Сталь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЯЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

1 !

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 200778 (21) 2647870/22-02 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 1,50480 Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 20 . 04 . 80

Я. Е .. Гольдштейн, A. Л. Старикова, A. Д. Горячев, В. П. Алферов, Ю. П. Воробьев, Г. В. Лебедева, А. A. Тепляков, Б . Л. Магарилло, П. П. Евстрафьев, M. Е. Минченко и С. В ° Ясногородская (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский институт металлургии и Производственное объединение Кировский завод (71) Заявители (54) СТАЛЬ

Изобретение относится к металлургии,. а именно к высокопрочным конструкционным сталям, подвергаемым химико-термической обработке и прйменя-, емым для изготовления тяжелонагружен ных деталей, в частности зубчатых колес.

Наиболее близкой к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь, содержащвая вес. Ъ:

Углерод О, 15-0, 25

Марганец 0,4 -1,5

Кремний 0,5 -2,5

Хром 0,5 -1,5 15

Никель 0 5 -1,5

Молибден О, 15-0, 30

Железо .Остальное (1).

Недостатком этой стали является низкий комплекс механических свойств .

Цель изобретения — повышение комплекса механических свойств стали.

Для достижения цели, сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, I хром, никель и железо дополнительно содержит бор, титан, кальций и алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Углерод О, 16 -0,26

Марга-н ец 0,8 -1,2

Кремний 0,38 — 0,7

Хром 1,2 -1,6

Никель 1,21 -1,6

Бор О, 0005-0, 003

Титан 0,03 -0,08

Кальций 0 002 0 008

Алюминий 0,010 -0,030

Железо Остальное

В качестве примесей сталь может содержать серу О, 015-0, 05 вес,в.

Особенности структуры и свойств предлагаемой и известной сталей получают на материале плавок, химический состав которых приведен в табл.

1 (Р 1, 2 — ; Ф 3— известная сталь).

727707

Т а б л и ц а l вес.Ъ

Плав

Ti Ca S

1,23 0,0005 0,030 0,002 0,015 0,012

1 I

1,58 0,003 0,075 0,005 0,060 0,028

3 О, 20 0,61 1,5 1,07 0,54

0,028

0,22

Металл выплавляют в индукционных электропечах по действующим технологическим инструкциям. Окончательное раскисление производят алюминием в количестве 0,5 кг/т и силикокальцием

1,2 кг/т. Ферротитан и ферробор вводят при разливке по расчету на 0,08% . титана и на 0,003% бора. Опытные слитки прокатывают на станине 250/105х х 350 на разные профили.

Прокаливаемость всех исследованных плавок определяют по ГОСТ 5657-69.$5

Прокаливаемость предлагаемой стали значительйо выше, чем известной стали.

Механические свойства сТали испытывают после термообработки, харак- ЗО

Таблица 2 ие .свойства носител е удлин е 0, тель ние

Ъ рная вяэть, гм/см

122 — 124, 13 — 14

140 — 143

58 - 62

12 — 13, 2

56-58

131 — 136

156 — 162

12 — 13

9,5 — 10,2

3 119 — 112 101 — 110

11 — 12

50 — 54

7,2 — 8,2

Склонность стали к хладноломкости оценивают методом испытаний ударных образцов в интервале температур от

+20 до -100 С.

Порог хладноломкости предлагаемой стали определяют при температуре

-60-800С а известной стали — при температуре +20 С. Величина ударной вязкости при температуре -100 С предлагаемой стали с(Н 7 кгм/см, в то время как для известной стали 0н 3,84,7 кгм/см .

Усталостную прочность при изгибе испытывают на образцах на машине ти- Я па МУИ при 6 000 об/мин на базе 10 млн. циклов по ГОСТ 2860-65 после термообработки, принятой для сердцевины шестерен,. и после химико-термической обработки. 65

/Т а бл и ц а 3

Стал

Предлагаемая

56-58

108-110

Известная

46-52

68- 74

1 0,17 0,83 0,4 1,25

2 0,26 1,18 0,671,6 терной для сердцевины шестерен: ложной цементации при 930ОС в течение

l5 ч, закалки с температуры 840 С в масле и низкого отпуска при 200 С.

С целью определения влияния массы закаливаемого образца на прочностные свойства и на пластичность термической обработке подвергают заготовки различных размеров (15 х 15 х 60 мм;

25 х 25 х 100. мм; 60 х 60 х 150 мм).

Результаты испытаний механических. свойств предлагаемой и известной сталей, подвергнутых термической обработке s масле (заготовки размером 60 х х 60 х 150 мм), приведены в табл. 2.

Полученные значения пределов усталости приведены в табл. 3.

727707

Формула изобретения ред ой ой би

Предлагаемая

182

Известная

124

Составитель С. Деркачева

Редактор H. Корченко Техред M.Ïåòêa Корректор О. Ковинская

Тираж 694 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1080/27

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Цементуемость предлагаемой и Известной сталей изучают после газовой цементации в производственных условно

° Ф ях при 930 С в течение 14 ч на глубину слоя 1,4-1,9 мм, принятую для крупномодульных зубчатых колес тракторов.

Была установлена недопустимо высокая склонность известной стали к обезуглероживанию цементованной поверхности, связанная с. высоким содержанием в ней кремния. 1Î

Испытания иэгибной усталостной прочности и контактной выносливости опытных зубчатых колес иэ сопоставля. емых марок стали проводят.на стенде с замкнутым контуром . Зубчатые колеса из предлагаемой стали имеют глубину цементованного слоя 1,5-1,7 мм при твердости поверхности HRC 59-63 ед., а сердцевины HRC 38-41 ед. Твердость цементованных и закаленных деталей из известной стали HRC 49- 54 ед. для 20 поверхности и HRC 28-34 ед. для сердцевины.

Результаты испытаний приведены в табл. 4. .Та блица 4

Иэ приведенных данных можно сделать вывод о значительных преимуществах предлагаемой стали. Повышенную обрабатываемость резанием стали подтверждают материалы производственного опробывания: при механической обработке По существующим режимам резания отмечается более высокая (на

50-80% по сравнению с известной сталью) стойкость твердосплавного и быстрорежущего инструмента.

Сталь, содержащая углероД, марганец, кремний, хром, никель и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения комплекса механических свойств, она дополнительно содержит бор, титан, кальций и алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 0,16 -0,26

Марганец 0,8 -1,2

Кремний 0,38 -0,7

Хром, 1,2 -1,6

Никель 1,21 -1,6

Бор 0 0005 0,003

Титан 0,03 -0,08

Кальций .0,002 -0,008

Алюминий 0,010 -0,030

Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Р 49-45971, кл. 10 У 172, 1974.