Пружинная сталь

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к составу стали, предназначенной для изготовления пружинной ленты и ленты для измерительных инструментов типа рулеток. Цель - гарантированное получение при отжиге зернистого перлита, обеспечивающего пластичность при прокатке и однородную закаливаемость измерительной ленты. Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, молибден, бор, железо, дополнительно содержит кальций и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. углерод 0,95 1,05; марганец 0,30 0,80; кремний 0,20 0,40; хром 0,20 0,80; молибден 0,05 0,15; бор 0,001 0,004; кальций 0,001 0,005; алюминий 0,01 - 0,05; железо остальное, при этом отношение содержания алюминия к кальцию составляет от (5 1) до (10 1). 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам сталей, предназначенных для изготовления пружинной ленты и ленты для измерительных инструментов типа рулеток.

Известна сталь для изготовления различных упругих элементов следующего химического состава, мас. Углерод 0,55-0,65 Марганец 0,7-1,1 Кремний 1,1-1,5 Хром 0,2-0,5 Молибден 0,1-0,3 Алюминий 0,015-0,05 Железо Остальное.

(Авторское свидетельство СССР N 418556, кл. С 22 С 38/22, 1971).

Недостатками известной стали являются нестабильная закаливаемость и большой разброс прочностных свойств.

Наиболее близкой к предлагаемому является пружинная сталь, содержащая, мас. Углерод 0,6-0,7 Марганец 0,6-1,0 Кремний 0,1-0,5 Хром 0,5-1,2 Бор 0,001-0,004 Молибден 0,1-0,4 Ванадий 0,1-0,3 Железо Остальное [1] Недостаток прототипа заключается в технологических трудностях получения однородного высокодисперсного зернистого перлита. Кроме того указанная сталь не обеспечивает однородной высокой прочности и упругости после закалки и отпуска.

Цель изобретения получение стали с таким комплексом свойств, как технологичность, высокие прочность и упругость (гарантированное получение при отжиге зернистого перлита, обеспечивающего пластичность при прокатке и однородную закаливаемость измерительной ленты), повышение прочностных и упругих свойств, а также технологичности.

Сущность изобретения заключается в том, что сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, молибден, бор, дополнительно содержит кальций и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,95-1,05 Марганец 0,30-0,80 Кремний 0,20-0,40 Хром 0,20-0,80 Молибден 0,05-0,15 Бор 0,001-0,004 Кальций 0,001-0,005 Алюминий 0,01-0,05 Железо Остальное, при этом отношение содержания алюминия к кальцию составляет от (5 1) до (10 1).

Предложенная сталь отличается от известной повышенным содержанием углерода и введением в ее состав кальция и алюминия, что способствует более быстрому и полному отжигу на зернистый перлит и позволяет получить необходимый комплекс характеристик прочности, упругости и технологичности, в том числе и при пониженных по сравнению с прототипом содержаниях марганца и хрома. Предел прочности и предел упругости у предложенной стали на 15-20 кг/мм² выше, чем у известной при одинаковой пластичности.

Увеличенное содержание углерода в предложенной стали по сравнению с прототипом до 0,95-1,05 мас. обеспечивает необходимую закаливаемость ленты и ее механические свойства. При содержании углерода более 1,05 мас. вторичный цементит выделяется в виде крупных частиц и остатков цементитной сетки, что снижает механические свойства стали.

Регламентированное содержание алюминия в стали (0,015-0,050 мас.) при соотношении Al/Ca от 5 1 до 10 1 обеспечивает достаточную раскисленность стали перед введением в плавку кальция. Содержание алюминия свыше 0,05 мас. в предлагаемой стали так же, как и введение его в большей пропорции, чем 10 1 по сравнению с содержанием кальция, нежелательно, так как сопровождается увеличением содержания неметаллических включений типа Al₂O₃ и ухудшает сфероидизацию цементита при отжиге на зернистый перлит. Превышение концентрации кальция сверх 0,05 мас. сопровождается понижением пластичности стали при холодной прокатке; при содержании кальция менее 0,001 мас. сегрегация его вблизи границ зерна недостаточна для рафинирования границ зерен.

Химический состав отлитых плавок предлагаемой стали приведен в табл. 1. Из слитков стали посредством горячей и холодной прокаток получена холоднокатаная лента толщиной 0,1-0,5 мм.

После закалки от 880-940^оС и отпуска при 400-500^оС сталь имеет механические свойства, приведенные в табл. 2. В табл. 2 приведена также характеристика зернистого перлита (балл по ГОСТ 82-33-56) в отожженном и холодно-деформированном состоянии.

В табл. 1 и 2 приведены также химический состав и механические свойства стали-прототипа. По достигнутому уровню прочности (σ_в 205-158 кг/мм²) и упругости (σ_упр 145-105 кг/мм²) лента из предлагаемой стали превосходит известные стали аналогичного состава и прототип и может применяться для изготовления плоских пружин, измерительного инструмента и других элементов конструкций, от которых требуется высокие упругость и прочность.

Формула изобретения

ПРУЖИННАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, молибден, бор, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кальций и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,95 1,05 Марганец 0,30 0,80 Кремний 0,20 0,40 Хром 0,20 0,80 Молибден 0,05 0,15 Бор 0,001 0,004 Кальций 0,001 0,005 Алюминий 0,01 0,05
Железо Остальное
при этом отношение содержания алюминия к кальцию составляет от (5 1) до (10 1).

РИСУНКИ

Рисунок 1