Автоматная сталь и изделие, выполненное из нее

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу стали, используемой для изготовления деталей распределителей зажигания автомобильных карбюраторных двигателей методом механической и термической обработки. Сталь содержит углерод, марганец, кремний, фосфор, серу, кальций и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,32-0,38, марганец 1,35-1,65, кремний 0,18-0,35, сера 0,15-0,22, фосфор 0,040-0,050, кальций 0,0025-0,0040, железо и неизбежные примеси - остальное. Микроструктура стали состоит из мелкозернистого феррита с баллом действительного зерна 8-9, пластинчатого перлита и 10-15% зернистого перлита. Соотношение содержания марганца и серы составляет Mn×S≤0,345, суммарное содержание серы и фосфора составляет ΣS+P≤0,26, суммарное содержание углерода, марганца и кремния составляет ΣC+Mn+Si≤2,30, и суммарное содержание серы и кальция составляет ΣS+Ca≤0,223. Повышаются значения механических свойств, технологичность, обрабатываемость и чистота поверхности деталей, соответствующая 7-8 классу. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к стали для изготовления деталей машин методом механической и термической обработки, в частности для изготовления деталей распределителей зажигания автомобильных карбюраторных двигателей.

Известна сталь АС45Г2 для изготовления деталей машин методом механической и термической обработки, в частности валика распределителя зажигания автомобильных карбюраторных двигателей, содержащая, мас.%:

углерод - 0,4-0,48
марганец - 1,35-1,65
кремний - не более 0,10
сера - 0,24-0,35
фосфор - не более 0,040
свинец - 0,15-0,35
железо и неизбежные примеси - остальное.

Механические свойства стали после нормализации и отпуска: σт=440 Н/мм2 (45 кгс/мм2), σв=640 Н/мм2 (65 кгс/мм2), δ5=6%, НВ=229, (ГОСТ 1414-75) «Сталь конструкционная повышенной и высокой обрабатываемости резанием». Технические условия (- прототип изобретения).

Микроструктура стали АС45Г2 после нормализации и отпуска состоит из крупнозернистого феррита (балл зерна 5-6) и пластинчатого перлита.

Поскольку известная сталь содержит свинец, ее производство прекращено.

Недостатками известной стали и выполненных из нее изделий являются:

- вредные условия производства стали;

- большое содержание углерода - до 0,48%, которое снижает ее обрабатываемость;

- нестабильность значений механических свойств, влияющая на нестабильность эксплуатационных свойств деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок;

- свинец в стали вызывает некоторую анизотропию ее пластичности и вязкости;

- содержание серы до 0,35% повышает склонность к коррозии готовых деталей в процессе эксплуатации.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в оптимизации химического состава стали, предназначенной для изготовления изделий методом механической и термической обработки, с получением мелкозернистой структуры, способствующей повышению значений механических свойств, повышению технологичности, обрабатываемости и чистоты поверхности изделий 7-8 класса.

Технический результат изобретения состоит в реализации поставленной задачи.

Указанный технический результат достигается тем, что автоматная сталь для деталей распределителей зажигания автомобильных карбюраторных двигателей, содержащая углерод, марганец, кремний, фосфор, серу и железо, согласно изобретению дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод - 0,32-0,38
марганец - 1,35-1,65
кремний - 0,18-0,35
сера - 0,15-0,22
фосфор 0,040-0,050
кальций - 0,0025-0,0040
железо и неизбежные примеси - остальное,

при этом она имеет микроструктуру, состоящую из мелкозернистого феррита с баллом действительного зерна 8-9, пластинчатого перлита и 10-15% зернистого перлита, а соотношение содержания марганца и серы Mn×S≤0,345, суммарное содержание серы и фосфора ΣS+P≤0,26; суммарное содержание углерода, марганца и кремния ΣC+Mn+Si≤2,30, суммарное содержание серы и кальция ΣS+Ca≤0,223, а так же тем, что изделие, выполненное из автоматной стали, согласно изобретению выполнено из стали по п.1 и имеет чистоту поверхности, соответствующую 7-8 классу. При этом изделие выполнено в виде валика или в виде кулачка распределителя зажигания автомобильного карбюраторного двигателя.

