Подшипниковая сталь

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей подшипников, которые работают при воздействии агрессивных сред. Техническим результатом изобретения является то, что заявленная сталь обладает высокой технологической поперечной пластичностью в горячем состоянии. Сущность изобретения: подшипниковая сталь при следующем соотношении ингридиентов, мас. %: углерод 0,01-0,05; марганец 0,09-1,0; хром 11,0-13,0; никель 7,5-9,5; молибден 1,5-2,5; кремний 2,5-3,5; церий 0,005-0,1; цирконий 0,005-0,10; кальций 0,005-0,10; железо остальное. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей подшипников, которые работают при воздействии агрессивных сред.

Предлагаемая сталь относится к коррозионностойким сталям аустенито-мартенситного (переходного) класса.

Известна подшипниковая сталь с повышенными свойствами коррозионной стойкости и окалиностойкости (авт. св. СССР N 933785 кл. C 22 C 38/28, 1982).

Недостатком такой известной стали является относительно низкие характеристики пластичности в процессе ее деформирования при высоких температурах.

Известна также сталь подшипниковая типа 05Х12Н8М2С3-Ш (Сб. научных трудов НПО ВНИПП N 3, Минавтопром 1986, с. 50), которая обладает комплексом высоких механических свойств после ее упрочнения термической обработкой. Она имеет удовлетворительные характеристики по горячей пластичности, оцениваемой по методике горячего кручения, а именно по числу скручиваний до полного разрушения.

Однако достижение этих свойств требует весьма тщательного соблюдения режимов технологического процесса горячей деформации. Кроме того, при изготовлении заготовок деталей подшипников, колец и тел качения, методом горячей осадки поковок при высоких температурах на поверхностях заготовок получается большое количество трещин, что приводит к необходимости выбраковывать такие заготовки, при этом брак может достигнуть 50% от всей массы заготовок. Этот факт свидетельствует о том, что известная подшипниковая сталь обладает низкими характеристиками горячей пластичности. В табл. 1 представлены ингредиенты известной подшипниковой стали, принятой за прототип. Горячая пластичность стали в известном ее составе повышена быть не может.

Задача изобретения - разработать состав подшипниковой стали, которая бы обладала высокой технологической поперечной пластичностью.

Эта задача решается тем, что в состав стали дополнительно вводят церий, цирконий и кальций, при следующем соотношении ингредиентов, (в мас.%): углерод 0,01-0,05; марганец 0,09-1,0; хром 11,0-13,0; никель 7,5-9,5; молибден 1,5-2,5; кремний 2,5-3,5; церий 0,005-0,10; цирконий 0,005-0,1; кальций 0,005-0,1; железо остальное. Примерные составы стали приведены в табл. 1.

Введение в состав стали небольшого количества церия, циркония и кальция обеспечивает существенное повышение технологической поперечной пластичности. При этом в предлагаемой стали сохраняется весь комплекс высоких механических свойств, присущих прототипу.

В табл. 2 приведены результаты испытаний на механические свойства как известной стали, так и предлагаемой.

Образцы сталей выплавлялись в виде слитков диаметром 100 мм с применением рафинирующего электрошлакового переплава. Далее слитки деформировались ковкой до получения прутков диаметром 20-25 мм, из которых изготавливались образцы для различных испытаний.

Испытания на горячее кручение осуществлялись на образцах, нагретых до температуры 1100^oC, не подвергавшихся предварительно упрочняющей обработке. Целью испытаний было определение количества скручиваний до разрушения образцов (n_кр). Кроме того, определялись механические свойства стали путем испытания образцов на растяжение, при этом образцы подвергались упрочнению термической обработкой по следующему режиму: закалка от 1000^oC на воздухе, обработка холодом при -70^oC в течение 4 ч, старение при 475^oC в течение 10-15 ч. Характеристики поперечной пластичности оценивались осадкой по высоте образцов, предварительно нагретых до температуры 1100^oC. Образцы после выдержки в течение не менее 15 мин вынимались из печи и немедленно деформировались осадкой по высоте на различную степень до момента образования трещин на наружной поверхности. Таким образом определялась предельная степень деформации Σ_пр, при которой фиксировалось начало процесса трещинообразования. Этот параметр и являлся величиной, соответствующей характеристике поперечной пластичности стали. Полученные результаты испытаний приведены в табл. 2.

Предлагаемая сталь в пределах заявляемого содержания элементов обладает комплексом высоких механических и технологических свойств. При этом изменение химического состава стали в сторону понижения содержания легирующих элементов приводит к снижению пластичности стали. В случае, если содержание легирующих элементов превышает верхний заявляемый уровень, в структуре стали образуется стабильная γ-фаза. Это явление сопровождается существенным понижением комплекса механических свойств стали, а именно снижаются ее прочностные характеристики. Следует особо отметить, что предлагаемая сталь значительно (более, чем в 2 раза) превосходит существующую по характеристикам технологической поперечной пластичности.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает новизной по сравнению с прототипом, имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники и является промышленно осуществимым, т.е. отвечает признакам патентоспособности изобретения.

Формула изобретения

Подшипниковая сталь, содержащая углерод, хром, никель, молибден, кремний, марганец и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит церий, цирконий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод - 0,01 - 0,05 Марганец - 0,09 - 1,0 Хром - 11,0 - 13,0 Никель - 7,5 - 9,5 Молибден - 1,5 - 2,5 Кремний - 2,5 - 3,5 Церий - 0,005 - 0,10 Цирконий - 0,005 - 0,10
Кальций - 0,005 - 0,10
Железо - Остальноеа

РИСУНКИ

Рисунок 1