Способ производства проката из низколегированной стали для изготовления износостойких деталей

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству листового проката из углеродистых сталей, предназначенных для изготовления износостойких деталей в машиностроении, вагоностроении. Способ производства проката из низколегированной стали для изготовления износостойких деталей включает выплавку низколегированной стали, ее разливку в сляб, нагрев сляба, проведение черновой прокатки до промежуточной толщины и чистовую прокатку. Осуществляют выплавку низколегированной стали, содержащей, мас.%: углерод 0,90-1,1, марганец 0,1-0,5, кремний 0,15-0,35, хром 0,10-0,40, никель не более 0,30, медь не более 0,30, фосфор не более 0,025, сера не более 0,020, азот не более 0,012, железо и неизбежные примеси – остальное. Чистовую прокатку завершают при температуре 860-910°C с последующим охлаждением в два этапа, причем на первом этапе охлаждение осуществляют до температуры 730÷800°С со скоростью 1÷10°С/с, а на втором этапе охлаждение осуществляют до температуры 650÷730°С со скоростью 1÷5°С/с. Далее проводят нагрев проката до температуры 750±20°C с последующим охлаждением, обеспечивающим структуру, состоящую из смеси пластинчатого перлита и зернистого перлита, при этом предел текучести проката σт составляет 290-410 МПа, а твердость проката не превышает 255НВ. Получают прокат с высокими значениями твердости и пластичности. 2 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству листового проката из углеродистых сталей, предназначенных для изготовления износостойких деталей в машиностроении, вагоностроении.

Известен способ производства высокотвердого износостойкого листового проката, включающий непрерывную разливку стали в слябы, их нагрев, многопроходную горячую прокатку листов, нагрев листа, закалку водой и отпуск, при котором осуществляют непрерывную разливку стали, содержащей, мас.%:

углерод 0,20-0,28
кремний 0,15-0,30
марганец 0,75-1,30
хром 0,30-0,65
никель 0,85-1,55
молибден 0,25-0,40
ванадий 0,02-0,06
алюминий 0,02-0,05
азот 0,001-0,010
медь 0,10-0,20
ниобий 0,002-0,060
титан 0,002-0,010
бор 0,001-0,005
сера не более 0,005
фосфор не более 0,010

железо остальное,

при этом нагрев листа под закалку ведут до температуры 930-980°С, а отпуск проводят при температуре 150-250°С (Патент РФ №2603404, МПК C21D 8/02, С22С 38/54, опубл. 27.11.2016 г.).

Недостатком описанного способа является то, что прокат в состоянии поставки потребителю обладает повышенной твердостью, что усложняет порезку и раскройку листов механическим способом. Также недостатком при производстве является повышенный расход ферросплавов, что приводит к увеличению себестоимости производства проката.

Наиболее близкой к предложенной является пружинная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, молибден, бор, железо, 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) (Патент РФ №2051198, МПК С22С 38/32, конвенционный приоритет от 20.08.1993 г.).

Высокое содержание углерода в комбинации с легированием стали молибденом и бором существенно ограничивает возможность проведения различных способов термообработки листов и, как следствие, сужает возможность изменения структуры листов и области применения проката.

Задача предлагаемого изобретения - разработать технологию получения проката для изготовления износостойких деталей с заданными характеристиками повышенной твердости при сохранении необходимой пластичности и возможности его механической обработки.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства проката из низколегированной стали для изготовления износостойких деталей, включающем выплавку низколегированной стали, ее разливку в сляб, нагрев сляба, проведение черновой прокатки до промежуточной толщины и чистовую прокатку, осуществляют выплавку низколегированной стали, содержащей, мас. %:

углерод 0,90-1,1
марганец 0,1-0,5,
кремний 0,15-0,35
хром 0,10-0,40
никель не более 0,30
медь не более 0,30
фосфор не более 0,025
серу не более 0,020
азот не более 0,012
железо и неизбежные примеси остальное,

чистовую прокатку завершают при температуре 860-910°C с последующим охлаждением в два этапа, причем на первом этапе охлаждение осуществляют до температуры 730÷800°С со скоростью 1÷10°С/с, а на втором этапе охлаждение осуществляют до температуры 650÷730°С со скоростью 1÷5°С/с, далее проводят нагрев проката до температуры 750±20°C с последующим охлаждением, обеспечивающим структуру, состоящую из смеси пластинчатого перлита и зернистого перлита, при этом предел текучести проката σт составляет 290-410 МПа, а твердость проката не превышает 255НВ.

