Цементуемая конструкционная сталь

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к составу стали, используемой для производства тяжелонагруженных шестерен двигателей тракторов. Цель изобретения - повышение комплекса механических свойств, предела выносливости, контактной прочности, ударной вязкости и прокаливаемости. Сталь дополнительно содержит ниобий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,20 - 0,28

марганец 0,5 - 0,8

кремний 0,15 - 0,37

хром 0,8 - 1,1

никель 0,9 - 1,4

молибден 0,2 - 0,3

титан 0,02 - 0,08

бор 0,001 - 0,003

ванадий 0,08 - 0,12

цирконий 0,02 - 0,08

кальций 0,001 - 0,003

алюминий 0,02 - 0,04

ниобий 0,02 - 0,04

азот 0,015 - 0,025

железо остальное, при условии, что сумма карбонитридообразующих элементов ванадия, ниобия, титана, циркония, алюминия к сумме углерода и азота составляет 0,7 - 1,2, а отношение суммы алюминия титана и ниобия к азоту составляет 4 - 6,4. Применение предлагаемой стали позволяет снизить трудоемкость за счет улучшения обрабатываемости резанием, сократить потери от брака деталей по короблению, избавиться от шлифовочных трещин. Комплекс высоких служебных и технологических свойств позволит увеличить срок службы тяжелонагруженных шестерен почти в 2 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) С 22 С 38/54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4471341/23-02 (22) 05,08.88 (46) 30.05,90, Бюл. !« 20 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина (72) R.Н. Зикеев, Б,JJ. И«аров, M.À. Каблуковскяя, !«).С. Бу.тыгин, b.0. Берн«тейн, В.А. Орешин, Ю.В. Дружинин, П.Б. Белявский, В.!!. !!овар, Т.Я. !"!е««ь«никова и В J!. Иев «ук (53) 669. 14. 018. 298 — 194 (088 ° 8) (56) Авторское свил< тельетвn СССР

««: 524857, кл. С 22 С 38/50, 1974, Л««торское свидетельство СССР

t«" 768849, кл. С 22 С 38/54, 1980. (54) цкмннтук!!Ая конст!«укцйоннля стллн (57) Изобретение отноеится к металлургии, в частности к составу стали, используемои лля производства тяжелонагруженных шестерен двигателей тракторов. J(e:«ь ««зобре«ения — повышение комплекса механических свойств, предела выносливости, контактной проч««ост««, ударной вязкост««и прокаливаеИзобрете««««е относится к металлургии, в частности к составу стали, используемой для производства тяжелонягруже««ных «нестере««двигателей тракторов.

Целью изобретения является повышение прочности, предела выносливосги, контактной прочности, ударной вязкости и прокаливяемости.

Сталь предлагаемого и известного состава выплавляют в индукционной печи (50 кг) .

„„SU,„,1567 5 А1

2 мости. Сталь дополнительно содержит ниобий и азот при следующем соотношении компонентов, мас. Е: углерод

0,20-0,28; марганец 0,5-0,8; кремний

0,15-0,37; хром 0,8-1,1 никель 0,91,4; молибден 0,2-0,3; титан 0,020,08; бор 0,0001-0,003; ванадий 0,080,12; цирконий 0,02-0,08; кальций

0,001-0,003; алюминий 0,02-0,04; ниобий 0,02-0,04; азот 0,015-0,025; железо остальное, при условии, что сумма карбонитридообразующих элементов ванадия, ниобия, титана, циркония, алюминия к сумме углерода и азота составляет 0,7-1,2, а отношение суммы алюминия титана и ниобия к азоту составляет 4-6,4. Применение предлагаемой стали позволяет снизить трудоемкость зя счет улучшения обрабатываемости резанием, сократить потери С от брякя деталей по короблению, избавиться от шлиАовочных трещин. Комплекс высоких служебных и технологических свойств позволит увеличить срок службы тяжелонагруженных шестерен почти в 2 раза. 2 табл.

