Сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высококачественным легированным конструкционным сталям, применяемым для изготовления силовых деталей, шестерен и валов, поверхности которых упрочняют азотированием. Сталь содержит, в мас.%: углерод 0,33-0,40, марганец 0,25-0,50, кремний 0,17-0,25, хром 1,20-1,50, никель 3,20-3,50, молибден 0,35-0,45, ванадий 0,10-0,15, церий 0,007-0,009, лантан 0,001-0,005, алюминий 0,02-0,05, кальций 0,002-0,005, медь ≤0,20, серу ≤0,005, фосфор ≤0,005, железо остальное. Отношение содержания кальция к содержанию алюминия составляет 0,13-0,15. Снижается склонность стали к образованию трещин при ковке, повышается ее прокаливаемость, увеличивается твердость азотированного слоя при увеличении его толщины и при снижении хрупкости. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к высококачественным легированным конструкционным сталям, и может найти применение для изготовления силовых деталей и шестерен, валов, поверхности которых упрочняют азотированием.

Известна высококачественная легированная конструкционная сталь 38ХН3МФА, упрочняемая азотированием, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, медь, серу, фосфор и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,33-0,40; кремний 0,17-0,37; марганец 0,25-0,50; хром 1,20-1,50; никель 3,00-3,50; молибден 0,35-0,45; ванадий 0,10-0,18; медь ≤0,30; сера ≤0,025; фосфор ≤0,025, железо остальное.

(ГОСТ 4543-71 «Прокат из легированной конструкционной стали», утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18.06.71 №1148, М., ИПК Издательство стандартов, 1996)

Недостатками известной стали, снижающими эксплуатационную надежность изделий - азотируемых тяжелонагруженных шестерен и валов, являются повышенная склонность к образованию трещин при ковке, недостаточная износостойкость азотированного слоя, повышенная хрупкость азотированного слоя, снижающая ресурс изделий.

Наиболее близкой по технической сущности является сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, ниобий, церий, лантан, неодим и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,14-0,21; марганец 0,4-0,7; кремний 0,6-0,9; хром 2,6-3,0; никель 1,0-1,5; молибден 0,4-0,6; вольфрам 1,0-1,4; ванадий 0,35-0,55; ниобий 0,08-0,22; церий 0,01-0,05; лантан 0,01-0,03; неодим 0,01-0,03 и железо остальное. Известную сталь используют для изготовления силовых деталей - шестерен, валов, поверхности которых упрочняют азотированием.

(RU 2094520, С22С 38/48, опубликовано 27.10.1997)

Недостатками известной стали являются высокая склонность к образованию трещин при ковке, высокая хрупкость азотированного слоя и малая его глубина, снижающая эксплуатационную надежность высоконагруженных деталей.

Задачей и техническим результатом изобретения является снижение склонности стали к образованию трещин при ковке, повышение ее прокаливаемости, увеличение твердости азотированного слоя, увеличение его толщины при снижении хрупкости.

Технический результат достигается тем, что сталь содержит углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, церий, лантан, алюминий, кальций, медь, серу, фосфор и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,33-0,40
Марганец 0,25-0,50
Кремний 0,17-0,25
Хром 1,20-1,50
Никель 3,20-3,50
Молибден 0,35-0,45
Ванадий 0,10-0,15
Церий 0,007-0,009
Лантан 0,001-0,005
Алюминий 0,02-0,05
Кальций 0,002-0,005
Медь ≤0,20
Сера ≤0,005
Фосфор ≤0,005
Железо Остальное,

при отношении содержания кальция к содержанию алюминия 0,13-0,15.

Технический результат также достигается тем, что отношение суммарного содержания никеля и молибдена к содержанию марганца составляет 8-10.

Содержание серы менее 0,005 мас.%, фосфора до 0,005 мас.%, алюминия 0,02-0,05 мас.% и кальция 0,002-0,005 мас.% при отношении содержания кальция к содержанию алюминия 0,13-0,15 до минимума снижает количество неметаллических включений в стали, повышает пластичность стали, стабильность свойств, износостойкость и толщину азотированного поверхностного слоя.

Кроме того, введение алюминия и кальция в заявленных пределах повышает технологическую прочность поковок, повышает концентрацию азота в азотированном слое, что способствует увеличению его глубины и твердости, усиливает эффект легирования редкоземельными элементами: церием, лантаном и неодимом.

