Сталь

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

""768849

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.03.78 (21) 2587360/22-02 (51) М, Кл.

С 22 С 38/54 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Alp и о р итет— (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 669.15-194 (088.8) (72) Авторы Я. E. Гольдштейн, А. Л, Старикова, П. П. Евстафьев, изоб|ретения А. Д. Горячев, В. П. Алферов, Ю. П. Воробьев, Г. В. Лебедева, Г. Б. Лаевский, В. И. Высоцкий и

М. Г. Пантюхин (71) Заявитель Научно-исследовательский институт металлургии и

Производственное объединение «Кировский завод» (54) СТАЛ Ь компонентов, вес.

0,18 — 0,23

0,8 — 1,1

0,17 — 0,37

0,9 в 1,1

0,8 в 1,1

0,3 — 0,4

0,03 — 0,09

Остальное (1) 15

При этом, сумма компонентов титана, ванадия и циркония должна быть равной

20 0,05 — 0,12 (вес. %).

Регламенти рова нное содержание серы (больше 0,01%) необходимо для создания мягкой оболочки комплексных сульфидов вотсруг .кислородных включений. Повы25 шать пределы содержания серы вьгше

0,06% не следует из-за возможного отрицательного влияния на пластические свойст ва в паперечиом на правлении.

Было .проведено несколько серий пла.

30 вок предлагаемой стали. В таблице 1 при1

Изобретение относится к области металлургии, тсреииущвствен но к производспву и применению вьтсо копрочных цементуемых сталей,для изготовления тяжелонагруженных средне- и крупномодульных колес тракторов и автомобилей большой грузоподъемности.

Наиболее близкой к предлагаемой по теюничеекой сущности и доститаемому эффекту является сталь, содержащая, вес.

%:

Углерод

Марганец

Кремний

Xpaнт

Никель

Молибден

Т ятаган

Железо

К недостаткам этой стали относится низкий уровень механических свойств.

Целью изобретения является повьпиение прочности, пластичности и ударной вязкости стали.

Для достижения поставленной цели, сталь,,содержащая углЕрод, марганец, кремний, хром, íи кель, молибден, тита и, серу дополнительно содержит бор, ванадий, цирконий, кальций, алюминий,при следующем соопношении

%:

Углерод

Ма рганец

Кремний

Хром

Никель

Молибден

Тита.н

Сера

Бор

Ванадий

Цирконий

Кальций

Алюм.ин и и

Железо

0,18 — 0,27

0,6 — 1,0

0,2 — 0,42

0,8 в 1,3

0,45 — 0,79

0,18 — 0,28

0,02 — 0,05

0,01 — 0,06

0,0005 — 0,003

0,01 — 0,06

0,01 — 0,06

0,001 — 0,008

0,005 — 0,025

Остальное

768849

Таблица 1

Содержание элементов, Усл Л,Мо тглавок

Zr

Са

Мп

Сг

Л1к/р

Мо В, Fe

0Я l ОЯ02

Остальное

»

»

О.О 24

О,ОЗ

0,02

0Л 8 0,0I0I12

0.48

0,24, 0,65

0.82

0.18

О,О60

0.034

О,О27

0,05

0,04

0,08

0,00,5

0,003

0,25

0,21

0.37

0.35

0,31

0,ЗЗ

0,0аЗ

0.002

0.06

0,03

Î;03

0,02

0,77

0,6

1,62

2.

3.

4.

Известная

ОЯ23

О,О 1;9

О/0132

4,25

0.97

1Я7

0.26

0.23

0,2.0

0,93

0,8

1.05

Та блица 2

Механические свойства удар. ная вяз кость г1н кгм /см предел текучести гга кг/мм- предел прочно сти ав кг/мм

Усл. &¹ плавок

ОТНОС. сужение

Откос. удлинение твердость с1вг Ф%

8,6

1I1,6

10,5

7,7

2,8

3,2

2,95

3,11

58

56

I140

11 10

127

i105

I/2

14

13

171 140

152

130

1, 12.

l3.

4, Известное

Таблица 3

Механические свойства

Предлагаемая сталь

Известная сталь

Предел контактной выносливости, 6; IKf/ìì

Предел изгнбной уста 3 лостной прочности

6пзг KI/ммз

l70

I188

75

3 I ведены химический cocTBIB исследованных сталей.

Слитки стали были п ракатаны на стане 250/ 105Х350 на кв. 40 мм и кв 130 мм.

