Конструкционная сталь

(5)5 ОПИ ОБРЕ ИЕ 0,20 Ы 4,0. Предло применяться назйачения, р но-климатиче ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Научно-исследовательский институт металлургии и Чебоксарский агрегатный заводим, ХХИ съезда КПСС(57) Изобретение относится к области металлургии, в частности к составу стали срегламентированной прокаливаемостьюдля деталей; подвергающихся в процессеэксплуатации абразивному изнашиванию,высоким изгибным и ударным нагрузкам,Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составу конструкционной стали с регламентированной прокаливаемостью, которая после объемно- поверхностной закалки с глубинного нагрева имеет на поверхности непрерывный слой со структурой мартенсита глубиной 0,15 - 0,25 от толщины детали и сердцевину соструктурой сорбита или троостита закалки.Сталь может быть использована для широкой номенклатуры деталей; подвергающихся в процессе. эксплуатации абразивному изнашиванию, высоким изгибным и ударным нагрузкам, например для деталей ходо вых систем экскаваторов, бульдозеров,промышленных тракторов.Цель изобретения - обеспечение регла.ментированного уровня прокаливаемости,например для деталей ходовых систем экскаваторов, бульдозеров; промышленных тракторов. Цель изобретения-обеспечение регламентированного уровйя прокаливаемости, повышение износостойкости и конструктивной прочности. Сталь дополнительно содержит ниобий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.; углерод 0,45-0,95, кремний 0,05- 0,30, марганец 0,05-0,30, хром 0,05-0 ь 30, никель 0,05-0,30, алюминий 0,015-0;15, титан 0,015-0,15, кальций 0,0008-0,005, ниобий 0,005-.0,05, азот 0,005-0,015, железо - остальное, При этом выполняется условие: кремний марганец крем никель 0,20 0,15 0.15 енная сталь может успешно для деталей ответственного Ж ботающих в тяжелых почвенких условиях. 3 табл. увеличение износостойкости и конструктивной прочности. МПредложенная сталь содержит углерод, в кремний, марганец, хром, никель, алюминий, а титан, кальций, ниобий, азот и железо при сле- д дующем соотношении компонентов, мас.:Углерод 0,45 -0.95Кремний. 0,05 - О,ЗОМарганец: 0,0 е - О,ЗО,Р Хром О,05 - 0,30 вНикель 0,05 - 0,30Алюминий 0,015 - 0,15Титан 0,015 - 0,15Ниобий 0,005 - 0,05Азот О,ОО 5- О,015Кальций 0,008 - 0;005Железо ОстальноеПри этом относительные количествакремния, марганца, хрома и никеля должныудовлетворять условию51 + Мг 1 + СГ М0,20 0,20 0,15 0.15Выбранное соотношение компонентов определяется следующими факторами,Нижний предел содержания углерода (0,45 мас. 6) обеспечивает удовлетворительную износостойкость стали. Верхний предел (0,95 мас,ф(2) является пределом, выше которого заметно снижаются пластические и вязкие характеристики предлагаемой стали,Пределы содержания кремния, марганца, хрома и никеля обеспечивают регламентированную прокаливаемость стали. Нижний предел указанных элементов позволяет получить глубину закаленного слоя 0,15 от толщины детали, верхний предел определяет максимально допустимую прокаливаемость.Алюминий в пределах 0,015 - 0,15 мас,;О в сочетании с азотом 0,005 - 0,015 мас,оО обеспечивает получение природномелкозерйистой стали, а также раскисляет сталь,Титанв пределах"0,015 - 0,15 мас, оказывает модифицирующее влияние за счет образования дисперсных частиц карбонитридов титана,Ниобий в пределах 0;005 - 0,05 мас. способствует образованию ультрадисперсных карбонитридов ниобия, которые оказывают воздействие на тонкую структуру стали - процессы перестройки дислокационной и субзеренной структуры, что приводит к образованию однородной и мелкой конечной структуры, изменению характера разрушения (увеличение вязкой составляющей в изломе) и тем самым обеспечивает существенное увеличение ударной вязкости стали после упрочняющей термообработки,Кальций (О;0008 - 0,005 мас. ) раскисляет сталь, связывает серу в сульфидц каль ция и обеспечивает. повышение изотропностистали за счет глобуляризации неметаллических включений,Экспериментально установлено, что для обеспечения регламентированной пракаливаемости относительные количества кремния, марганца, хрома и никеля должны удовлетворять условию51 + 1 Лгг + Сг 5110,20 0,20 0,15 0,15П р и м е р. Сталь выплавляют в 10-тонной электродуговой печи, Слитки массой 1,2 т катают на трубную заготовку - прутки диаметром 130 мм, из которых изготавливаюттрубу размером 71 х 45 вн мм,В табл, 1 - 3. приведены химическийЬ состав, условия термической обработки, атакже технологические (размер зерна аустенита, прокаливаемость) и механические характеристики стали и свойства готовыхдеталей (втулок),10 Сталь предлагаемого состава природ.