Сущность изобретения состоит в том, что конечные механические и функциональные свойства конструкционного проката определяются как химическим составом стали, из которой его получают, так и температурными режимами чистовой прокатки, последующими режимами охлаждения и термообработки с целью получения заданной структуры.

В процессе проведения экспериментальных исследований осуществляли варьирование всех значимых факторов, добиваясь стабильного получения заданного уровня твердости конструкционного проката при сохранении достаточно высоких показателей пластичности и возможности механической обработки проката, которая определяется твердостью проката в состоянии поставки. Для качественной механической обработки заготовок твердость проката не должна превышать 255НВ.

Содержание углерода в стали предложенного состава определяет ее прочностные свойства. Снижение содержания углерода менее 0,9% приводит к падению прочности ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода сверх 1,1% ухудшает пластичность стали.

Марганец введен для повышения прочности стали, связывания примесной серы в сульфиды. При содержании марганца менее 0,1% снижается прочность стали, что приводит к увеличению отбраковки. Повышение концентрации марганца сверх 0,5% ухудшает пластичность стали.

Кремний раскисляет и упрочняет сталь, повышает ее упругие свойства. При содержании кремния менее 0,15% прочность стали недостаточна. Увеличение содержания кремния более 0,35% приводит к возрастанию количества силикатных неметаллических включений, охрупчивает сталь, ухудшает ее пластичность.

Хром оказывает существенное влияние на прокаливаемость проката, при содержании хрома менее 0,1% снижается твердость деталей после закалки, при содержании хрома более 0,4% снижаются вязко пластичные характеристики, что может привести к разрушению деталей в процессе эксплуатации.

Никель и медь специально в сталь не вводятся, а вносятся в сталь как примесь с шихтой, при содержании никеля и меди более 0,30% имеет место охрупчивание проката. Содержание никеля и меди регулируют путем подбора определенного состава шихты с содержанием заданных элементов.

Фосфор и сера являются вредными примесями, при их содержании более 0,025% и 0,020% соответственно существенно снижается пластичность металла, повышается красноломкость, что может привести к разрушению проката в процессе горячей прокатке и поломкам оборудования.

Азот является примесным элементом, повышение концентрации азота сверх 0,012% приводит к снижению пластичности проката, что недопустимо.

Оптимальный комплекс механических характеристик обеспечивается при температуре завершения чистовой прокатки в диапазоне 860÷910°С, с последующим охлаждением полос (листов) в два этапа. На первом этапе охлаждение осуществляют до температуры 730-800°С со скоростью охлаждения 1-10°С/с, а на втором этапе охлаждение осуществляют до температуры 650-730°С со скоростью 1÷5°С/с, далее проводят нагрев проката до температуры 750±20°C с последующим охлаждением в штабеле (рулоне).

Охлаждение до температуры 650÷730°С определяет перлитную структуру проката, далее охлаждение в штабеле снимает внутренние напряжения в прокате и предотвращает сколы и выкрошки с поверхности листов. Регламентированная температура смотки полос в сочетании с температурой завершения чистовой прокатки позволяет начинать охлаждение с одного и того же структурного состояния полосы с минимизированным влиянием химического состава.

Прокат имеет структуру, состоящую из смеси пластинчатого перлита и зернистого перлита, при этом предел текучести проката σт составляет 290-410 МПа, а твердость проката не превышает 255НВ.

Пример осуществления способа.

В электропечи выплавляли сталь с химическим составом (таблица 1), разливали на прямолинейных установках непрерывной разливки, нагревали в методической печи до температуры 1240°С, прокатывали на стане НШС 2000.

Завершение чистовой прокатки осуществляли при температуре 860-910°C с последующим охлаждением в два этапа. На первом этапе охлаждение осуществляли до температуры 730÷800°С со скоростью охлаждения 1÷10°С/с, а на втором этапе охлаждение осуществляли до температуры 650÷730°С со скоростью охлаждения 1÷5°С/с.