Сущность изобретения заключается в оптимизации химического состава стали с целью получения необходимой структуры и механических свойств, обеспечивающих изготовление деталей машин типа валиков и кулачков со стабильной заданной чистотой поверхности - 7-8 класса.

Содержание углерода в предлагаемой стали менее 0,32 мас.% и кремния менее 0,18 мас.% ведет к снижению прочности, а выше 0,38 и 0,35 мас.% соответственно - к снижению пластичности.

Кальций (0,0025-0,0040 мас.%) вводится в сталь с целью образования в ней кальцийсодержащих включений, оказывающих смазывающее действие при высокой температуре в очаге резания.

Сера и фосфор в заявленных количествах способствуют повышению качества обрабатываемой поверхности и стойкости инструмента.

Экспериментально установлено, что совокупность заявленных признаков, в том числе соблюдение вышеуказанных зависимостей между содержанием элементов, обеспечивает достижение заявленного технического результата, заключающегося в оптимизации химического состава стали, предназначенной для изготовления изделий методом механической и термической обработки, с получением заданной структуры, способствующей повышению значений механических свойств, повышению технологичности, обрабатываемости и чистоты поверхности изделий 7-8 класса.

Примеры реализации изобретения.

Выплавку металла проводили в электропечи и получили две плавки стали следующего состава, мас.%:

Плавка 1 - углерод - 0,33; кремний - 0,20; марганец - 1,55; сера - 0,22; фосфор - 0,045; кальций - 0,0030; железо и неизбежные примеси - остальное. ΣC+Mn+Si=2,08. Mn×S=0,341. ΣS+P=0,265. ΣS+Ca=0,223.

Плавка 2 - углерод - 0,38; кремний - 0,30; марганец - 1,55; сера - 0,20; фосфор - 0,048; кальций - 0,0036; железо и неизбежные примеси - остальное. ΣC+Mn+Si=2,23. Mn×S=0,31. ΣS+P=0,248. ΣS+Ca=0,2036.

Затем проводили термическую обработку калиброванного проката ⌀13 и 18 мм - отжиг с нагрева ТВЧ.

Механические испытания на растяжение были выполнены в соответствии с требованиями ГОСТ 1497. Результаты испытаний приведены в таблице.

Таблица
Механические свойства Плавка 1 Плавка 2
Временное сопротивление разрыву, Н/мм2 680 720
Относительное удлинение, % 22,4 19,4
Твердость, НВ 197 207
Структура 6-7 8-9
Класс чистоты 6-7 7-8

Микроструктура калиброванного проката состоит из феррита, пластинчатого перлита с 10-15% зернистого перлита. Балл ферритного зерна, определенный по ГОСТ 5639-82, приведен в таблице.

Из полученного калиброванного проката методом механической обработки были изготовлены валики и кулачки распределителей зажигания автомобильных карбюраторных двигателей. Чистота поверхности изделий указана в таблице.

Из первой плавки на сто штук валиков и кулачков брак составил 3,5%. Из второй плавки на сто штук валиков и кулачков брак не обнаружен.

Таким образом, оптимальное сочетание химического состава, микроструктуры и механических свойств заявленной стали создает благоприятные условия для механической обработки, получения качественных изделий класса чистоты 7-8, повышения стойкости дорогостоящего инструмента и производительности оборудования.

1. Автоматная сталь для деталей распределителей зажигания автомобильных карбюраторных двигателей, содержащая углерод, марганец, кремний, фосфор, серу и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод 0,32-0,38
марганец 1,35-1,65
кремний 0,18-0,35
сера 0,15-0,22
фосфор 0,040-0,050
кальций 0,0025-0,0040
железо и неизбежные примеси остальное,

при этом она имеет микроструктуру, состоящую из мелкозернистого феррита с баллом действительного зерна 8-9, пластинчатого перлита и 10-15% зернистого перлита, а соотношение содержания марганца и серы составляет Mn·S≤0,345, суммарное содержание серы и фосфора составляет ΣS+P≤0,26, суммарное содержание углерода, марганца и кремния составляет ΣC+Mn+Si≤2,30 и суммарное содержание серы и кальция составляет ΣS+Ca≤0,223.

