Сталь
Иллюстрации
Реферат
СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, алюминий, бор и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения сопротивления .хрупкому разрушению, она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: 0,9-1,1 Углерод 0,2-0,4 Кремний 0,8-1,0 Марганец 2,8-3,3 Хром 0,5-0,7 Молибден 0,15-0,25 Ванадий 0,08-0,12 Алюминий 0,003-0,007 Бор Остальное Железо
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСНУБ ЛИК..$0;„, ДЩДД зю0 С 22 С 38/32
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3481879!22-02 (22) 18.08.82 (46) 23.05.84. Бюл. Ф 19 (72) M.С.Потапова, Х.К.Шайдулина, И.Н.Потапов, B.Н.Жучин, А.В.Демидов, В.Т.Козлов, З.M.Áàêóìåíêo, О.А.Селифонова и Л.Н.Зинкевич (71) Московский ордена Октябрьской
Революции и ордена Трудового Красного
Знамени институт стали и сплавов (53) 669.14.018.256-194(088.8) (56) 1. ГОСТ 3547-57, Сталь 9Х2МФ.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 804709, кл. С 22 С 38/32, 1981. (54) (57) СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, алюминий, бор и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения сопротивления .хрупкому разрушению, она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.7:
Углерод 0,9-1, 1
Кремний 0,2-0,4
Марганец 0,8-1,0
Хром 2,8-3 3
Молибден 0,5-0,7
Ванадий 0,15-0,25
Алюминий . 0,08-0,12
Бор О, 003-0, 007
Железо Остальное
1093724
Изобретение относится к металлургической промь.шленности, в частности к сталям, предназначенным для деталей, работающих в условиях износа и высокого контактного давления. 5
Известна сталь 9Х2МФ Р1 7.
Основными недостатками стали являются низкая прокаливаемость при объемной закалке деталей массой свыше 100 кг и недостаточная теплостой- 10 кость. При этом требуемая по условиям эксплуатации твердость готовых деталей (более 60 НКс) может быть получена после закалки и низкого отпуска.при 160-180 С. Такая обработ-15 о ка приводит к преждевременному выходу деталей из строя из-за хрупкого разрушения.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь (2), содержащая, мас. :
Углерод 1-2,2
Кремний О, 15-0,35
Марганец 0,15-0,4
Хром 5,5-12,5
Ванадий О, 15-0,7
Молибден 0,4-1, 5
Иттрий 0,2-0,5., Бор О, 015-0, 025 30
Алюминий 0,5-0,9
Железо Остальное
Недостатком известной стали является низкое сопротивление хрупкому разрушению.
Целью изобретения является повьнпение сопротивления хрупкому разрушению,.
Э га цель достигается тем,что сталь,; содержащая углерод, кремний, марганец, 40 хром, молибден, ванадий, алюминий, О., бор и железо, содержит компоненты прй следующем соотношении, мас.Х:
Углерод 0,9-1,1
Кремний 0 i 2-0,4
Маргенец 0,8-1, О
Хром 2, 8-3,3
Молибден 0 5-0,7
Ванадий О, 15-0, 25
Алюминий 0,08-0,12
Бор 0,003-0,007
Железо Остальное
Указанное содержание углерода обеспечивает высокую твердость 62-60 НН закаленной стали, отпущенной при
220-250оС. При содержании углерода менее 0,9Х снижается температура отпуска для получения укаэанной твер° дости, что ведет к повьппению хрупкогти. При содержании углерода более 1,1 уменьшается способность к пластической деформации.
Кремний в указанных количествах не является легирующнм элементом, а действует как раскислитель.
Марганец вводи ся для увеличения прокаливаемости, При содержании марганца менее 0,8Х прокаливаемость уменьшается, содержание марганца ) 17 повьппает склонность к росту зерна, а это приводит к снижению ударной вязкости.
Содержание хрома в указанных пределах повышает прокаливаемость. При содержании хрома менее 2,8Х прокаливаемость уменьшается, повышение содержания хрома ) 3,37 приводит к карбидной ликвации, усиливающейся с увеличением веса поковки или отливки.
Молибден в указанных пределах действует как и хром: повышает прокаливаемость стали и ее теплостойкость при температурах отпуска 600-650 С до 50-40 НКс, расширяет область применения предлагаемой стали как теплостойкого материала ° При содержании молибдена менее 0,5Х уменьшается прокаливаемость стали, а увеличение содержания молибдена >0,7Х, удорожая сталь, не увеличивает существенно ее прокаливаемости.
Содержание ванадия в указанных пределах препятствует росту зерна
1стали в процессе нагрева под ковку.
При содержании ванадия менее 0,15X его влияния на рост зерна не ощущается. При содержании ванадия более
0 25Х огрубляется структура стали.
О
Введение алюминия и бора ведет к измельчению зерна и снижению чувА вительности стали к хрупкому разрушению. При содержании алюминия менее
0,08 его влияния не ощущается. При содержания алюминия свьппе О, 12Х его способность измельчать зерно резко снижается и структура становится крупнозернистой.
