Сталь

 

Изобретение относится к металлургий, в частности к стали, которая может быть использована для изготовления рабочих валков диаметров до 430 и высотой 120 мм для станов поперечно-винтовой холодной прокатки при обработке цилиндрических деталей из высокопрочно-вязких сталей. Цель изобретения - повышение твердости, ударной вязкости, удароустойчивости, предела текучести при сжатии, трещиноустойчивости при сохранении уровня коэффициента выносливости после действия контактных циклических нагрузок сжатия. Сталь содержит компоненты, мае.%: 0,9-1,1 углерода; 0,7-1,5 кремния; 0,9-1,2 хрома; 0.5-0,9 молибдена; 0,12-0,24 ванадия; 0.7- 1,3 марганца; 0,008-0,016 азота; 0,02-0,03 титана; 0,26-0,48 кобальта; 0,6-1,1 никеля; 0,10-0,15 дисилицидов молибдена; 0,07- 0,12 окиси циркония; 0,4-1,0 рения; 0,07- 0,11 цезия; 0,05-0,10 европия; 0,04 0,06 германия; железо остальное. При условии выполнения отношения кремния к германию , равного 17,5-25. 2 табл. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 38/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (21) 4856908/02 (22) 23.05.90 (46) 07.03.92. Бюл. М 9 (71} Орский механический завод .(72) А.Г. Глазистов (53) 669.14.018.255-194(088.8} (56) Авторское свидетельство СССР

% 1420066, кл. С 22 С 38/52, 1988. (54) СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к стали, которая может быть использована для изготовления рабочих валков диаметров до 430.и высотой 120 мм для станов поперечно-винтовой холодной прокатки при обработке цилиндрических деталей из высокопрочно-вязких сталей,.

Изобретение относится к металлургии„ в частности к производству сталей, которые могут быть использованы для изготовления рабочих валков диаметром до 430 мм и высотой 120 мм для станов поперечно-винтовой холодной прокатки при обработке цилиндрических деталей из высокопрочновяэких сталей, Известна сталь содержащая, мас. :

Углерод 0,8-1,6.

Кремний 0,15-1,5

Хром 0,8-1.8

Молибден до 1,5

Ванадий до 0,5

Марганец до 0,4

Железо Остальное

Эта сталь может быть использована для изготовлеНия рабочих валков диаметром до

430 мм и высотой 120 мм для станов попеоечно-винтовой холодной прокатки. так как,... Ж, „1717668 А1

Цель изобретения — повышение твердости, ударной вязкости, удароустойчивости, предела текучести при сжатии, трещиноустойчивости при сохранении уровня коэффициента выносливости после действия контактных циклических нагрузок сжатия.

Сталь содержит компоненты, мас. g: 0,9 — 1,1 углерода; 0,7-1,5 кремния; 0,9 — 1,2 хрома;

0,5 — 0,9 молибдена; 0,12-0,24 ванадия; 0,71,3; 0,008-0,016 азота; 0,02-0,03 титана; 0,26 — 0,48 кобальта; 0,6 — 1.1 никеля;

0,10 — 0,15 дисилицидов молибдена; 0,07—

0,12 окиси циркония; 0,4-1,0 рения; 0,070,11 цезия; 0,05 — 0,10 европия; 0,01 G,06 германия; железо остальное. При условии выполнения отношения кремния к германию, равного 17,5 — 25. 2 табл. композиция Ilo углероду и легирующим элементам может обеспечить удовлетворительными уровнями твердости. ударной вязкости, удароустойчивости.

Однако на таком широком диапазоне содержания углерода и легирующих элементов обнаруживаются ряд составов, которые имеют низкие уровни закаливаемости (твердости), предела текучести при сжатии, удароустойчивости, недостаточные уровни трещиноустойчивости, ударной вязкости и низкой способности сохранять уровень коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия.

Из-за низкой исходной твердости (пониженной эакаливаемости), происходит интенсивный износ инструмента, в результате чего прокатываемые детали получаются бракованными с отклонениями от чертеже по геометрическим размерам: иэ-за низких

1717668 значений предела текучести при сжатии происходит изменение геометрических размеров валка (образуются вмятины), в результате чего детали после прокатки также получаются бракованными с отклонениями от чертежа по геометрическим размерам, а из-эа низких значений удароустойчивости, ударной вязкости. трещиноустойчивости и иэ-эа низкой способности сохранять уровень коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия инструмент выходит из строя по причине разрушения, что отрицательно сказывается на производительности прокатноГо стана.

