Сталь

,Повар, ащенко А НОСИТСЯ рукционовано в ри изгоонструкционная со/. ь, СО 0,23 - 0,29 0,17 - 0,37 0,50 - 0,80 0,40 - 0,60 0,40 - 0,50 0,80 - 1,10 0,04 - 0,09 Остальное ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Камское объединение по проибольшегрузных автомобилей(57) Использование: изобретение отк металлургии, в частности к констной стали, и может быть использлюбых отраслях лашиностроения и Изобретенв частности к рструкционныхИзобретенно в любых обизготовлениилей машин итерни редуктупрочненныхработающих иниях.Известнадержащая, масУглеродКремнийМарганецХромМолибденНикельТитанЖелезо ие относится к металлургии, азработке легированных консталей.ие может быть использоваластях машиностроения при тяжелонагруженных детамеханизмов, таких как шесоров и коробок передач, диффузионным способом и ри больших удельных давленых деталей макак шестерни реач, упрочненных м и работающих давлениях, СущЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНО т при следующемв, мас.%: углерод - 0,37; марганец никель 0,80 - 1,10;0,005-0,06; азот - 0,02; железо осение титан+ алю-3,0. 2 табл. товлении тяжелонагружен шин и механизмов, таких дукторов и коробок перед диффузионным способа при больших удельных ность изобретения: стал содержит алюминий и азо соотношении компоненто 0,18 - 0,23; кремний 0,17 0,80 - 1,10; хром 0,80 - 1,10; молибден 0,20 - 0,30; титан 0,005-0,02; алюминий 0,01 тальное, при этом соотнош миний/азот должно быть Однако данная сталь нетехнологична, так как требует проведения длительного изотермического отжига с целью предотвращения образования бейнитной структуры, Кроме того. эта сталь не обеспечиваетр оптимальной поверхностной твердости в прутках сечением80 мм.Наиболее близкой к изобретению является конструкционная сталь, содержащая, ОО мас,%: (Л Углерод 0,18 - 0.23 Кремний 0,17 - 0,37 Марганец 0,80 - 1,10 Хром 0,80 - 1,10 Никель 0,80 - 1,10 Молибден 0,30 - 0,40 Титан 0,03 - 0,09 Железо Остальное Однако эта сталь не обеспечивает после химико-термической обработки оптимальную толщину эвтектидного слоя с НУ не ме 174048510 15 20 25 30 40 45 50 55 нее 500, что приводит к раннему образованию питтинга на поверхности деталей и, как следствие, к падению контактной прочности зубчатых передач и пониженной долговечности механизмов и машин.Кроме того, повышенное содержание титана приводит к образованию в цементованном слое крупных карбидов титана, что также снижает контактную прочность деталей.Предпочтение, которое отдается высоколегированным хромоникелевым и хромоникельмолибденовым сталям при выборе материала для тяжелонагруженных цементованных деталей основывается, главным образом, на их преимуществах по статической прочности, пластичности и ударной вязкости, Однако долговечность деталей, большей частью работающих при переменных напряжениях, определяется не столько статической прочностью материала, сколько сопротивлением усталостному и контактномуу разрушен и ю.Целью изобретения является повышение контактной прочности за счет снижения вредного влияния карбидов титана и получения мелкодисперсной упрочняющей карбонитридной фазы в цементованном слое, что обеспечивает оптимальную толщину эффективного слоя с НУ не менее 500.Указанная цель достигается тем, что в сталь, содержащую углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден и титан, дополнительно вводится алюминий и азот при следующем соотношении компонентов, мас,%:Углерод 0,18 - 0,23 Кремний 0,17 - 0,37 Марганец 0,80 - 1,10 Хром 0,80 - 1,10 Никель 0,80 - 1,10Молибден 0,20 - 0,30 Титан 0,005 - 0,06 Азот 0,005 - 0,02 Алюминий 0,01 - 0,02Железо Остальное Образующийся при этом микролегирующий комплекс, содержащий алюминий, титан, азот, должен быть в соотношенииТ +АМОдновременное введение алюминия в количестве 0,01 - 0,02% и азота в количестве 0,005-0,02% при содержании титана 0,005 - 0,06% приводит к образованию карбонитридных и нитридных соединений, наличие которых расширяет температурный интервал растворения этих соединений,.