но-мелкозернистая (зерно аустенита В ч 2 8- 9 по ГОСТ 5639-82), имеет регулируемую(пониженную) прокаливаемость и после упрочняющей термической обработки обеспе 15 чивает комплекс высоких прочностных,пластических и вязких характеристик, повышенное сопротивление абразивному изнашиванию.Конструктивная прочность деталей (вту 20 лок звеньев гусениц) примерно в 1,5 - 2 разапревышает аналогичную характеристикутрадиционно применяемых сталей,Износостойкость при абразивном изнашивании образцов предлагаемой стали по 25 сле упрочняющей термической обработки-40выше цементуемых сталей ( например, стали марки 20 Г) после химико-термической обработки.30 Конструкционная сталь, содержащая углерод, кремниймарганец, хром, никель, алюминий, титан. кальций, железо,отличающаяся тем, что, с целью обеспечениярегламентированного уровня прокаливаемо 35 сти,увеличения износостойкости и конструктивной прочности, она дополнительносодержит ниобий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.0,:Углерод 0,45 - 0,9540 Кремний 0,05 - 0,30Марганец 0,05 - 0,30Хром 0,05 - 0,30Никель 0,05 - 0,30Алюминий 0,015 - 0,1545 Титан 0,015 - 0,15Ниобий 0,005 - 0,05Азот 0,005 - 0,015Кальций 0,0008. - 0,005Железо Остальное50 При этом .относительные количествакремния, марганца, хрома и никеля должныудовлетворять условию51 + Мгг Сг Й 1 55 0,20 0,20 0,15 0,15 Формула изобретения Конструкционная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, алюминий, титан, кальций, железо, о тл и ч а ю1721117 щ а я с я тем, что, с целью обеспечения регламентированного уровня прокаливаемости, повы Оэения конструктивной прочности.и износостойкости, она дополнительно содержит ниобий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.;Э. углерод 0,45-0,95, кремний 0,05-0,30, марганец 0,05 - 0,30, хром 0,05-0,30, никель 0,05 - 0,30, алюминий 0,015-0,15, титан 0,015-0,15, кальций 0,0008-0,005, ниобий 0,005-0,05, азот 0,005-0,015, железо - остальное, при этом должно выполняться условие; кремний + марганец хром нинель 5 020 Я 4,0.Таблица ПорН Сумма Сталь А ТЭ НЬ Я Са ь Нп Сг И0,20 0,20 0,15 0,5 0,04 0,04 0,04 0,03 0,30 0,05 0,7 0,05 0,51 Предлагаемая 0,012 0,013 0,002 3,66 298 О 15О 0260,040,0610,02100150090,16 0,015 0,0050,006 0,0012 О,Эо 0,28 0,05 0,00,040,0340,02 0,0074 0,00100068 000 Э,5 О, 15 О. 13 0,13 0,16 0,05 0,13 0,140,16 0,05 0,25 3,95 0,090,08 2,74 0,008 0005 0,005 0,0008 0,302,83 0,005 0,14 0,03 0,0092 О,ООЭ 3,93 0,19 0,17 0,06 0,016 0,006 7,48 032 0,31 0,32 9 Известная 10 О,5 О,О 7 О,28 083 0,07 0,10 0,009 0,12 Таблица 2 Н зернааустенитапри850 С Механические своиотва Условия термической обработк образцов Характеристиказакаленного слоя Сталь аор.Н сопротивление изгибу биМПа стрелапрогибаЕ мм ударнаявязкостьобразцов10 х 10 х 55 ммбез надреза,кгси/смэ режиим нагрева и охлаждения глубина, нм твердостьповерхности,НС температурззакалкиеС 8 8 е 8.8 9 2.5 58 . 59 3,0 58 -59 3,0 60 -613,25 60 3 О60-61Э,2 59,5 -61 2586,0 32510 2637,0 2658,0 .2624,0 2618,0 232922,12282682,0 3,45 Э,8 э,э 3,2 3,0 2,8 850 850 850 850 840 840 Предла- гаемая 2097 1,82202506 2,08 . 2,35 2006 1,84 1,4 2492 143 6 62 -63 61 -62 62 "6 Э 60 -61 9 3,0 9 29 9 , . 6,0 7 4,5 Известная 0,44 0,45 0,62 0,67 0,72 0,74 0,95 0,82 0,98 1 Нагрев при частоте2 8000 Гц в ьелдукторе 3 в течение 1,5 нин до 4 температуре закалки, 5 затем изотерническая 6 вицержка е течение1 нин при температуре аакалкн7 Охлаждение очень силь 8ной водой от насоса, 840 9 отпуск прм 80 С820 10 То же 840 0,05 0,06 0,18 0,30 0,13 0,05 О, 12 О,ЭЭ 0,15 0,015 0,035 0,078 0,027 0,05 0,047 020 015 0 15( са11 Ч:31 1 ( 1Щ 3 Щх азсс щЩХШ Х(,С(сч3ьсЧе1 33 соьсЧСЧ С.(1 оь рсЧсЧ СО СЭорсЧсч иср рл- СЧсч оэ оОр щКХьщ1ХЭХО Е