Известна сталь, содержащая, мас. :

Углерод 0,7 — 1,0

Кремний 0,2-0,6

° Хром 1,4-2,5

Молибден 0,1-0,3

Ванадий . 0,05-0,20

Марганец 0,2 — 0.8

Азот 0,004 — 0,014

Титан 0.001 — 0,005

Кобальт 0,01 — 0.10

Никель 0,2-0,8

Железо Остальное

Эта сталь обладает удовлетворительной закаливаемостью, ударной вязкостью, поэтому может быть использована для изготовления валков для станов поперечновинтовой холодной прокатки при обработке цилиндрических деталей из высокопрочновязких сталей.

Однако известная сталь обладает низким пределом текучести при сжатии и низкой способностью сохранять уровень коэффициента выносливости после действия цикличеСких контактных нагрузок сжатия, что отрицательно сказывается на эксплуатационной стойкости инструмента: инструмент преждевременно выходит из строя соответственно по изменению геометрических размеров валка; иэ-за чего прокатываемые детали получаются бракованными с отклонениями от чертежа по геометрическим размерам, либо по хрупкому разрушению, что отрицательно сказывается на производительности прокатного стана.

Кроме того, данная сталь имеет низкую удароувтойчивость и трещиноустойчивость, в результате чего инструмент преждевременно выходит из строя по причине разрушения, что также отрицательно сказывается на производительности стана. Поэтому ее применениее ограничено для .изготовления рабочих валков диаметром до 430 мм и высотой 12Î мм для станов поперечно-винтовой холодной прокатки при обработке ци20 линдрических деталей из высокопрочновязких сталей.

Цель изобретения — повышение твердости, ударной вязкости, удароустойчивости.

5 предела текучести при сжатии, трещиноустойчивости при сохранении уровня коэффициента выносливости после действия циклических нагрузок сжатия.

Цель достигается тем, что в сталь, в со10 став которой входят углерод, кремний, хром, молибден, ванадий, марганец, азот, титан, кобальт, никель, железо, дополнительно вводят дисилициды молибдена, окись циркония,рений,цезий,европий,гер15 маний в следующих соотношениях, мас. :

Углерод 0,9-1,1

Кремний 0,7 — 1,5

Хром 0,9 — 1,2

Молибден 0,5-0,9

Ванадий 0,12 — 0,24

Марганец 0.7 — 1,3

Азот 0,008 — 0,016

Титан 0,02 — 0,03

Кобальт 0,26 — 0;48

25 Никель 0,6-1,1

Дисилициды молибдена 0,10-0,15

Окись циркония 0,07 — 0,12

Рений 0,4 — 1,0

30 Цезий 0,07-0,11

Европий 0,05 — 0,10

Германий 0,04 — 0,06

Железо Остальное, при условии, что содержание кремния. и гер35 мания отвечает отношению кремния и германия 17,5-25.0.

Дисилициды молибдена, введенные в указанных количествах, обеспечивают в стали при литье при повышенных температурах

40 1650-1840 С равномерное распределение дисилицидов молибдена, которые являются зародышами для дальнейшего выделения дисперсных карбидов хрома, молибдена, ванадия, титана, а также нитридов и карбо45 нитридов хрома, молибдена, ванадия, титана и получения в последующем после ковки и термической обработки структуры с равномерным распределением дисперсных карбидов, а также нитридов и карбонитри50 дов, что повышает твердость, предел текучести при сжатии. Уменьшение содержания дисилицидов молибдена (менее 0,10 мас.%) снижает их. эффективность в стали по измельчению карбидов хрома, молибдена, ва55 надия, титана, а также нитридов и карбонитридов хрома, молибдена, ванадия, титана и равномерность их распределения в стали, что отрицательно сказывается на снижении твердости, предела текучести при сжатии. Увеличение содержания дисилици1717668 дов молибдена (более 0,15 мас. ) приводит к крупным скоплениям дисилицидов молибдена и вследствие этого образуется неравномерное распределение карбидов хрома, молибдена, ванадия, титана, а также нитридов и карбонитридов хрома, молибдена, ванадия, титана, которые слабо связаны с матрицей металла и быстро выкрашиваются, что отрицательно сказывается на снижении предела текучести при сжатии, ударной

ВЯЗКОСТИ.

