Сталь

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к графитизированной стали, предназначенной в качестве материала динамически нагружаемых деталей для снижения вибрации и шума. Цель изобретения - повышение демпфирующей способности. Сталь дополнительно со держит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,9-1,7; кремний 0,8-2,55; алюминий 0,1-1.88; медь 0,1-1,7; кобальт 0,001-8.2: никель 0,05-3.6: марганец 0.1- 0,48; хром 0,001-0,22; сера 0.01-0,05; фосфор 0,01-0,05; кальций 0,001-0,1; железо остальное.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (1() (s()s С 22 С 38/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4838987/02 (22) 12.06.90 (46) 07.03.92. Бюл, ЬЬ 9 (71) Кировский политехнический институт (72) А.И. Скворцов и В,M. Кондратов (53) 663.14.018.6-194(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 450850, кл. С 22 С 38/08, 1975. (54) СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к графитизированной стали, Изобретение относится к металлургии, в частности к составу демпфирующей графитизированной стали, предназначенной для работы в условиях динамических, контактных нагрузок в качестве материала деталей машин и механизмов, Известна графитизированная сталь состава, мас. : углерод 1-2; кремний 1-2,5; марганец 0,3 — 0,8; хром 0,1-1; молибден 0,10,3; алюминий 0,02 — 0,2; кальций 0,01-0,2: бор 0,005-0,01; азот 0,1 — 1; магний 0,0010,1: железо остальное.

Недостатком этой стали является невысокая демпфирующая способность (логарифмический декремент не более 0.3ф,) из-за черезмерно большого содержания промежуточных фаз (карбидов, нитридов, боридов).

Известна графитизированная сталь состава, мас. : углерод 0,5 — 1,2; никель 4.020,0; алюминий 0,2 — 1.6; медь 0,2-3,8; кобальт 0,02-8,0; кремний 0,3-4,0; фосфор .0.01-0,25; сера 0,01-0,15; хром до 0.25; марганец до 0,5; железо остальное. предназначенной в качестве материала динамически нагружаемых деталей для снижения вибрации и шума. Цель изобретения— повышение демпфирующей способности, Сталь дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас. : углерод 0,9-1,7: кремний 0,8-2,55; алюминий 0,1-1,88, медь 0,1-1,7; кобальт

0,001-8,2: никель 0,05 — 3,6; марганец 0,10.48; хром 0,001 — 0,22; сера 0.01-0,05; фосфор 0,01-0,05; кальций 0.001 — 0,1; железо остальное.

Карбидообразующие элементы (марганец, хром) находятся практически в количестве, позволяющем их считать как примесь, а азот и бор отсутствуют.

Недостатком известной стали является невысокая демпфирующая способность.

Целью изобретения является повышение демпфирующей способности стали.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая сталь содержит углерод, кремний. алюминий, медь, кобальт, никель, марганец, хром, серу, фосфор. железо и дополнительно кальций при следующем соотношении компонентов, мас. :

Углерод 0,9 — 1,7

Кремний 0,8 — 2,55

Алюминий 0,1 — 1,88

Медь 0,1-1,6

Кобальт 0,001 — 8,2

Никель 0,05 — 3,6

Марганец 0,1 — 0.48

Хром 0,001 — 0,22

Сера 0.01 — 0,05

Фосфор 0,01 — 0,05

Кальций 0,001-0,1

Железо Остальное

Особенностью этой стали является то. что основные легирующие элементы при данных концентрациях (кремний, алюминий, медь, кобальт, никель, а также кальций) являются некарбидообразующими. Кроме того, в ее составе имеется большее количество углерода, меньшее количество у-стабилизирующих элементов никеля и меди, а также дополнительная присадка кальция.

Все эти факторы способствуют процессу графитиэации и получению а-фазы с более благоприятной структурой для внутреннего трения, обусловленного магнитомеханическим тистерезом. В графитизированных сталях высокое демпфирование можно получить M счет внутреннего трения магнитной природы.

Положительное влияние некарбидообразующих элементов на процесс графитизации и структуру . а-фазы верно до их . определенного содержания, Чрезмерное увеличение их содержания сопровождается появлением и усилением процессов упорядочения и дисперсионного твердения а-фазы, что ведет к снижению демпфирующей способности стали. Наличие в предлагаемой стали марганца, хрома, серы, фосфора обьясняется их постоянным присутствием в шихтовых материалах, а марганец является технологической добавкой. Указанное количественное и качественное соотношение компонентов в предлагаемой стали позволяет иметь более высокую демпфирующую способность по сравнению с прототипом.

