Сталь

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1)990861 (6l ) Дополнительное к авт. синд-ву (22) Заявлено 08.05.81 (21) 3287412/22-02 (51)М. Кл.

С 22 С 38/24 с присоединением заявки №

Гвеудерстеекнык квинтет

{23) П рнорнтет (53) УДК 669 14.

° 018.27-194 (088.8) Опубликовано 23.01.83. Бюллетень № 3 вв яелан вэоеретенкй н еткрьпнй

Дата опубликования описания 23.01.83 (54) СТАЛЬ

Изобретение относится к металлургии, и частности к сталям используемым для изготовления пружинной проволоки.

Известна сталь ЭП 46И 11 ) следующего химического состава, вес.%:

Углерод 0,54-0, 64

Кремний 0,5-0,85

Марганец 0,5-0,85

Хром . До 0,6-0,9

Никель До 0,4 .

1О

Ванадий О, 1-0,25

Железо Остальное

Недостатком стали являются низкие механические свойства.

Наиболее близкой, к предлагаемой по технической сушности и достигаемому .результату является сталь (2 ) следую- щего химического состава, вес.%:

Углерод О, 65-0,72

Кремний О, 15-0, 30 zo

Марганец О, 5-0,9

Хром 0,3-0,5

Ванадий 0,05-0, 15

Железо Остальное

Недостатком известной стали являет» ся ее невысокая технологичность при изготовлении высокопрочной проволоки.

Время изотермического распада аустенита для нее в процессе патентирсвания передельных проволочных заготовок при температурах охлаждающей среды 550600 С составляет 60-80 с, что обусловливает низкую производительность термообработки, а также необходимость применения в качестве охлаждающей среды расплава свинца, обладающего высокой токсичностыо. В случае использования раснлавов селитры (при температурах

450-5304С) заметно увеличиваетСя время изотермического распада аустенита (80-110 с) и снижается пластичность стали при ее холодной деформации, Замена патентирования стали ее нор мализацией или отжигом не обеспечивает высокой пластичности передельных заготовок, а также приводит к неоднородности структуры и механических свойств готоЭ 0908 вой проволоки после ее закалки и отпуска. В результате ухудшаются циклическая и релаксационная стойкость пружин.

Целью изобретения является снижение времени и температуры изотермического распада аустенита при термической обработке стали, а также повышение пласЪ тичности и однородности механических свойств стали.

Указанная цель достигается тем, что 16 сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий и железо, до полнительно содержит кальций и алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.%: 15

Углерод 0,60-0,75

Кремний О, 15-0,37

Марганец О, 15-0,50

Хром 0,20-0,50

Ванадий 0,05-0, 15 20

Кальций . 0,001-0,005

Алюминий 0,02-0,08

Железо Остальное.

Введение кальция и алюминия обеспечивает глубокое раскисление стали, а также получение мелкого природного зерна и однородного распределения ванадия. Кроме того, кальций в количестве

0,001-0,005% повышает вязкость стали за счет эффекта очистки от зерногра- ЗО яичных примесей le ((с е р ы, фосфора, цвет ных металлов и др.). Указанные факторы повышают в итоге механические свойства закаленно-отпущенной проволоки. При содержании алюминия более 0„08% и . з кальция более 0,005% увеличивается загрязненность стали неметаллическими включениями (оксидами, силикатами) и исчезает заметное влияние алюминия на измельчение зерна. При содержании алюмию ния менее 0,02% и кальция менее

0,001% не достигается эффективное рас кисление стали по всему объему металла.

4$

Снижение содержания марганца повы:шает технологичность стали при патентировании за счет уменьшения времени распада аустенита и снижения темпера туры изотермической среды. Верхний предел содержания (0,5%) принят из

$O условия обеспечения распада аустенита в течение 40 с при температуре среды не выше 530 С. Это позволяет использювать в качестве изотермической среды при патентировании предельных заготовок расплав селитры вместо расплава свинца и повыси1;ь производительност термообработки. Преимущественное содержание

61 4

О, 15-0,3% позволяет осуществлять процесс патентирования с выдержками в изотермической среде менее 40 с при

470-500r С, что в еще большей степени повышает технологичность обработки.

