Сталь
Иллюстрации
Реферат
СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель. молибден, ванадий, азот, Алюминий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения относительного удлинения она дополнительно содержит иттрий при следующем соотнс иении компонентов, мае. %: Углерод0,14-0,22 Марганец0,50-0,80 Кремний 0,17-0,37 Хром0,40-0,60 Никель1,60-2,0 Молибден0,30-0,60 Ванадий0,10-0,50 Азот.0,020-0,070 Алюминий0,005-0,02 Иттрий .0,01-0,09 Q ЖелезоОстальное (Л причем соотношение ванадия и азота 5:1 - 7:1.
(19) (1!1
СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
3(59 С 22 С 38 46
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е (21) 3552123/22-02 (22) 07.02.83 (46) 23.06.84. Бюл. 9 23 (72) В.Д.Кальнер, С.A ° 10ðàñîâ, В.К.Седунов, Т.Я.Меньшикова, В.Е.Романенко и С.И.Василенко (71) Московский автомобильный завод им. И.A,Ëèõà÷åâà и Научно-исследовательский институт автотракторных материалов (53) 669.15-194 (088.8) (56) 1.Сталь легированная конструкционная. ГОСТ 4543-71.
2.Авторское свигетельство СССР
Р 500286, кл. С 22 С 38/00, 1974, З.Авторское свидетельство СССР
9 950792, кл, С 22 С 38/48, 1981. (54)(57) СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, азот, алюминий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения относительного удлинения она дополнительно содержит иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Углерод Оуl4-0,22
Марганец 0 50-0,80
Кремний 0,17-0,37
Хром 0,40-0,60
Никель 1,60-2,0
Молибден 0,30-0,60
Ванадий 0 10-0,50
Азот, 0,020-0,070
Алюминий 0,005-0,02
Иттрий ., 0,01-0,09
Железо Остальное причем соотношение ванадия и азота
5:1 - 7г1.
1098975
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, в частности, в машиностроении при изготовлении тяжелонагруженных деталей машин и механизмов, таких как шестерни и валы редукторов, работающих при больших удельных давлениях и пониженных температурах.
Известна конструкционйая сталь j1). содержащая, мас.%:
Углерод 0,16-0,22 1р
Кремний 0,17-0,37
Марганец 0,30-0,60
Хром 1,25-1,65
Никель 3,25-3,65
Железо Остальное. 15
Однако данная сталь нетехнологична и отличается повышенной деформацией из-за необходимости проведения двухкратного нагрева под закалку.
Известна также конструкционная сталь (2) состава, мас.%:
Углерод 0,14-0,19
Кремний 0,17-0,37
Марганец 0,50-0,80
Хром 0,40-0,60
Молибден 0,40-0,60 Никель 1 6 -2,0
Ванадий 0,10-0,25
Ниобий 0,05-0,10
Медь 0,10-0у25
Азот 0,01-0,16 ЗР
Железо Остальное
Однако при пониженных температурах (-60 С) для данной стали резко снижается ударная вязкость, которая 35 составляет не более 4 кгм/см?
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь (3) состава, .мас.%: 40
Углерод
Марганец
Кремний
Хром
Молибден
Никель
Ванадий
Ниобий
Медь
Азот
Алюминий 5Р
Церий
Железо
0,14-0,19
0 5 -0,8
0,17-0,37
0,4 -0,6
0,4 -0,6
1,6 -2,0
0,1 -0,25
0,03-0,10
0,10-0,25
0,01-0,02
0,01-0,03
0,005-0,050
Остальное
Недостатком известной стали является невысокое значение относитель- 55 ного удлинения.
Цель изобретения — повышение относительного удлинения стали при сохранении высокого уровня прочностных свойств и высокой ударной вязкости 6Р при пониженных температурах.
Цель достигается тем, что. сталь, содержащая углерод, марганец, кремний,хром, молибден, никель, ванадий, азот, алюминий и железо, дополнительно содержит иттрий при следующем содержании компонентов, мас.%:
Углерод 0,14-0,22
Кремний 0 17 0 37
Марганец 0,50-0,80
Хром 0,40-0,60
Молибден 0,30-0,60 . Никель 1,60-2,00
Ванадий 0,10-0,50
Азот 0,020-0,070
Алюминий 0,005-0,02
Иттрий 0,01-0,09
Железо Остальное причем соотношение ванадия и азота
5:1 — 7:1.