После полного охлаждения прокат нагревали до температуры 750°C с последующим охлаждением, при этом прокат приобретал структуру, состоящую из смеси пластинчатого перлита и зернистого перлита, твердость проката при этом не превышала 255НВ, предел текучести составлял не более 410 МПа, что обеспечивало возможность механической обработки проката в перспективе.

Испытания проката производили в соответствии со следующими условиями:

- оценка микроструктуры в соответствии с ГОСТ 8233;

- определение твердости в соответствии с ГОСТ 9012;

- испытание прочностных характеристик по ГОСТ 1497.

Результаты испытаний показали, что в листовой стали, полученной по предложенному способу (варианты №2-5, таблица 2), достигается сочетание наиболее высоких прочностных и пластических свойств.

В случаях запредельных значений заявленных параметров (варианты №1 и №6), а также при использовании способа-прототипа не обеспечивается заданный комплекс механических свойств.

Таким образом, применение заявленного способа обеспечивает достижение требуемого результата - получение проката для изготовления износостойких деталей с заданными характеристиками повышенной твердости при сохранении необходимой пластичности и возможности производить его механическую обработку.

Способ производства проката из низколегированной стали для изготовления износостойких деталей, включающий выплавку низколегированной стали, ее разливку в сляб, нагрев сляба, проведение черновой прокатки до промежуточной толщины и чистовую прокатку, отличающийся тем, что осуществляют выплавку низколегированной стали, содержащей, мас.%:

углерод 0,90-1,1
марганец 0,1-0,5,
кремний 0,15-0,35
хром 0,10-0,40
никель не более 0,30
медь не более 0,30
фосфор не более 0,025
сера не более 0,020
азот не более 0,012
железо и неизбежные примеси остальное,

чистовую прокатку завершают при температуре 860-910°C с последующим охлаждением в два этапа, причем на первом этапе охлаждение осуществляют до температуры 730÷800°С со скоростью 1÷10°С/с, а на втором этапе охлаждение осуществляют до температуры 650÷730°С со скоростью 1÷5°С/с, далее проводят нагрев проката до температуры 750±20°C с последующим охлаждением, обеспечивающим структуру, состоящую из смеси пластинчатого перлита и зернистого перлита, при этом предел текучести проката σт составляет 290-410 МПа, а твердость проката не превышает 255НВ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к теплопроводному поршневому кольцу для двигателя внутреннего сгорания. Поршневое кольцо содержит Mn-Cr-ую сталь в качестве основного материала и слой твердой пленки износостойкого покрытия на наружной окружной поверхности, причем Mn-Cr-ая сталь включает, в мас.%: С от 0,52 до 0,65, Si от 0,15 до 0,35, Mn от 0,60 до 1,00, Cr от 0,60 до 1,00, Р 0,04 или менее, S 0,04 или менее, небольшое количество компонентов Al, Ni и Cu (суммарное содержание) в диапазоне от 0,05 до 3,0 мас.%, при этом содержание каждого из компонентов Al, Ni и Cu составляет от 0,01 до 1,0, остальное – Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сталей. Может использоваться для изготовления ювелирных изделий, преимущественно серег и брошей.

Изобретение относится к производству толстых листов из кремнемарганцовистой стали на реверсивных станах. Для обеспечения относительного сужения при испытании на растяжение в направлении толщины не менее 35% для изготовления сварных металлоконструкций используют непрерывнолитую заготовку толщиной не менее 250 мм из стали, содержащей, мас.%: 0,09-0,12 C, 0,50-0,65 Si, 1,30-1,70 Mn, Cr≤0,10, Ni≤0,30, Cu≤0,10, Ti≤0,03, N≤0,008, Al≤0,05, S≤0,010, P≤0,018, Fe - остальное, при этом аустенизацию непрерывнолитой заготовки производят до температуры 1190-1210°C, чистовую прокатку ведут с суммарным обжатием не менее 30% и единичными обжатиями не менее 7%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению фольги из нержавеющей ферритной стали, используемой для формирования подложки катализатора установки очистки выхлопных газов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к пружинно-рессорным сталям, используемым для изготовления винтовых пружин с диаметром прутков от 24 до менее 27 мм для подвижного состава железнодорожного транспорта.