Ограничение содержания меди до 0,2 мас.% обеспечивает уменьшение склонности стали к образованию трещин при ковке, а также глубины азотированного слоя.

Поддержание отношения содержания кальция к содержанию алюминия 0,13-0,15 и отношения суммарного содержания никеля и молибдена к содержанию марганца 8-10 обеспечивает более упорядоченную и стабильную структуру азотированного слоя, снижает его хрупкость.

Достижение поставленного технического результата иллюстрируется данными, представленными в таблицах 1-3.

Азотирование поверхности стали проводили стандартным методом в многокомпонентной газовой среде при температуре 570°C в течение 32 часов.

Из представленных материалов следует, что сталь по изобретению обеспечивает достижение поставленного технического результата: снижение склонности стали к образованию трещин при ковке, повышение ее прокаливаемости, увеличение твердости азотированного слоя, увеличение его толщины при снижении хрупкости.

Таблица 1
Химический состав заявляемой стали опытных плавок (№1-4)
Сталь Номер плавки
Компоненты 1 2 3 4
C 0,35 0,37 0,39 0,40
Si 0,18 0,20 0,22 0,25
Mn 0,27 0,29 0,38 0,47
Cr 1,19 1,28 1,33 1,48
Ni 3,21 3,39 3,43 3,50
Mo 0,36 0,39 0,42 0,45
V 0,10 0,13 0,14 0,15
Cu 0,10 0,17 0,19 0,16
Al 0,02 0,04 0,03 0,05
Ca 0,002 0,005 0,004 0,003
Ce 0,008 0,010 0,013 0,015
La 0,003 0,004 0,003 0,005
S 0,004 0,005 0,004 0,005
P 0,005 0,004 0,003 0,005
Fe ост. Ост. Ост. Ост.
Таблица 2
Балл неметаллических включений и технологичность при ковке отливок
Балл неметаллических включений (ГОСТ 1778-70), метод Ш4 Количество трещин на поверхности поковки *)
Сталь
Известная сталь С-4, ОС-4 4, глубиной 0,4
№1 С-1, ОС-2 -
Плавки №2 С-2, ОС-2 1, глубиной 0,1
№3 С-1, ОС-1 -
№4 С-1, ОС-2 1, глубиной 0,1
*) - Кубики стали размером 200×200×200 мм
Таблица 3
Твердость, хрупкость и глубина азотированного слоя
Твердость азотированного слоя, HV Степень хрупкости азотированного слоя (по характеру отпечатка HV) Глубина азотированного слоя, мм
Сталь
Известная сталь 900-1000 Слегка хрупкий 0,10-0,20
№1 1100-1200 Нехрупкий 0,25-0,35
Плавки №2 1100-1200 Нехрупкий 0,25-0,35
№3 1200-1250 Нехрупкий 0,35-0,40
№4 1200-1250 Нехрупкий 0,25-0,35

1. Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, церий, лантан и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминий, кальций, медь, серу и фосфор, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод 0,33-0,40
марганец 0,25-0,50
кремний 0,17-0,25
хром 1,20-1,50
никель 3,20-3,50
молибден 0,35-0,45
ванадий 0,10-0,15
церий 0,007-0,009
лантан 0,001-0,005
алюминий 0,02-0,05
кальций 0,002-0,005
медь ≤0,20
сера ≤0,005
фосфор ≤0,005
железо остальное,

при этом отношение содержания кальция к содержанию алюминия составляет 0,13-0,15.

2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что отношение суммарного содержания никеля и молибдена к содержанию марганца составляет 8-10.



 

Похожие патенты:

Высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности стальной лист, высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности холоднокатаный стальной лист, высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности оцинкованный стальной лист, высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности оцинкованный погружением стальной лист, высокопрочный с высоким отношением предела текучести к пределу прочности отожженный оцинкованный погружением стальной лист, способ изготовления высокопрочного с высоким отношением предела текучести к пределу прочности холоднокатаного стального листа, способ изготовления высокопрочного с высоким отношением предела текучести к пределу прочности оцинкованного погружением стального листа и способ изготовления высокопрочного с высоким отношением предела текучести к пределу прочности отожженного оцинкованного погружением стального листа // 2531216
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочному стальному листу, имеющему отношение предела текучести к пределу прочности 0,6 или более. Лист выполнен из стали следующего состава, в мас.%: 0,03-0,20% С, 1,0% или менее Si, от более 1,5 до 3,0% Mn, 0,10% или меньше Р, 0,05% или менее S, 0,10% или менее Аl, 0,010% или менее N, один или несколько видов элементов, выбранных из Ti, Nb и V, общее содержание которых составляет 0,010-1,000%, 0,001-0,01 Ta, остальное Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционным комплекснолегированным высокопрочным сталям, закаливающимся на воздухе, и может быть использовано при производстве осесимметричных деталей, работающих под давлением.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным конструкционным сталям, закаливающимся преимущественно на воздухе, используемым для изготовления осесимметричных корпусных деталей.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано для получения свариваемых штрипсов категории прочности X100 по стандарту API 5L-04, используемых при строительстве магистральных нефтегазопроводов высокого давления.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали, используемой для изготовления деталей режущих инструментов. Сталь содержит, в мас.%: от 0,28 до 0,5 С, от 0,10 до 1,5 Si, от 1,0 до 2,0 Mn, максимум 0,2 S, от 1,5 до 4 Cr, от 3,0 до 5 Ni, от 0,7 до 1,0 Mo, от 0,6 до 1,0 V, от следовых количеств до общего максимального содержания 0,4% мас.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству крупного горячекатаного сортового и фасонного проката из низкоуглеродистой низколегированной стали.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении сварных конструкций из двухслойного проката, длительно эксплуатирующихся при отрицательных температурах в условиях интенсивного механического, коррозионно-эрозионного воздействия мощных ледовых полей и морской воды, в частности корпусов атомных ледоколов, судов ледового плавания, морских ледостойких стационарных и плавучих платформ для добычи углеводородов на арктическом шельфе.