Определяют стандартные механические свойства, удельную вязкость КСГ и прокаливаемость (HRC на расстояние

40 мм от торца охлаждаемого образца).

Далее изготовляют шестерни и после химико-термической обработки проводят испытания на усталостную и контактную прочность.

Глубина цементованного слоя 1,6 мм, твердость поверхности зубьев 65-67 НВС. сердцевины у основания зубьев 4547 HRC.

1567653 щ а я с я тем, что, с целью повышения прочности, предела выносливости, контактной прочности, ударной вязкости и прокаливаемости, она дополнительно содержит ниобий и азот при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Углерод 0,2-0,28

Марганец 0,5-0, 8

Кремний О, 15-0,37

Хром 0,8-1, 1

Никель О, 9-1,4

Молибден 0,2-0,3

Титан 0,02-0,08

Бор 0,001-0,003

Ванадий 0,08-0, 12

Цирконий 0,02-0,08

Кальций 0,001-0,003

Алюминий 0,02-0,04

Ниобий 0,02-0,04

Азот 0,015-0,025

Железо Остальное при условии, что отношение суммы карбонитридообразующих элементов ванадия, ниобия, титана, циркония, алюминия к сумме азота и углерода составляет 0,7-1,2, а отношение суммь1 алюминия, тиатна и ниобия к азоту составляет 4-6,4.

Таблица!

Солертанме компонентов стали, мас. I

9+ПЬФ

А!

xi+A!

lib и Примесь

Са

По òr

Ст

+Ti+Zr+ +Nb

+AI с + н

Пре!иагаемаи

О,ОО! 0,08 0,02

0,002 0,10 0,05

0,003 0,12 0,08

0,02

0,03

0,04

О, 001

0,002

0,003

0,2 0,02

0,24 0,05

0,3 О,98

0,5 0,15 0,8 0,9

0,6 0,22 0,95 I,I

О 8 О 37 1,1 1,4

0,20

0,24

0,28

Известная

0,0005 0,01 О,pl

0,003 0,06 0,06

0,6 0,2 0,8 0,45

1,0 0,42 1,3 0,79

0,01 0,2-0, 7 О

0,06 Остальное

U,0O5

0,025

0,001

О, 008

0,18 0,02

0,28 0,05

P 18=

-0,27

Лм

Таблица2

*, 6, Прокаливаемость

KCU

I,g 73ib9 2

Сталь

МПа

НКС4 Т рдость поверхнос, ти зубьев !

60 . 1100

62 1100

65 1100

55 750

57 65

57 66

57 67

40 60-63

2700 1,4

2700 1,5

2700 1,6

1800 0,86

1,16

1750 1400

1800 1490

1870 1600

1400 1100

1710 1400

16

18

12

Предлагаемая

Известная

Предел выносливости 6, 1100 MIla, предел контактной прочности - 6 „

2700 МПа.

При послойном химическом анализе цементованного слоя установлено, что

5 сталь не склбнна к поверхностному пересыщению углеродом, максимальная концентрация угчерода в поверхностном слое не превышала 1,1Z.

В табл, 1 приведен химический состав сталей, в табл. 2 — результаты испытаний.

Применение предлагаемой стали позволяет снизить трудоемкость за счет улучшения обрабатываемости резанием, сократить потери от брака деталей по короблению, избавиться от шлифовочных трещтш.

Комплекс высоких служебных и тех20 нологических свойств позволит увеличить срок службы тяжелонагруженных шестерен почти в 2 раза.

Формулаи" обретения 25

Цементуемая конструкционная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, титан, бор, ванадий, цирконий, кальций, алюминий и железо, о т л и ч а 1о — 30

0,02 0,015 0,015 Остальное 0,7 4

О,03 0,020 0,015 -"- 1 5,5

Π04 Π025 Π015 -" — 1 2 6 4