Изобретение относится к высокопрочной высокопластичной легированной стали и изделиям, изготавливаемым из нее. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: С 0,30-0,47, Mn 0,8-1,3, Si 1,5-2,5, Cr 1,5-2,5, Ni 3,0-5,0, Mo+½W 0,7-0,9, Cu 0,70-0,90, Со до 0,01, V+(5/9)×Nb 0,10-0,25, Ti до 0,005, Al до 0,015, Fe и примеси остальное.
Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к производству толстых листов из низколегированной стали. Для повышения коррозионной стойкости в водородных и сероводородных средах, а также сопротивляемости к хрупкому разрушению при температуре до -10°C непрерывнолитую заготовку получают из стали со следующим соотношением элементов, мас.%: C=0,035-0,070, Si=0,10-0,25, Mn=1,05-1,40, Cr≤0,l, Ni=0,38-0,45, Cu=0,20-0,35, Mo=0,14-0,20, Al=0,02-0,05, (Ti+V+Nb)=0,07-0,11, Fe и примеси - остальное, при этом углеродный эквивалент составляет Cэ≤0,42%, коэффициент трещиностойкости - Pcm≤0,22%.

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.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве холоднокатаной ленты из низкоуглеродистых марок стали, применяемой для холодной вырубки.

Изобретение относится к прокатному производству, в частности производству листового проката для изготовления электросварных труб. .

Изобретение относится к способу изготовления листовой стали, полученной из стали, имеющей химический состав, содержащий в массовых процентах: 0,1≤С≤0,4, 4,5≤Mn≤5,5, 1≤Si≤3, 0,2≤Mo≤0,5, остальное представляет собой Fe и неизбежные примеси, а также к листовой стали.

Изобретение относится к способу изготовления листовой стали, полученной из стали, имеющей химический состав, содержащий в массовых процентах: 0,1≤С≤0,4, 4,5≤Mn≤5,5, 1≤Si≤3, 0,2≤Mo≤0,5, остальное представляет собой Fe и неизбежные примеси, а также к листовой стали.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочной толстолистовой стали, имеющей толщину 38 мм или более, для изготовления конструкционных труб. Сталь имеет химический состав, содержащий в мас.%: С: от 0,030 до 0,100, Si: от 0,01 до 0,50, Mn: от 1,50 до 2,50, Al: 0,080 и менее, Мо: от 0,05 до 0,50, Ti: от 0,005 до 0,025, Nb: от 0,005 до 0,080, N: от 0,001 до 0,010, O: 0,0050 и менее, Р: 0,010 и менее, S: 0,0010 и менее, Fe и неизбежные примеси - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству листового проката из конструкционных сталей северного исполнения. Для повышения хладостойкости и трещиностойкости при сохранении достаточного уровня прочностных и пластических свойств в прокате выплавляют сталь, содержащую, мас.%: углерод 0,09-0,13, марганец 1,40-1,60, кремний 0,50-0,70, алюминий 0,025-0,090, хром 0,03-0,10, никель (0,02-0,10, медь 0,03-0,10, молибден 0,002-0,050, титан 0,004-0,025, ниобий 0,001-0,01, ванадий 0,003-0,010, азот 0,001-0,008, сера 0,001-0,005, фосфор 0,003-0,016, кальций 0,0001-0,01, железо – остальное, при этом по первому варианту способа предварительную деформацию с регламентированными обжатиями проводят при температуре 950-1100°С, а окончательную деформацию осуществляют при температуре 880-760°С, далее листовой прокат замедленно охлаждают в штабеле и на воздухе до температуры окружающей среды.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению отожженного холоднокатаного стального листа с прочностью более 900 МПа, пределом текучести более 700 МПа и однородным удлинением более 12%, используемого для изготовления деталей транспортных средств.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано для получения рулонного проката для изготовления нефтепроводных труб группы Кс по ГОСТ 52203-04 без дополнительной термообработки.