Окись циркония, введенная в указанных количествах, создает в стали инертные со слабой реакционной способностью дисперсные упрочняющие частицы, а также придает стали комбинированное карбидноокисно-интерметаллидное упрочнение, что приводит к повышению удароустойчивости и способности сохранять на высоком уровне коэффициент выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия. Уменьшение содержания окиси циркония (менее 0,07 мас.о/) уменьшает в стали количество инертных со слабой реакционной способностью дисперсных упрочняющих частиц (окиси циркония) и снижает эффект комбинированного карбидно-окисно-интерметаллидгого упрочнения, что приводит к снижению удэроустойчивости и способности сохранять уровень коэффициента выносливости после дей твия циклических нагрузок сжатия. Увеличение содержания окиси циркония (более 0,12 мас, ) приводит к образованию сложных молибденовэнадиевоциркониевотитаноникелевых окислов B виде пленок по границам зерен, в результате чего снижаются удароустойчивость, трещиноустойчивость а также способность сохранять уровень коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия.

Рений, введенный в указанном количестве, обеспечивает в стали равномерное распределение дисперсных карбидов рения, а также измельчение зерен и структурных фаз при термической обработке, что приводит к повышению твердости, предела текучести при сжатии. Уменьшение содержания рения (менее 0,04 мас.%) приводит к небольшому количеству дисперсных карбидов рения, а также не измельчает зерна и структурные фазы при термической обработке, что приводит к снижению твердости, предела текучести при сжатии. Увеличение содержания рения (более 1,0 мас. ) приводит к крупным скоплениям карбидной фазы рения и образованию карбидной неоднородности, что отрицательно сказывается на снижении ударной вязкости, трещиноустойчивости. Кроме того, увеличение содержа10

55 ния рения (более 1,0 мас. ) приводит к перелегированию стали, из-за чего образуется повышенное количество остаточного аустенита, что отрицательно сказывается на снижении твердости.

Цезий, введенный в указанных количествах. оказывает десульфирующее влияние, а также является эффективным глобуляризатором неметаллических включений, придавая им компактную округлую форму небольшой протяженности, что положительна сказывается на повышении ударной вязкости, трещиноустойчивости, Уменьшение содержания цезия (менее 0,07 мас. ) неэффективно, так как снижение содержания цезия снижает десульфирующее влияние и снижается его роль как глобуляризатора неметаллических включений, что отрицательно сказывается на снижении ударной вязкости и трещиноустойчивости.

Увеличение содержания цезия (более 0,11 мас, /), также нежелательно, так как имеет место загрязнение металла сложными многофэзными включениями цезия. При этом за счет увеличения остаточного цезия в расплаве возрастает склонность стали к повторному окислению и загрязненность стали неметаллическими включениями увеличивается, В результате чего ударная вязкость и трещиноустойчивость снижаются.

Германий, введенный в указанном количестве, изменяет природу, форму и распределение сульфидных включений: сульфидные включения становятся более тугоплавкими и глобулярными; границы зерен очищаются от сульфидных включений за счет расположения сульфидных включений не по границам, а в теле зерен. Все это повышает ударную Вязкость, удароустойчивость, Уменьшение содержания германия (менее 0,04 мас. ) неэффективно, так как снижение содержания германия уменьшает его роль как глобуляризатора сульфидных включений. незначительно очищает границы зерен от сульфидных включений, что приводит к снижению ударной вязкости, удароустОйчивости. Увеличение содержания германия (более 0,06 мас. ) также нежелательно, так как имеет место загрязнение металла сложными многофазными включениями германия. Г1ри этом за счет увеличения остаточного германия в расплаве заметно возрастает склонность стали к повторному окислению и загразненность стали неметаллическими включениями увеличивается, в результате чего ударная вязкость, удароустойчивость снижаются, а также снижается способность сохранять уровень коэффициента выносливости после

1717668 действия циклических контактных нагрузок сжатия.

