табл. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН (5)) 4 С 22 С 38/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4195894/23-02 (22) 17.02.87 (46) 30.08.88. Бюл. Ф 32 (71) Производственное объединение

"Гомсельмаш" (72) P.Н. Адамович, M.È. Карпенко, E.È. Марукович, В.А. Соленов, В.И. Левиков, И.И. Карпенко и T.È. Кныш (53) 669.15-194(088.8) (56) Заявка Японии Ф 51-33052, кл. С 22 С 38/06, 1976.

Авторское свидетельство СССР

11 1170001, кл. С 22 С 38/06, 1985.

„„SU„, 1420061 А1 (54) КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к сталям с повы" шенной твердостью для тяжелопогружных зубчатых колес, коленчатых валов с цементными шейками. Цель изобретения — повышение вязкости разрушения и стабильности усталостной прочности и износостойкости. Конструкционная сталь содержит, мас.Е: углерод 0,220,35; кремний 1, 15-2, 15; марганец

0,15-0,75; титан 0,15-0,52; алюминий

0,02-0,07; тантал 0,36-2,5; бор

0,003-0,07; кальций 0,03-0,07; хром

0,26-0,93; нитриды ниобия 0,03-0,23; ванадий 0,42-0,88; карбонитриды циркония О,t8-0,37; неодим 0,003-0,008 и железо остальное. 2 табл.

1420061

Изобретение относится к металлурГии, в частности к сталям с повышенНой твердостью для тяжелонагруженных убчатых колес, коленчатых валов с цементуемыми шейками и шатунов с це ентуемой внутренней поверхностью, ... работающих в условиях трения, Цель изобретения — повышение вяз,кости разрушения и стабильности уста- 10

;лостной прочности и износостойкости.

Выплавку стали производят в индукционных печах с основной футеровкой ,:и использованием способа, заключаю;щегося в том, что с завалкой в печь

;.вводят феррованадий, ферротантал, !

: феррохром и шлаковую смесь из извести и плавикового шпата. После рафинирования проводят микролегирование расплава. Разливку стали производят в сухие жидкостекольные формы после микролегирования титаном, алюминием, карбонитридами циркония, нитридами ниобия. Модифицирование силикокальцием цроизводят в ковше, Температура заливки металла 1550-1600 С. Угар, : хром 9-13, тантал"8-11, неодим 2226, ванадий 16-19 и карбонитриды циркония 12-15.

После очистки и механической обра- 30 ботки образцы и детали подвергают химико-термической обработке по режи-.

О му: цементация при 950 С в течение

2,5 ч с последующим охлаждением, отпуск в кипящем слое при 650 С в течение 3 ч и при 180 С в течение 2 ч, о 35

В табл. 1 приведены химические составы предложенной и известной сталей, полученные методами количествен"ного химического анализа.

Усталостную прочность определяют на образцах с рабочей частью диаметром. 8 мм с. глубоким надрезом гиперболического профиля. Испытания на усталостную прочность проводят на машине BKI-10000 при чистом изгибе вращением с частотой 83 об/мин на базе 5 10 циклов.

Испытания на износостойкость проводят на образцах диаметром 40 мм при трении качения беэ смазки на машине МИ-1N на базе 1,5 10 об/мин с удельным давлением в месте контакта испытуемой пары 400 МПа и скоростью вращения эталонов 400 об/мин, что соответствует рабочим нагрузкам при работе шестерен.

Физико-механические свойства сталей после химико-термической обработки представлены в табл. 2, Эксплуатационная стойкость шестерен из предложенной стали в 1,261,42 раза выше, чем известной. Структура цементованного слоя образцов " и деталей состоит из высокоуглеродистого мелкодисперсного мартенсита и небольшого количества глобулярных карбидов и карбонитридов, Концентрация углерода в поверхностных. слоях составляет 1,0-1,2, а твердость поверхности 58-60 HRC.

Как видно из табл. 2, предложенная конструкционная сталь обладает более высокой вязкостью разрушения и более стабильными характеристиками усталостной прочности и износостойкости после цементации, чем известная.

Формула и з обретения

Конструкционная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, титан, алюминий, бор, кальций, нитриды ниобия и железо, отличающаяс я тем, что, с целью повышения вязкости разрушения и стабильности усталостной прочности и износостойкости, она дополнительно содержит тантал, хром, ванадий, карбонитриды циркония и неодим при следующем соотношении компонентов мас. :

Ф

Углерод О, 22-0, 35

Кремний 1, 15-2, 15

Марганец 0,15-0,75

Титан О, 15-0,52

Алюминий 0,02-0,07

Бор 0,003-0,07

Кальций О, 03-0, 07

Нитриды ниобия О, 03-0, 23

Тантал 0,36-2,5

Хром О, 26-0, 93

Ванадий 0,42-0,88

Карбонитриды циркония

Неодим

Железо

1420061

Таблица 1

Элемент

Предлагаемая сталь

1 3

Известная сталь

0,35

0,28

0,22

0,35

2, 15

1,83

1, 15

2,05

0,75

0;75

0,41

О, 15

0,42

0,37

0,15

0,2

0,07

0,06

0,02

0,07

0,07

О, 01

0,005

0,003

Бор

0,07

0,05

0,03

0i11

Кальций

0,93

0,26

0,56

0,23

0,12

0,03

0,21

1,71

2,5

0,36

Ванадий

0,42

0,88

0,64

Неодим

0,008

0,005

0,003

Карбонитриды циркония

0,37

О, 27.

0,18

Остальное

Железо

Остальное

Таблица 2

Показатели

Предел прочности при растяжении, МПа

1432

860

1506

1528

Усталостная прочность, MIIa

363

526

582

608

Потеря упругости при 700 С Х

3,2

0,8

0,5

0,2

Вязкость разрушения, кН/мм /2

6,5

10,7

11,2

10,9

Углерод

Кремний

Марганец

Титан

Алюминий

Хром

Нитриды ниобия

Тантал

Содержание компонентов в сплаве, мас.1

Остальное Остальное

Свойства конструкционных сталей г

2 3

1 4

1420061

Продолжение табл.2

1 1

Свойства конструкционных сталей

Показатели

Теплопрочность, С 410

980

920

990

Стабильность износостойкости,%

96

93

Прокаливаемость

61

80

142

126

135

540

526

532

Редактор Т. Лазоренко

Заказ 4293/27 Тираж 595 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Эксплуатационная стойкость шестерен,7. 100

Твердость, HV« 500 г ) э (а

Составитель С. Деркачева

Техред М.Ходанич КорректорЛ. Патай,