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно для получения штрипсов, используемых при строительстве магистральных нефтегазопроводов в районах Крайнего Севера.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению бейнитной стали, используемой для изготовления, в частности, брони. .
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к стали, используемой для изготовления железнодорожных рельсов, а также рельсов для метрополитена. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к двухслойному листовому прокату толщиной 10-50 мм, состоящему из слоя износостойкой стали и слоя свариваемой стали, для изготовления сварных конструкций, подвергающихся ударно-абразивному износу и работающих при температуре до -40°C. Износостойкая сталь содержит, в мас.%: углерод 0,25-1,2, кремний 0,2-1,8, марганец 0,3-2,0, фосфор не более 0,025, сера не более 0,025, хром 0,3-6,5, никель 0,03-2,0, один или несколько элементов из группы: молибден 0,2-1,5, вольфрам 0,5-1,5, медь 0,05-0,4, ниобий 0,01-0,1 и ванадий 0,02-0,7, железо и неизбежные примеси - остальное. Свариваемая сталь содержит, в мас.%: углерод 0,002-0,3, кремний 0,10-0,6, марганец 0,4-1,8, фосфор не более 0,02, сера не более 0,01, хром 0,01-0,4, никель 0,01-0,5, один или несколько элементов из группы: медь 0,01-0,4, молибден 0,01-0,1, ниобий 0,01-0,1 и ванадий 0,02-0,1, железо и неизбежные примеси - остальное. Углеродный эквивалент свариваемой стали составляет не более 0,45, толщина слоя износостойкой стали составляет 10-40% или 60-90% от общей толщины проката, а прочность сцепления слоев составляет не менее 450 Н/мм2. После термической обработки изделия из проката при оптимальном расходе легирующих элементов обладают высокой износостойкостью, твердостью не менее 500 HBW, высокой прочностью слоя из свариваемой стали с пределом текучести не менее 500 МПа, в сочетании с хорошей свариваемостью и ударной вязкостью на остром надрезе при температуре до -40°C не менее 30 Дж/см2. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к горячедеформированным насосно-компрессорным трубам и муфтам к ним, изготавливаемым из конструкционных сталей. Сталь содержит углерод, марганец, кремний, хром, медь, никель, ванадий, железо и неизбежные примеси при следующем содержании компонентов, мас.%: углерод 0,37-0,41, марганец 1,00-1,30, кремний 0,40-0,70, медь 0,10-0,30, никель 0,05-0,30, хром 0,05-0,30, ванадий 0,04-0,08, железо и неизбежные примеси - остальное. Обеспечиваются требуемые механические свойства труб после горячей деформации, а именно: временное сопротивление не менее 700 Н/мм2, предел текучести не менее 500 Н/мм2, относительное удлинение не менее 17% и ударная вязкость KCU+20°C не менее 100 Дж/мм2. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве толстолистового проката из стали высокой прочности, хладостойкости и улучшенной свариваемости для применения в судостроении, топливно-энергетическом комплексе, транспортном и тяжелом машиностроении, мостостроении. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,07-0,11, кремний 0,15-0,40, марганец 0,30-0,60, хром 0,30-0,70, никель 1,80-2,20, медь 0,40-0,70, молибден 0,25-0,35, ванадий 0,03-0,06, алюминий 0,01-0,05, кальций 0,001-0,005, сера 0,001-0,005, фосфор 0,001-0,010, мышьяк 0,001-0,006, олово 0,001-0,010, свинец 0,001-0,004, цинк 0,001-0,012, железо - остальное. Суммарное содержание мышьяка, олова, свинца и цинка составляет не более 0,020 мас.%, а величина коэффициента трещиностойкости при сварке Pсм не превышает 0,27%. Сталь обладает высокой прочностью с гарантированной величиной предела текучести 590 МПа и имеет высокую хладостойкость при температурах до минус 80°C. 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению труб для добычи нефти и газа, которые могут эксплуатироваться как в обычных условиях, так и в условиях коррозионного воздействия со стороны добываемого флюида в присутствии сероводорода (H2S) и углекислого газа (CO2). Труба изготовлена из стали, содержащей, мас.%: углерод 0,21-0,28, кремний 0,15-0,45, марганец 0,50-0,95, хром 0,80-1,30, молибден 0,25-0,45, никель не более 0,50, медь не более 0,30, алюминий 0,015-0,050, сера не более 0,010, фосфор не более 0,015, азот не более 0,012, ванадий 0,03-0,08 или бор 0,001-0,004 и титан не более 0,045, железо и неизбежные примеси остальное. Достигается требуемая коррозионная стойкость труб в средах, содержащих сероводород и углекислый газ, при обеспечении предела прочности не менее 655 МПа и предела текучести от 552 до 826 МПа. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным коррозионностойким сталям переходного класса, используемым для изготовления высоконагруженных деталей и конструкций в машиностроении и судостроении, работающих в условиях воздействия коррозионной среды. Сталь содержит в мас.%: углерод 0,12-0,35, азот 0,11-0,21, хром 14,0-15,0, никель 2,5-3,5, марганец 0,5-1,5, молибден 1,2-1,7, кремний 0,2-0,6, медь 1,5-2,0, ванадий 0,05-0,10, кальций 0,005-0,050, церий 0,005-0,030, иттрий 0,005-0,030, лантан 0,005-0,030, барий 0,005-0,020, железо - остальное. Обеспечивается высокий уровень механических и коррозионных свойств. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу конструкционной стали повышенной прочности и трещиностойкости, используемой для изготовления высоконагруженных бандажей колес тягового подвижного состава железных дорог. Сталь содержит следующие компоненты, мас.%: углерод 0,35-0,50, кремний 0,23-0,47, марганец 0,65-0,95, хром 0,63-0,87, никель 1,85-2,15, молибден 0,14-0,27, ванадий 0,06-0,20, железо остальное. Повышаются временное сопротивление разрыву, твердость, ударная вязкость и трещиностойкость, а также износостойкость и контактно-усталостная выносливость стали. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам высокопрочных коррозионно-стойких сталей, используемых для изготовления высоконагруженных деталей и конструкций в машиностроении, судостроении, авиации и железнодорожном транспорте. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,01-0,04, кремний 0,10-0,80, марганец 0,50-1,50, хром 14,0-16,0, никель 3,0-5,0, азот 0,1-0,2, медь от более 0,5 до 2,5, ванадий 0,02-0,20, кальций от более 0,005 до 0,030, железо и примеси - остальное. Отношение содержания углерода к содержанию азота составляет 0,2 или менее. Сталь обладает высокими пределом текучести и пределом прочности при сохранении высокой пластичности и ударной вязкости. 2 табл.
Наверх