Европий, введенный в укаэанном количестве, оказывает десульфирующее влияние и является эффективным глобуляризатором неметаллических включений, образует сложные окислы европия с хромом, марганцем, ванадием, молибденом типа шпинели, уменьшает зональную ликвацию по сере, фосфору, углероду и повышает плотность металла, что положительно влияет на повышение трещиноустойчивости, способности сохранять уровень коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия.

Уменьшение содержания европия (менее

0,05 мас.ф неэффективно, так как снижение содержания европия снижает десуль. фирующее влияние и снижается его роль как глобуляризатора неметаллических включений, уменьшается количество сложных окислов европия с хромом, марганцем, ванадием, молибденом типа шпинели, не снижает зональную ликвацию по сере, фосфору, углероду и не повышает плотность металла, что соответственно сказывается на снижении трещиноустойчивости и способности сохранять уровень коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия. Увеличение содержания европия (более 0.10 мас.$) также нежелательно, так как имеет место эагрязнечие металла сложными многофазмыми. включениями. При этом за счет увеличения остаточного европия в расплаве возрастает склонность стали к повторному окислению и загрязненность стали увеличивается, в результате чего снижается трещимоустойчивость и способность сохранять уровень коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия.

Содержание кремния и германия в стали должны отвечать отношению 17,5-25,0.

При этом содержание в стали кремния и германия должно быть в пределах состава предлагаемой стали, т.е. кремния в пределах 0,7-16 мас.$, а германия в пределах

0,04-0,06 мас.$. Отношение кремния к германию в пределах 17,5 — 25,0 приводит эа счет оптимального растворения кремния и германия в ферритной матрице к равномерному распределению по телу и периметру зерна дисперсных стойких и коагуляции при эксплуатации стали в режиме циклических контактных нагрузок сжатия нитридов и кврбомитридов ванадия, молибдена. титана, что положйтельмо влияет на повышение трвщиноустойчивости,удароустойчивостии на повыавмив способности сохранять уро5

55 вень коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия. Соотношение кремния к германию менее 17,5 приводит к небольшому растворению кремния и германия в ферритной матрице, в результате чего образуется незначительное равномерное распределение по телу и периметру зерна дисперсных стойких к коагуляции при эксплуатации стали в режиме циклических контактных нагрузок сжатия нитридов и карбонитридов ванадия, молибдена, титана. что отрицательно влияет на снижение трещиноустойчивости, удароустойчивости и на способность сохранять уровень коэффициента выносливости после действия циклических нагрузок сжатия. Отношение кремния к германию более 25,0 приводит из-за высокого растворения в ферритной матрице кремния и германия, к неравномерному распределению сгусткового характера, а также к скоплению по периметру зерен нитридов и карбонитридов хрома, ванадия, титана, молибдена пластинчатого вида с острыми гранями, которые легко коагулируют при эксплуатации стали в режиме циклических контактных нагрузок сжатия, что отрицательно сказывается на снижении трещиноустойчивости, удароустойчивости, способности сохранять уровень коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия.

Содержание углерода 0,9 — 1,1 мас. Д обеспечивает стали высокие уровни твердости, предела текучести при сжатии.

Содержание кремния 0,7-1,5 мас, обеспечивает полное раскисление стали, что приводит к плотному слитку стали, а также обеспечивает способностью сохранять на высоком уровне коэффициент выносливости после действия циклических нагрузок сжатия.

Введение в сталь хрома в пределах 0,9—

1,2 мас. >, молибдена 0,5 — 0,9 мас.%, ванадия 0,12-0,24 мас., обеспечивает стали высокие уровни твердости и предела текучести при сжатии.

Содержание никеля 0,6 — 1,1 мас., титана 0,02-0.03 мас.$ обеспечивает стали высокив уровни ударной вязкости, удароустойчивости.

Введение в сталь кобальта 0,26-0,48 мас, g, азота 0.008 — 0,016 мас.o$ обеспечивает стали уровень коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия а также высокие уровни т рвщиноустойчивости.

Содержание марганца 0,7-1,3 мас. в стали повышает удароустойчивость стали.