Механические свойства предлагаемой стали в сравнении с известной сталью после термической обработки, характерной для сердцевины шестерен, ro режиму: нормализация 900 С, лож1ная цементация при 920 С в течение 14 часов, закалка с

860 С в масле и низкий отпуск 180, приведены в таблицс 2.

Исследованные плавки предлагаемой стали характ1еризуется глубокой пракаливаемостью сердцевидны: пвердасть I-IRC —40 ед. достигается на,расстоянии 30—

40 мм.

Усталостная прочность и контактная выносливость зу1бчатых .колес после химико-термической обработки в значительной мере зависят от структуры и свойств поверхностно-упрочненных слоев, которые, в свою очередь, определяются концеят<рацие11 углерода (азота) на поверхности их,распределением по глубине слоя характером

Ка рбИгдНОй фаЗЫ, КОЛ1ВЧЕСт ВаМ ОСтатОЧНОГО аустенита и т. д.

Цементуемость стали определяли. методам послойного химического анализа после газовой цементации в,п1ронзводственных условия.х на глуби ну слоя 1,4 — 1,9 мм.

Установлено, что по диффузионной способности исследованная сталь не склон на и поверхностному пересыщению углеродом, максимальные концентрации углерода в павермнаст>ных фильмах пе превьппалк

1,05%, Усталостную прочность оп1ределяли на образцах в состоянии после цементаци11

4 при 920 С в течение 10 часов с последующей нвпосредст1веиной за калкой с температуры подстужи ван11я 840 С в масле и низкого отпуска.

Испытания проводили |на машине типа

МУИ по ГОСТ 2860 — 65 при симметрич20 ном изгибе на базе 10 млн. циклов.

Из предлагаемой и известной стали была изготовлена опытная партия шесте1рен трактора К-700 для стендовых испытаний и определена величина предела изгибной

25 усталостной прочности и предела;контактной выносливости.

Зубчатые колеса среднего и крупного модуля подвергали химико-термической о бработке на глубину цементованHQID слоя

30 1,5 — 1,6 мм, твердость поверхностно-упрочненнык слоев HRC 60 — 63 ед. и твердость сердцевины зубьев у их основания HRC

39 — 42 ед.

Результаты .и1спыта ний зубчатых колес, 35 прово и вшихся на стенде с замк|нутым силовым контуром, приводятся в таблице 3.

Экономический эффект изобретения

50 складывается как нз снижения трудоемкоcTи механической и кимикотсрмическои об работки за счет улучшения обрабатываемости резанием, отказа от павторного нагрева под закалку, сокращением потерь

55 от брака деталей по короблению, от образования шлифованных трещин, так и из снижения потребности IB запасных частях, за счет повышения межремонтного срока эксплуата|ции тракторов, 60 Ксмпле1ос высоких технологических и служебных свойств стали обеспечивает

ВОЗМОжНОСтЬ ПаВЫШЕС1ИЯ,РССУзРСа ЗУОЧатЫХ колес тракторов К-700, К-701 Hip!4 переходе с известной стали на предлагаемую не

65 менсе, чем IHB 70%.

5

Предположительно эффективность в народном хозяйстве от внедрения предлагаемой стали составит 400 тыс. рублей.

Формула изобретения

1. Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ни,кель, молибден, титан, серу и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности, лластичности и ударной вязкости, она дополни тельно содержит бор, ванадии, цирконий, кальций, алюминий при следующем соотношения компонентов, вес. %:

Угле,род 0,18 — 0,27

Ма;рганец 0,6 в 1,0

Кремний 0,2 — 0,42

Хром 0,8 в 1,3

768849

Источни-ки информаци,и принятые во внимание при экспертизе

1. Авторокое свидетельство СССР № 524857, кл. С22С 38/50, 1974, Никель

Молибден

Титан

Сера

Бор

5 Ва надий

Цирконий

Кальций

Алюминий

)Келезо

10 2. Сталь по п. 1, о тл что сумма компонентов циркония должна быть (вес. %).

0,45 — 0,79

0,18 — 0,28

0,02 — 0,05

0,01 — 0,06

0,0005 — 0,003

0,01 — 0,0б

0,01 — 0,06

0,001 — 0,008

0 005 — 0 025

Остальное ичающаяся тем, титана, вана,дня и равной 0,05 — 0,12

Составитель С. Деркачева

Редактор E. Братчнкова Техред И. Пенчко Корректор О. Гусева

Заказ 6731 Изд. № 477 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, >К-35, Раушская наб„д. 4/5

Загорская типография Упрполиграфивдата Мособлисполкома