Содержание бора менее 0,003Х не обеспечивает повышения ударной вязкости, а свыше 0,007X — ведет к красноломкости из-за наличия низкоплавкой эвтектики.
Проведено сравнительное исследование плавок предлагаемого состава стали и известного. Состав выплавленных плавок приведен в табл, 1.. 1093724
Таб.лица 1
Плавка
Сталь
Компоненты и их содержание, мас.7
Si u Cr No V Af
1Е I) 1 1 ) II
1 О 9 О 2 О 8 2 8 0 5 0 15 0 08
Предлагаю емая
0,003 — Остальное
0,005 — То же
2 1,0 0,3 0,9 3 05 0,6 0,2 0,1
3 1,1 04 10 33 07 025 012
0,007 — -иИзвест4 1,0 0,15 0,15 5,5 0,4 0,15 0,5 i
О 2-"Э
О, 1.5 ная
5 1,6 0,25 27,5 9,0 0,95 0,42 0,7 0,02
0 35-"6 2,2 0 35 0,40 12,5 1,5 0,7 0,9
0 5 -"1
0,025
Теплостойкость определялась по твердости, полученной на закаленных образцах, отпущенных в интервале температур 200-650 С, время выдержки при температуре отпуска — 4 ч.
В табл. 2 приведены данные прокаливаемости предлагаемой стали.
Таблица 2
8500 3500 2400 800
1 65 65.
2 65 65
60 40
60 45
60 48
3 65 65
В табл. 3 приведены данные по теп.юстойкости плавок, которая определяется твердостью, полученной при отпуске закаленных образцов. .Табли а 3
1 930-20 в масло 65-66
60 60 58 54 50 40
60 60 58 54 50 40
60 60 58 54 50 40
2 То же 65-66
62
3 65-66 л7
Металл выплавляли в индукционной печи. Слитки весом 12 кг проковывались на заготовки ф 18 мм. Заготовки всех плавок проходили отжиг по режиму: температура нагрева 860 С вЂ” 1 ч, 2, охлаждение с печью до 700-720 С, выдержка 1,5 ч, охлаждение с печью.
Твердость после отжига 220-240 НВ.
Прокаливаемость и теплостойкость определялись на образцах ф 15 мм, 1 = 15 мм, УдаРнаЯ вЯзкость и сопРо Состав гивление хрупкому разрушению при испытании на изгиб определялись на стандартных призматических образцах надрезом Менаже по ГОСТ 1497-73 3 на машине типа ИМ-4A. Оценкой прокаливаемости является твердость, полученная на образцах ф 15 мм, h =
15 мм, охлажденных при закалке с фиксированной скоростью в перлитном
1 интервале.
На основании опытных данных, полученных при зачеканке термопар в реальные детали, выбраны скорости охлаждения 8500, 3500, 2400 и 800 /ч, соответствующие скоростям охлаждения в масле .сечений 50, 120, 360 и 600 ми.
Твердость HR при охлаждении с 930 С со скоростью, . С/ч
1093724
Режим термообработки Твердость, Разрушающая Карбидная неодHRc нагрузка, Н нородность, баллы
Состав стали
Предлагаемая
Ниже 1 (нет избыточных карбидов) Закалка при 930 С в масло + отпуск при
300 С вЂ” 2 ч, воздух
19,300
19,000
18,900
То же
То же
Известная
Закалка при 1030 С в масло + отпуск при 200 С
2 ч, воздух
3-4
16,300
15,400
13,200
3-4
То же
4-5
Составитель Л.Суязова
Техред Т.Дубинчак Корректор О.Билак
Редактор Н.Егорова
Заказ 3380/23 Тираж 603 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4
Сопротивление хрупкому разрушению оценивали по величине разрушающей нагрузки, полученной при испытании на изгиб. Испытание проводилось на стандартнык ударных образцах с надреИз анализа данных табл. 4 следует,. что в предлагаемой стали отсутствие карбидной неоднородности (1 балл) повышает сопротивление хрупкому разрушению.
Для получения высокой рабочей твердости инструмента (НКс = 60) предлага 4 емая сталь нагревается на температуру закалки 930 С, а известная требует нагрева под закалку 1030 С ° Предлагаемая сталь обладает более высокой отпускоустойчивостью: закалочные нап- 4 о ряжения при отпуске при 300 С снимазом Менаже на разрывной машине типа ИМ-4А. Карбидная не- однородность сталей определялась по ГОСТ 59-5073.
5 Данные приведены в табл. 4.
Таблица 4 ются в большей степени, чем при отпуске при 200 С. о
Предлагаемая сталь рекомендуется для валков холодной прокатки и пуан-. сонов холодной высадки. По условиям работы сталь должна иметь в состоянии высокой твердости (60 HR ) повышенное сопротивление хрупкому разрушению.
Экономическая эффективность от применения стали для калибров станов
ХПТ-55, ХПТ-75 составит 500.000 руб. в год.