Основным компонентом стали является железо, но кроме указанных легирующих

1717668 кий предел текучести при сжатии. равный °

2699 МПа. Предел текучести при сжатии определяют на образцах диаметром 5 мм, вы- 35 сотой 8 мм (образцы электроэроэионным способом вырезают с поверхности валков диаметром 430 мм и высотой 120 мм, прошедшие закалку от температуры аустенитизации 920 С с выдержкой 3 ч и охлаждения 40 в масле с последующим отпуском при 220 С продолжительностью 7 ч, охлаждение на воздухе). Образцы шлифуют до параметра шероховатости Ra = 0,32 мкм и испытывают при 20 С с записью диаграммы нагружения 45 при скорости нагружения 1,2 мм/мин.

55 элементов в ней содержатся следующие примеси, мас.;(: сера до 0,03; фосфор до

0,03; медь до 0,20.

Наиболее эффективно сталь може1 быть использована для изготовления рабочих валков диаметром до 430 мм и высотой 120 мм для станов поперечно-винтовой холодной прокатки при обработке цилиндрических деталей из высокопрочно-вязких сталей.

Сталь выплавляют в электропечах по известным способам выплавки инструментальных сталей на обычных шихтовых материалах с соответствующим содержанием ингредиентов, Химический состав сталей плавок 1-8 приведен в табл. 1.

Состав 1 плавки не обеспечивает стали (табл. 1) высокой твердости; твердость на шлифованных с параметром шероховатосхи

R4 = 0,32 мкм, на образцах размером 15 х 15х х 15 мм, вырезанных электроэрозионным способом с поверхности заготовок диаметром 430 мм и высотой 120 мм, прошедшие закалку (закалка от температуры аустенитизации 920 С с выдержкой 3 ч и охлаждения в масле) и отпуск (отпуск при 220 С продолжительностью 7 ч, о-.лаждение на воздухе), составляет при температуре испытания

20 С 61,9 ед. HRC, Твердость замеряют на приборе Роквелла типа ТК вЂ” 2.

Сталь, указанного состава, имеет ниэСталь предлагаемого состава имеет низкую ударную вязкость, равную 398 кДж/м . Ударную вязкость определяют на

2 образцах при V-виде концентраторе (R =

=0,25 мм), Образцы электроэроэионным способом вырезают с поверхности валков диаметром 430 мм и высотой 120 мм, прошедшие закалку от температуры аустенитизации 920 С с выдержкой 3 ч и охлаждения в масле с последующим отпуском при 220 С продолжительностью 7 ч, охлаждение на . воздухе. Образцы шлифуют до параметра шероховатости R> = 0,32 мкм и испытывают

10 .15

30 при 20 С на копре с запасом работы маятника 147 Дж.

Сталь имеет низкую удароустойчивость, равную 987 ударов. Удароустойчивость определяют на образцах диаметром 15 мм и высотой 24 мм. Образцы электроэрозионным способом вырезают с поверхности валков диаметром 430 мм и высотой t20 мм, прошедшие закалку от температуры аустенитизации 920 С с выдержкой 3 ч и охлаждения в масле с последующим отпуском при

220 С продолжительностью 7 ч, охлаждение на воздухе, Образцы шлифуют до параметра шероховатости R = 0,32 мкм и испытывают при 20 С на копре при энергии удара 19,6

Дж, Удар производят в центр торцовой части шариком диаметром 19 мм из стали ШХ15 с твердостью 62 ед. HRC. Удароустойчивость определяют по числу ударов до образования первой трещины на образце.

Сталь имеет низкую трещиноустойчивость, равную 6,2 мм. Трещиноустойчивость оценивают по средней длине поверхностной трещины, образованной в результате теплового удара на цилиндрический образец диаметром 80 мм и высотой 30 мм.