обеспечивая мел кодисперсную структуру цементованного слоя. Образование карбонитридной фазы обедняет твердый раствор углеродом и снижает устойчивость аустенита в цементованном слое, а после закалки образуется однородная структура скрытоигольчатого мартенсита с равномерно распределенными дисперсными выделениями остаточного аустенита и мелкодисперсной карбонитридной фазой. Такая структура оказывается благоприятной для деталей, работающих при повышенных контактных и изгибных нагрузках (шестерни, поршневые пальцы и др.). Кроме того, получение таких структур дает возможность снизить содержание Мо с 0,3 - 0,4 до 0,2 - 0,3% без опасения снижения работоспособности деталей машин,Содержание алюминия менее 0,01% и азота менее 0,005% не обеспечивает образования достаточного количества второй фазы,Содержание алюминия более 0,02% не- оправдано и может привести к нежелательному оразованию крупных включений окислов алюминия, что в свою очередь вызывает снижение свойств, При увеличении содержания азота более 0,02% появляется опасность выделения свободного азота при охлаждении слитков стали, что приводит к резкому снижению свойств. С целью снижения вредного карбидов титана также изменено его содержание с 0,03 - 0,09 до 0,005 - 0,06%,Химический состав и свойства предлагаемой (составы 1-12) и известных (составы 13 и 14) сталей приведены в табл. 1 и 2.Испытания на контактную выносливость проводили на машине МКВ-К до появления усталостного выкрашивания (питтинга), начало которого воспринимал датчик вибрации, Условия испытания близки к условиям работы зубчатых колес. Предел контактной выносливости (ст) оценивали построением усталостных кривых на базе 10 циклов. Испытывали по 3 образца от каждого состава стали, На каждом образце проводили 5 испытаний,Как следует из табл. 2, введение алюминия и азота и снижение содержания титана обеспечивает повышение контактной прочности. Кроме того, экономия остродефицитного молибдена составляет 25 - 30%,Технология выплавки стали не отличается от технологии выплавки базовых сталей. Формула изобретения Сталь, содеркащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибд.:;, титан и железо, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с1740485 0,80-1,100,80 - 1,100,20 - 0,300,005 - 0,060,005 - 0,020,01 - 0,02Остальноесоотношение ХромНикельМолибденТитан5 АзотАлюминийЖелезопри этомтитан + алюминий целью повышения контактной прочности за счет снижения влияния карбидов титана и получения мелкодисперсной упрочняющей карбонитридной фазы в цементованном слое, она дополнительно содержит азот и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. 07 ь;Углерод 0,18-0,23 Кремний 0,17 - 0,37 Марганец 0,80 - 1,10 должно быть3,0,Таблица10 азот Хинищсхий состав предлагаемой и известних сталей Я А 1 Оа Ре Состав Сталь Сейервание элементов, Фь, 81 Но т 1 СоотноиениеТС+ А 1 Б Р.не Солев) 0,250,30 024 0,23 0,20 0,22 0,25 0,23 0,30 0,24 Оьзо 0,40 Остальное Прототип2 ОХГННТА ТУ 14-1-3324-82) Аналог (25 ХГННТ ТУ 14-1-926-74) 14 0,400,50 0,23- 0,17- 0,50- 0,400,29 ,37 0,30 0,801,О 0,04"0,09 0,035 0,035 н Таблица 2сталей Механические свойства предлагаемой и известных П р и м е ч а н и е. Порядковые номера составов стали соответствуют табл, 1 Составитель Л,СуязоваРедактор Н.Швыдкая Техред М,Моргентал Корректор М.Максимишинец Заказ 2054 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 Запредельная23 Предлагаемая567891 О1 Запредельная1213 0,170,170,1950,220,230,230,130,130,200,190,220,21О, 180,23 О,7 О,ЕО О,7 О,ЕО Оугг 0,95 0,37 1;10 0,23 1,01 С,29 0,96 о,зо 0,87 0,29 0,91 0,31 0,93 о,г 7 0,96 0,37 1,10 0,34 0,97 О,17 О,Е,37 1,10 О,ео 0,30 0,95 1,10 0,87 0,93 0,92 1,01 1,06 0,95 1,1 О 0,36 0,80" 1,10 0,80 а,ео о,95 1, 1 О 1,09 О, 9 ьЕ 0,96 1,05 0,92 0,92 1,1 О 0,30- 1,10 0,004 0,005 0,022 0,04 О,О 4 0,04 0,04 0,04 0,06 0,06 0,06 0,33 0,03- 0,09 0025 Оь 0250,025 0,0250,025 0,0250,025 0,0250,017 С,О 13О,С 21 0,017С,С 16 0,0150,021 0,0130,020 0,0160,016 0,0140,025 0,025О 025 0,0250,025 0,025 0,004 0,005 О, 012 0,02 0,017 0,016 0,018 0,012 о,оое 0,018 0,03 0,02 0,0090,010,0150,020,04С, 0120,040,010,0140,0190,030,02 0,003 0,003 0,005 0,008 0,003 О,СОЗ 0,005 0,003 0,005 0,005 0,008 0,005 0,003 То ие и н н н н н и н н н н 3,253,03,08з,о3,16З,гг3,054,19,г 54,39З.о2,9