Изобретение относится к области металлургии. Для получения листового проката категории прочности 345 с соотношением предела текучести к временному сопротивлению не более 0,75, используемого при строительстве резервуаров для хранения нефтепродуктов, выплавляют сталь, содержащую, мас.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству на реверсивном толстолистовом стане горячекатаного проката толщиной до 40 мм для магистральных труб.

Изобретение относится к области производства высокопрочных сталей улучшенной свариваемости для применения в судостроении, строительстве морских сооружений, транспортном и тяжелом машиностроении и др.
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее, для получения рулонного полосового проката с низкой скоростью коррозии при сохранении уровня прочностных и пластических характеристик, соответствующего категории прочности К52, осуществляют аустенизацию заготовки при 1200-1280°С, черновую прокатку до толщины промежуточного подката, чистовую прокатку с регламентированной температурой конца прокатки и ламинарное охлаждение водой до температуры смотки в рулон, при этом заготовку получают из стали, содержащей мас.%: углерод 0,04-0,07, марганец 0,4-0,9, кремний 0,1-0,4, хром 0,2-0,7, медь 0,3-0,6, никель 0,15-0,60, алюминий не более 0,03, молибден не более 0,08, сера не более 0,003, фосфор не более 0,015, при выполнении соотношения Nb+V+Ti≤0,15, остальное – железо и неизбежные примеси, аустенизацию осуществляют с выдержкой не менее 3 часов, черновую прокатку заготовки производят при величине единичного относительного обжатия в первом проходе не менее 30% и не менее 20% в последнем проходе с обеспечением толщины подката, равной 5,5-7,5 толщины готовой полосы, а чистовую прокатку производят при величине единичного относительного обжатия в первом проходе не менее 30% и не более 10% в последнем проходе, причем температуру конца чистовой прокатки устанавливают из соотношения Ткп=800*К, °С, где К - эмпирический коэффициент, составляющий К=1,02-1,15, а смотку полосы в рулон производят в диапазоне температур 585-670°С.

Изобретение относится к области металлургии. Для быстрого определения доли ферритной фазы в стальной полосе (2) в режиме онлайн способ содержит следующие этапы: измерение ширины w1 и температуры T1 стальной полосы (2), причем стальная полоса (2) во время измерений имеет долю ферритной фазы, нагрев или охлаждение стальной полосы (2), причем в стальной полосе (2) при нагреве по меньшей мере частично происходит фазовое превращение из ферритного состояния в аустенитное состояние и при охлаждении по меньшей мере частично происходит фазовое превращение из аустенитного состояния в ферритное состояние , измерение ширины w и температуры T по меньшей мере частично превращенной стальной полосы (2) и определение доли ферритной фазы по формуле (I), причем Т0 является эталонной температурой типично 20°С и и являются линейными коэффициентами теплового расширения феррита и аустенита. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству листового проката из углеродистых сталей, предназначенных для изготовления износостойких деталей в машиностроении, вагоностроении. Способ производства проката из низколегированной стали для изготовления износостойких деталей включает выплавку низколегированной стали, ее разливку в сляб, нагрев сляба, проведение черновой прокатки до промежуточной толщины и чистовую прокатку. Осуществляют выплавку низколегированной стали, содержащей, мас.: углерод 0,90-1,1, марганец 0,1-0,5, кремний 0,15-0,35, хром 0,10-0,40, никель не более 0,30, медь не более 0,30, фосфор не более 0,025, сера не более 0,020, азот не более 0,012, железо и неизбежные примеси – остальное. Чистовую прокатку завершают при температуре 860-910°C с последующим охлаждением в два этапа, причем на первом этапе охлаждение осуществляют до температуры 730÷800°С со скоростью 1÷10°Сс, а на втором этапе охлаждение осуществляют до температуры 650÷730°С со скоростью 1÷5°Сс. Далее проводят нагрев проката до температуры 750±20°C с последующим охлаждением, обеспечивающим структуру, состоящую из смеси пластинчатого перлита и зернистого перлита, при этом предел текучести проката σт составляет 290-410 МПа, а твердость проката не превышает 255НВ. Получают прокат с высокими значениями твердости и пластичности. 2 табл.

Наверх