Конструкционная сталь

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к высокопрочным сталям для деталей машиностроения ответственного назначения. Конструкционная сталь содержит, мас. C 0,35-0,45; Si 0,17-0,37; Мn 0,3-0,7; Cr 2-3; Ni 0,5-1,5; Mo 0,15-0,55; V 0,15-0,06; Al 0,02-0,06; M 0,02-0,04; Ca 0,005-0,01; Ti 0,001-0,01 и Fe остальное. Предлагаемая сталь имеет σ_B= 1230-1280 МПа, σ_T= 980-1040 МПа, δ = 21-22%, Ψ = 54,5-55,5%, KCV = 1,1-1,3 Мдж/м², при этом показатель дефектостойкости составляет 0,32 0,40, что на 28 60% выше, чем у известной стали. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к области создания высокопрочных сталей для высоконагруженных деталей машиностроения, например коленчатых валов, шатунов, балок, деталей крепежа, в том числе для эксплуатации в северных районах страны.

Известна сталь следующего химического состава, мас. Углерод 0,36-0,42 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,25-0,50 Хром 1,8-2,4 Ванадий 0,09-0,15 Алюминий 0,02-0,06 Азот 0,02-0,04 Железо Остальное [1] Сталь обладает хорошей обрабатываемостью, но прочность и сопротивление хрупкому разрушению недостаточны. Кроме того использование селена при выплавке стали экологически вредно.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному результату является сталь, содержащая, мас. Углерод 0,35-0,45 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,3-0,7 Хром 2,0-3,0 Ванадий 0,06-0,15 Алюминий 0,02-0,06 Азот 0,02-0,04 Кальций 0,005-0,01 Никель 0,5-1,5 Кобальт 0,03-0,30 Элемент из группы, содержащей молибден 0,15-0,55 Вольфрам 0,30-1,10 Железо Остальное [2] Сталь обладает повышенным сопротивлением хрупким разрушениям но при этом не обладает достаточным уровнем прочности. Необходимо также уменьшение чувствительности стали к дефектам (концентраторам напряжений).

Целью изобретения является повышение прочности и дефектостойкости конструкционной стали.

Цель достигается тем, что предлагаемая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, алюминий, азот и железо, дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,35-0,45 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,30-0,70 Хром 2,0-3,0 Ванадий 0,06-0,15 Алюминий 0,02-0,06 Азот 0,02-0,04 Кальций 0,005-0,01 Никель 0,5-1,5 Молибден 0,15-0,55 Титан 0,001-0,10 Железо Остальное При сопоставительном анализе заявляемого технического решения с прототипом было выявлено, что отличительным признаком данного технического решения является введение в состав нового компонента титана при следующем соотношении, мас. Углерод 0,35-0,45 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,30-0,70 Хром 2,0-3,0 Никель 0,5-1,5 Молибден 0,15-0,55 Ванадий 0,06-0,15 Алюминий 0,02-0,06 Азот 0,02-0,04 Кальций 0,005-0,01 Титан 0,001-0,10 Железо Остальное Следовательно заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна".

Известны технические решения, в которых титан вводится с целью повышения прочности (а.с. N 10606-98, N 722985, титан в комплексе с барием и алюминием добавляется с целью повышения механических характеристик при сохранении литейных свойств (а.с. N 525757).

Однако ни в одном из выявленных решений не достигается одновременного повышения прочности и дефектостойкости. Технических решений, в которых с целью повышения прочности и дефектостойкости сталь легируется титаном, не обнаружено.

Таким образом содержание элементов и их соотношение в стали обеспечивают новые свойства повышение прочности и дефектостойкости, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Существенные отличия".

П р и м е р. Сталь выплавлялась в основной 180-тонной мартеновской печи металлургического завода им. А.К.Серова, прокатка производилась на квадрат 154 мм. Сталь подвергали отжигу, закалке от 950^оС в масле и отпуску 630^оС.

Химический состав и механические свойства предлагаемой и известной сталей приведены в таблице.

Результаты механических испытаний и испытаний на дефектостойкость показали, что предлагаемая высокопрочная сталь обеспечивает стабильное получение следующих показателей: повышение предела прочности на 110-160 МПа, увеличение дефектостойкости на 28-60%

Формула изобретения

КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ преимущественно для деталей ответственного назначения, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, алюминий, азот, кальций и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и дефектостойкости, она дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,35 0,45 Кремний 0,17 0,37 Марганец 0,3 0,7 Хром 2 3 Никель 0,5 1,5
Молибден 0,15 0,55
Ванадий 0,06 0,15
Алюминий 0,02 0,06
Азот 0,02 0,04
Кальций 0,005 0,01
Титан 0,001 0,1
Железо Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2