Образцы для определения трещиноустойчивости вырезают электроэрозионным способом с поверхности валков диаметром 430 мм и высотой 120 мм, прошедшие закалку от температуры аустенитизации 920 С с выдержкой 3 ч и охлаждения в масле с последующим отпуском при 220" С продолжительностью 7 ч, охлаждение на воздухе. Образцы после вырезки шлифуют до параметра шероховатости Ra = 0,32 мкм и участок одной шлифованной торцовой поверхности подвергают тепловому удару путем наплавки на постоянном токе 190 А электродом диаметром 5 мм при напряжении 32 В с погонной энергией 2450 кал/см, температуре окружающей среды 20 С, валик длиной 30 мм. Наплавку валика производят по диаметру образца ручной электросваркой, отступив по 25 мм от каждого края образца, После наплавки и охлаждения на воздухе:образцы выдерживают при 20 С в течение 40 ч, затем отпускают при 160 С продолжительностью 1 ч, охлаждение после отпуска на воздухе, и шлифуют с охлаждением эмульсией из эмульсола марки Э-1/A/ со стороны наплавки заподлицо с основным металлом. Поверхностные трещины выявляют на макрошлифах после травления 15 Д-ным водным раствором персульфата аммония при 20 С продолжительностью 30 с. С помощью профилографа-профилометра с регистрирующим (записывающим) в прямоугольной системе координат устройством (максимальная длина трассы ощупывания 40 мм, радиус кривизны вершины щупа 10+ )2,5 мкм) определяют суммарную длину всех трещин. Затем подсчитывают число трещин на поверхности и находят соеднюю длину трещины, 5

Среднюю длину трещины (I,мм) вычисляют из соотношения 1 = (/n, где L — общая (суммарная) длина поверхностной трещины, мм;

n — общее число трещин на поверхности. По средней длине трещины оценивают склон- 10 ность стали к трещиноустойчивости.

Сталь после термической обработке и действия циклических нагрузок сжатия имеет низкий коэффициент выносливости (К), равный 0,2043. Для определения коэффици- 15 ента выносливости готовят образцы для определения усталостной прочности с концентратором напряжения (о-1, МПа) и предела текучести при сжатии (аЬ,2 ®, МПа).

Коэффициент выносливости определяют по 20 формуле К = а-1/(то,г„<, где о-1- усталостиая прочность с концентратором напряжения, МПа; Оо,2 ж — предел текучести при сжатии, МПа. Устэлостную прочность оценивают по пределу выносливости образцов 25 диаметром 10 мм (длиной 193 мм) с концентратором напряжений (IV тип с кольцевой выточкой U-обра" íîãî профиля). Испытания на усталостную прочность производят в режиме чистого изгиба при 10 циклов и час- 30

7 тоте нагружения 3000 циклов в 1 мин, Предел текучести при сжатии определяют на образцах диаметром 5 мм и высотой

8 мм. Образцы для определения предела текучести при сжатии испытывают на маши- 35 не с записью диаграммы нагружения при скорости нагружения 1,2 мм/мин. Образцы для определения усталостной прочности и предела текучести при сжатии электроэрозионным способом вырезают с поверхности 40 валков диаметром 430 мм и высотой 120 мм, прошедшие закалку (закалка от температуры аустенитизации 920 С с выдержкой 3 ч и охлаждения в масле), отпуск (отпуск при

220 С продолжительностью 7 ч, охлаждение 45 на воздухе) и действия циклических контактных нагрузок сжатия (циклирования).

Образцы шлифуют до параметра шероховатости Ra = 0,32 мкм и испытывают при 20 С.

Циклирование валков производят при 20ОС 50 на стане поперечно-винтовой холодной прокатки (ротационной вытяжки) цилиндрических полых деталей из высокопрочно-вязкой стали путем прокатки (ротационной вытяжки) в количестве 90 групп циклов.. За 55 одну группу циклов контактных циклических нагрузок сжатия нэ валок принята прокатка (ротационная вытяжка) одной полой цилиндрической детали из высокопрочносвязкой стали по режиму: осевая скорость перемещения оправки с деталью 314,28 мм/мин, скорость вращения оправки с цилиндрической деталью 250 об/мин. Раскатку и роизводят двумя валками, установленными под углом 180 по отношению к горизонтальной оси цилиндрической детали, Охлаждение зоны контакта производят эмульсией из эмульсола марки Э1/А/. Время (пауза) между группами циклов работы валка 3 мин. Усилие валка обеспечивает утонение стенки цилиндрической полой детали из стали на 54,9% (удельная нагрузка на валок 970 МПа), а время работы валка в одной группе циклов обеспечивает удлинение цилиндрической полой детали на