2. Деталь распределителя зажигания автомобильного карбюраторного двигателя, выполненная из автоматной стали, отличающаяся тем, что она выполнена из стали по п.1 и имеет чистоту поверхности, соответствующую 7-8 классу.

3. Деталь по п.2, отличающаяся тем, что она выполнена в виде валика распределителя зажигания автомобильного карбюраторного двигателя.

4. Деталь по п.2, отличающаяся тем, что она выполнена в виде кулачка распределителя зажигания автомобильного карбюраторного двигателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к горячештампованной микролегированной стали, используемой в автомобильной промышленности. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу жаропрочной стали, предназначенной для изготовления элементов тепловых энергоблоков, работающих при температуре до 650°С, в частности труб поверхностей нагрева пароперегревателей и паропроводов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению ковкой стали, обладающей прекрасной деформируемостью при ковке. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционным низколегированным литейным сталям, используемым для изготовления ответственных деталей машин и механизмов с толщиной стенок до 50 мм, работающих при ударных и циклических изменяющихся нагрузках и в условиях трения.

Изобретение относится к изготовлению магнитной листовой стали с высокоориентированной структурой с использованием процесса непрерывного литья плоских заготовок.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочной стали, используемой для изготовления рабочих лопаток, роторов и других деталей паровых турбин, работающих на суперсверхкритических параметрах пара.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для корпусов сосудов давления реакторов гидрокрекинга и другого нефтехимического оборудования. .

Изобретение относится к области металлургии конструкционных сталей и может быть использовано для изготовления корпусных конструкций атомных энергоустановок. .
Сталь // 2394933
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам стали, используемой в автомобильной промышленности. .
Сталь // 2394932
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам сталей, применяемых в автомобилестроении, машиностроении, судостроении. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению стальных деталей, используемых в качестве конструкционных компонентов машин
Изобретение относится к изготовлению слитков для крупных цельнокованых изделий из стали, например валов, роторов паровых турбин высокого, среднего и низкого давления, работающих в стационарных режимах при температурах до 550°С
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу конструкционной низколегированной литейной стали, используемой для изготовления ответственных деталей, работающих при циклических и изменяющихся нагрузках

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сталей, используемых для изготовления режущих инструментов
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению стали, используемой для изготовления деталей, состоящих из по меньшей мере двух частей, способных разделяться надламыванием, используемых в автомобилестроении
Сталь // 2441939
Изобретение относится к металлургии, а именно к сталям, используемым при изготовлении крупногабаритных сварных сосудов давления, например корпусов парогенераторов, гидроемкостей, компенсаторов объема, паропроводов
Сталь // 2441940
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сталей, используемых для изготовления основного оборудования атомных энергетических установок
Изобретение относится к сварке и касается состава сварочной проволоки для сварки и наплавки изделий, работающих при больших знакопеременных нагрузках и повышенных температурах, и может быть использовано для наплавки первого слоя кромок углеродистых и низколегированных сталей при выполнении разнородных сварных соединений со сталями аустенитного класса, преимущественно при изготовлении сварных конструкций атомного и энергетического машиностроения
Изобретение относится к сварке и касается состава сварочной проволоки для сварки и наплавки изделий, работающих при больших знакопеременных нагрузках и повышенных температурах, и может быть использовано для наплавки первого слоя кромок углеродистых и низколегированных сталей при выполнении разнородных сварных соединений со сталями аустенитного класса, преимущественно, при изготовлении сварных конструкций атомного и энергетического машиностроения

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокоуглеродистым хромоникелевым сплавам аустенитного класса и может быть использовано для изготовления нефтегазоперерабатывающего и химического оборудования

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу стали, используемой для изготовления деталей распределителей зажигания автомобильных карбюраторных двигателей методом механической и термической обработки

Наверх