Иттрий, активно входя в сложные карбинитридные соединения, повышает температуру растворения данной Фазы сохраняя мелкое зерно до высоких температур.
Повышение содержания иттрия более
0,09% нецелесообразно, так как это увеличивает только его расход и не оказывает влияния на свойства. Ванадий с азотом, содержащийся в соотношении 5:1 — 7:1, образует стехиометрическое соотношение мелкодисперсных частиц с самой матрицей, что обеспечивает повышенную ударную вязкость при пониженных температурах при наличии алюминия в пределах 0,005-0,02.
Другие соотношения ванадия к азоту не.образуют стехиометрического соотношения. Увеличение содержания алюминия ведет к образованию нитридов алюминия, склонность к образованию которых выше. Однако температура растворения их ниже и, как следствие, большая величина зерна, которая ведет к снижению ударной вязкости при пониженных температурах. Содержание алюминия менее 0,005% ведет к снижению качества стали, так как раскисление данной стали необходимо только алюминием.
Укаэанный комплекс легирующих элементов исключает введение дорогого и дефицитного ниобия.
Содержание ванадия более 0,5% при данном содержании легирующих элементов недопустимо„ так как повышается температура низкого отпуска, совпадающая с температурой отпускной хрупкости
1 рода.
Химический состав и свойства предлагаемой и известных сталей представлен в табл. 1 и 2.
Как следует из табл. 2, предлагаемая сталь обладает высоким комплексом механических свойств и высоким значением ударной вязкости при пониженных температурах по сравнению с известной {табл.2) .
Внедрение предлагаемой стали для изготовления тяжелонагруженных деталей угольных комбайнов повышает долговечность деталей на 30% при пониженных температурах за счет повыше1098975
Экономический эффект от использования предлагаемой стали только в угольной промышленности для изготовления органа угольных комбайнов составляет
13000000 руб. в год. ния ударной вязкости, снижает трудоемкость ремонтных работ, что имеет большое народно-хозяйственное значение.
Таблица
Содержание компонентов, мас.Ъ
1 1 1
Сталь
С Si Nn Cr Ио Ni V
Предлагаемая
О, 17 0,50 0,40 0,40
0,10
1,60
0,14
0,25 0,65 0,50 0,45 1,80 0,36
0,37 0,80 0,60 0,60 2,00 0 50
0,19
0,22
Известная
0,17
1,25
0,19
3,25
0,30
0,37
3,65
1,65
0,60
0i40
0 40
0,50
0,17
0,17
1,60
0 60 2,00
0,37
0,60
0,80 (3) 0,27
0,49
0,69
0,17
1,86
0,51
0,18
Продолжение табл. 1
Содержание компонентов, мас.Ъ
1 I
Сталь
А2 Fe . Cu Nb
Предлагаемая
5/1
О, 050 О, 01 О, 005 ()стальное
6/1
0 05 0,012
0,09 0,02
° 1
7/1
Известная
0,100,25
f3) ° I
0,07
0i 021
Ы (2) О, 060
0,070
0,001
0,016
0,015
0,050,10
0,18
0,10
0,25
Соотношение ванадия к азоту
1098975
1.
Таблица 2
Относительное удлинение5 8
5р
Предел прочности Ь г кгс/мм
Сталь
Предлагаемая
13t2
135
155
140
14,0
155
15 0
140
160
Известная
110
130
144
138
142,5
162,3
ll 9
Продолже ние та бл 2
« \
Относительное Ударная сужение у, 8 вязкость а„кгс/см при +20 С
Балл зерна
Сталь
Предлагаемая
55,0
7,1
57,5
7,5
8,0
55 0
Известная. 45
4,0
5,5
8,3
Составитель И.Петренко
Редактор Н.Джуган ТехредЛ.Мнкеш корректор H.Ìócêà
Тираж 603 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Заказ 4324/23
Ф
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул.Проектная,4
И (г (3) Предел текучести
6r;) кгс/see 8
11-12
11-12
11-12
Ударная вязкость при-60 С