142,2% ((ч тTо o сcоoсcтTа в лn!я!еeтr44,2 мин). Число групп циклов 90 это средняя стойкость валков, изготовленных из известной стали. Для сопоставления: коэффициент выносливости стали только после упрочняющей термической обработки (режимы термообработки приведены выше) без действия циклических контактных нагрузок сжатия равен 0,2270, Состав плавки 2 при описанных методах испытаний, режимах термической обработки и действия циклических контактных нагрузок сжатия обеспечивает стали высокие уровни твердости 63,2 ед. HRC, ударной вязкости 510 кДж/м, удароустойчивости 1210 ударов, предела текучести при сжатии 2858

МПа, трещиноустойчивости 3,8 мм, а также обладает способностью сохранять после действия циклических контактных нагрузок сжатия на высоком уровне коэффициент выносливости 0,2341, состав плавки 3 — уровни твердости 63,9 ед, HRC, ударной вязкости

480 кДж/м2, удароустойчивости 1174 ударов; предела текучести при сжатии 2914

МПа, трещиноустойчивости 4,9 мм, а также обладает способностью сохранять уровень коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия 0,2512, состав плавки 4 — уровни твердости 64,8 ед, HRC, ударной вязкости

416 кДж/м, удароустойчивости 1042 ударов, предела текучести при сжатии 2994

МПа, трещиноустойчивости 5,7 мм, а также обладает способностью сохранять уровень коэффициента выносливости после действия циклических нагрузок сжатия 0,2639, Состав плавки 6 не обеспечивает стали високик.уровней твердости (62,3 ед. HRC), ударной вязкости (369 кДж/M ), удароустойчивости (926 ударов), предела текучести при сжатии (2715 МПа), трещиноустойчивости (7,8 мм) а также не обладает способностью сохранять уровень коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия (0,1974), состав плавки

6, не обеспечивает высоких уровней твердо13

1717668 сти (609 ед, HRC), ударной вязкости (320 кДж/м ), удароустойчивости (726 ударов), предела текучести при сжатии (1940 МПа), трещиноустойчивости (10,7 мм), а также не обладает способностью сохранять уровень 5 коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия (0,1076), состав плавки 7 не обеспечивает высоких уровней твердости (61,7 ед, HRC), ударной вязкости (240 кДж/м ), уда- 10 роустойчивости (674 ударов), предела текучести при сжатии (2016 МПа), трещиноустойчивости (11,9 мм), а также не обладает способностью сохранять уровень коэффициента выносливости после дей- 15 ствия циклических контактных нагрузок сжатия (0,1124), состав плавки 8, не обеспечивает высоких уровней твердости (62,0 ед.

НЯС), ударной вязкости (108 кДж/м ), удароустойчивости (530 ударов), предела 20 текучести при сжатии (2098 МПа), трещиноустойчивости (12,8 мм), а также не обладает способностью сохранять уровень коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия 25 (0,1206).

Механические свойства предлагаемой стали в сравнении с известной приведены в табл. 2. 30

Предлагаемая сталь для рабочих валков для станов поперечно-BMHTOBOA холодной прокатки, при высоких значениях твердости, ударной вязкости, удароустойчивости, 35 предела текучести при сжатии, трещино- устойчивости обладает способностью сохранять уровень коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия. 40

Применение предлагаемой стали для рабочих валков для станов поперечно-винтовой холодной прокатки при обработке цилиндрических деталей из высокопрочно-вязких сталей приводит к. повышению стойкости инструмента.

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, кремний, хром. молибден, ванадий, марганец. азот, титан, кобальт, никель, железо, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения твердости, ударной вязкости, удароустойчивости, предела текучести при сжатии, трещиноустойчивости при сохранении уровня коэффициента выносливости после действия циклических контактных нагрузок сжатия, она дополнительно содержит дисилициды молибдена, окись циркония, рений, цезий, европий, германий при следующем соотношении компонентов, мас. :

Углерод 0.9-1,1

Кремний 0.7-1,5

Хром 0,9 — 1,2

Молибден 0,5-0,9

Ванадий 0,12 — 0,24

Марганец 0,7-1,3

Азот 0,008 — 0,016

Титан 0,02 — 0,03

Кобальт 0,26 — 0,48

Никель 0,6-1,1

Дисилициды молибдена 0,10 — 0,15

Окись циркония 0,07 — 0,12

Рений О,4 — 1,0

Цезий 0,07 — 0,11

Европий 0,05-0,10

Германий 0.04-0,06

Железо Остальное при условии выполнения отношения кремний:германий 17,5 — 25,0.