Нижний предел содержания марганца (0,15%) выбран из необходимости обеспечения предварительного раскисления сов -местно с кремнием стали в печи и явля ется обычным для углеродистых инструментальных сталей.

Содержание хрома в стали несколько . расширено. Нижний предел содержания принят 0,2%, так как при таком количестве, хрома обеспечивается теплостойкость клапанных пружин двигателей внутреннего сгорания (температура их нагрева не превышает 100 С).

Принятое содержание углерода в стали (0,6-0,75) позволяет получить высокие .упруго-пластические свойства проволоки в широком диапазоне прочностей (140180 кгс/мм ). При содержании углерода менее 0,6% в структуре проволоки после закалки появляется избыточный феррит, что снижает упругие характеристики проволоки, а при его содержании более

0,75% проволока обнаруживает повышенную склонность к хрупкому разрушению от действия концентраторов напряжений

В предлагаемой стали допускается содержание примесных элементов в соответствии с ГОСТ 14959-69 на рессорно-пружинную сталь.

В лабораторной индукционной п ечи выплавлены опытные i rпrл ав кKи H сcт а л иH, химический состав которых приведен в табл. 1.

Заготовки подвергают ковке и после дующей горячей прокатке в катанку диаметром 6 мм Загрязненность катанки неметаллическими включениями оценивают по ГОСТ 1778-70. Время изотермического распада определяют дилатометрическим методом.

Катанку указанных плавок патентируют на проходных агрегатах (на1 рев до 880910 С, охлаждение по оптимальным режимам, полученным по данным дилатометрических исследований). После патентирования катанку протягивают в проволоку диаметром 3,6 мм. Проволоку закаливают в масле с 860-870 С и отпускают в расплаве свинца при 470-490 С на проо ходном термоагрегате. Путем регулирования режима отпуска разбег предела прочности проволоки находится в интервале 150-160 кгс/мм .После закалки проволоки оценивают дисперсность (игольИзвестная

0 7 0,8 0,2 0,46 0,1 0,01 Осталь

/ ное

Предложенная

0,60 0,15 0,15 0,20 0,05 0,020 0,001

0,68 0,28 0,37 0,36 0,15 0,05 0,005

Оэ75 Оэ50 Оэ22 0 50 Ов07 Ов08 Оэ003

0,71 0,48 0,30 0,50 0,1 0,2 0,008

Т аблнца2

0,8 150- 161

0,78 153-157

2,5

570 4-8 2-5

480 6-9 3-4

1,2

1,02 15S-159

500 -10 2-3

32

S30 8-9 2 43

0,84 155 160

1,0

1,5 152-160

5 990861 е чатость) мартенсита в соответствии c рнзуется также повыщеннымн значеннямн

8233-56, а после отпуска - чнсла. чисел перегибов и пониженным количесрперегнбов проволоки до разрушения по soM силикатных включений.

ГОС Г 1071-67. Определяют также оценку прокаливаСвойства сталей представлены в з емс сти стали. Образцы катанки диаметтабл., 2. ром 6 мм опытных плавок подвергают

Из табл. 2 вндно, что сталь предлага- закалке в масле с 880оС. Металлографнемого состава пры меньших значениях ческий анализ показывает полную прокавремени и температуры изотермического:ливаемость сечения во всех образцах. распада аустенита (в процессе патентнро- >0 Экономия на 1 т проволоки составляет вения) обладает пониженными величнна- около 20 руб„при годовом объеме промн разброса чисел перегибов и днсперо- изводства 5000 т экономический эффект ности мартенсита после закалки, характе- может составить 100000 руб.

Таблица 1

990861

Хром

Ванадий

Кальций

Алюминий

Железо

Составитель Л. Суязова

Редактор Н. Рогулич Техред М. Надь Корректор Л. Бокшан,Тираж 625 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 63/39 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий и железо, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с.целью повышения пластичности и однородности механических свойств, она дополнительно содержит кальций и алюминий при следующем соотношении компонентов, вес%:

Углерод 0,60-0,75

Кремний О, 15-0,37

Марганец О, 15-0,50

0,20-0,50

0,05-0, 15

0,001-0,005

0,02-0,08

Остальное

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1, Сталь ЭП 464, ЧМТУ/цНИИЧМ, 950-63.

2. ТУ 14-4-153-73 (Нормаль

"ФИАТ" № 52562).