Сталь выплавляют в индукционной открытой печи, затем подвергают ковке. Демпфирующую способность определяют методом затухающих крутильных колебаний по логарифмическому декременту д при различных напряжениях.

5 Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблицы видно, что демпфирующая способность выше у предлагаемой стали (составы 2-4). чем у известной (состав 6).

10 Выход по содержанию компонентов за указанные пределы (составы 1 и 5) не дают преимущества по демпфирующей способности в сравнении с прототипом.

Более высокая демпфирующая способ15 ность предлагаемой стали по сравнению с известной позволит снизить уровень вредных вибраций и шума динамически нагружаемых изделий и, улучшить их технико-экономические показатели.

20 Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, кремний, алюминий, медь, кобальт, никель, марганец, хром, серу, фосфор, железо, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения де25 мпфирующей способности; она дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,9-1,7

Кремний 0,80-2,55

30 Алюминий 0,10-1,88

Медь 0,1-1.6

Кобальт 0,001-8,2

Никель 0,005-3.6

Марганец 0,10-0,48

35 Хром 0,001 — 0,22

Сера 0,01 — 0,05

Фосфор 0,01-0,05

Кальций 0,001-0,10

Железо Остальное

171У6б7

I I

1 l I

1 1 I

I 1 3

1 4 I I

1 X 1 1

1 С» 1 Lh а

Х СЧ 1 Л

1 I I

I . l

I 00 -I I

,>

1 " I 1

1 С. > S I а о ! L 1 .0 3 О

1 1 "

I .д

1 и с I I 1 cg

I I 1

Е 1 O

1 I 3>tt 1 Ю

I 1

I I 1

I 1 О

3 1

« а о

I 1 "" t

1 1 1 О

1 1 л

I Сл О

I 1 ! --3 ) 1 О.

1 ) 1 О

I 3.> . ° и U с ! 1.. l

1 1

I 1 l CO о ае 1 {: i ..

),о о

I Ш 1 . 3

1 X I °

1 I I О е I с:> ! Ф 1 С>) 1 л

О I U)о ! I- ) 1

1 Х Т I

I {3> I 1

r м

1 0 и о л ! е; 3 О

1 О 1

I Х I I

I 1 I

{3> 1 ! S 1 1 х o

1 и I U )

1 K 1 I

1 {». 3-

I Э 1 1

I CE 1 1 о 1

u ) ) и

I ) О

1 1 1

1 1 I .I 1 1 Ш

1 ) -{ )о ! !

) . о

1 !

1 1 1

I I е

1 3 1

) .) ° Л л

И 3 О

l 1

I 1 ) ! и 1

l I 1

1 1 е»

1 3 1

I 1 U C» — — — л б {a I

3 Ш S 1 ! 1- 1

o m

o, - с > {.) LA LA C»

«о со м

° °

CO СЛО СЛ

° л е

О -) с) О ф 3 1 I 1 о====

I I 1 !

t — ) LC> LA

С» О О О

° °

ОООО

МLA LA оооо

° ° оооо

ООСЧ

О С) М е л л

Оооо с;> счсо о

-м .со л

ОООО о-з. о оол л л л

О О C» C»

LA-) О О

О c» .0 м л ° л л с» c4 wM о- . о а

О CV СЧ CO

° ° л «

О LA CO 0 1

° — О 0 И

° ° ° «

О е т — СЯ

О СЧСО О

° LA CO -е

° е л

О с=> - сЧ о ма- с0 м >л-а. л л ° л

О>е-Р)М

О{4О

0 с) !. л

° ° л °

О е т3

Ф

{)I

ct> сч м- . ш к

1

C» I

CO l

1

1 м !

° ) о I

I!

) ) ) 1 1

1 м о

« о

c I

Ол I

С 3 I

С"3

О 1

I е с и

О 1

1

1 1

-4 1

1 см е»

1 е.0 I л

LA l

1

-1 3

CO 1

1 с:> 1

I сМ I е»

I

CO I м е о ) I

1 с) I и л

С.> 1

>S 1

I т

1- 1