1717668

1 1 t в ф х 1 (в z Q 1 t

I Z 1(Z 1 !

gzz

1 Х Ю О о 1

Ох Z 1 «аоо» I

I Z II G 1

Ф- аф I -лсчал I ох а. 1 ° »счсбсч I б t °

1! м I 1

1 1 б б Ф

Vl 0 aî I фвфвфф IC

1 1- О 1 1

V1 Z 1! х 1 ф 1 ф

1 1 1 махач! л 1 ф O. t ODDOO I

0 t A I

В I L I OOOOD I I I I

z Ф

I Ot l z I ю z I с ю а а а 1! a О ю (чало сч !

1 1 а 1DOO»»»» 4

1 I Ol I 1

ut ° ооооо ю

° I 1 1

1 1 Z 1 I х 1 алов м 1

Й! A ВООО»»

5 ф

1 1 (! ООООО t I 1

1 1 I — -

I 1 Ф 1! >z 1

z 1! о ло м I ф о. ю ооо х х а 1

z 1

l a хо!а а а 1 о х Ф -олоъсч.о I х авооо» I х z 1 о cc Оооос»! ) (1

l 1 З 1

1 I Х ф °!

1 О ф 1 I

l 1 z o(a 1 вСОвааа 1

z х tлосчил t

И С D»»»» С! ч (ъ (1

I Ct 2 I OOODO

1 с х I

1 I C 1 1

I ф I a lA IA 1 х мъосо «ъсч асо

1 I Z I " 1

Ю Х 1ООΠ— ODD!

I I 1 I б l в. (э I с а

A ачвлсоva ао! х» (чмоаîо

I 1 О I

OC ОООООООО I

I I 1

I I Ф !

aoe! z (an а ° има!

° I lO I - N N (n tn O D D в

О t t I ODOOOOOO сюв Х 1 - - - - - - ° О

Zt 1 В- I OOOOOODO

1 . б — СФ

1 х l 1 1

1 С б 1.4 СО(Ч О .ООЪХ 1

A l X 1ОО СЧОО»

I 0 !îîî

V!! - -*

ОООООООО 1

I Ю 1 1

1 l I ф !

О(хф

I (O 1 !!! ю а I Оломъо(часа с- I IO 1

I X I OO OOO! ф! хс а

A l О(ЧCOОÎ(AС|D

1 о (Чмо (Ч

1 IO 1 A ll 1 ((a o оооооооо !

a (», с б О ф t вuвс(1 в в с в малов»счм

1 1 0 б " *

Z: I OOOO OOD

1 1 1

I 1

t an an an an

t cn o (ч и-о оъ а

1121----- ° --1

tx воо»»»»»сч t

I 1 и 1 1

1 1 Z (1

1 t ф Ф

1 1 1 ю фа мл«аоъсч тъо

Ф 1 1 " « «I

Ю I ЪС !DO»»»»»»ODD

I 1 1 т 1

В б C(1 I

1 б О 1 1 а I

t 1 ф Ф IA б

1 1 С t ФОЪО СЧЛСОО 1

1 a l - «1

i В Оа ВОО ОО»(1 I !

1 (O 1 I

Y I

I ф I 1

1 Я

1 1 I

l ° «N м.о а,о (.«со

1717668

18

Тнбли ца 2

Ударная вязкост

КС/150/

/2/10

КДж/м

Коэффициент выносливости, К

Плавка

Твердость, HRC

Трещиноустойчивость

1, мм

Удароустойчивость, уда р после цик. лирования до циклнро вания

Составитель Л,Суязова

Техред М.Моргентал Корректор Э,Лончакова

Редактор Н.Гунько

Заказ 855 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

3Ф»

61,9

63,2

63,9

64,8

62,3

60,9

61,7

62,0

398

416

369

108

Предел текучести при сжатии, МПа

987 2699 6,2 0,2270

1210 2858 3,8 0,2371

1174 2914 4,9 0,2568

1042 2994 5,7 0,2704

926 2716 7 8 О 2194

726 1940 10,7 0,1585

674 2016 11,9 0,1691

530 2098 12,8 0,1972

0,2043

0,2341

0,2512

0,2639

О, 1974

О, 1076

0,1124

0,1206