Сталь

(54) СТАЛЬ (57) Изобрете в частности к использовано товлении тяж шин и механ редукторов и 0,18 - 0,230,17 - 0,370,70 - 1,100,40 - 0,700,40 - 0,700,300 35 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Научно-исследовательский институт автотракторных материалов(56) Авторское свидетельство СССРМ. 1199823, кл. С 22 С 38/50, 1985,ние относится к металлургии, составам стали, и может быть в машиностроении при изгоелонагруженных деталей маизмов, таких как шестерни коробок передач, работающих Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, в частности, в машиностроении при изготовлении тяжелонагруженных деталей машин и механизмов, работающих при больших удельных давлениях, в мелкосерийном и массовом производствах.Известна конструкционная сталь 20 ХГНМ (ТУ 14 - 1 - 2252 - 84), содержащая, мас,%:УглеродКремнийМарганецХромНикельМедьсФосфор, не более ,0 при больших удельных давлениях, в мелко- серийном и массовом производствах на любых машиностроительных заводах. Цель изобретения - повышение сопротивления знакопеременным нагрузкам, комплекса механических свойств. Сталь дополнительно содержит барий и серу при следующем соотношении компонентов, мас.%; углерод 0,18 - 0,23; кремний 0,17-0,37; марганец 0,90 - 1,20; хром 0,95-1,25; никель 0,50-1,00; алюминий 0,012 - 0,02; медь 0,15 - 0,30; цирконий 0,004-0,05; азот 0,015 - 0,020; фосфор 0,010 - 0,035, сера 0,01-0,035; барий 0,001 - 0,03; железо остальное. Применение предлагаемой стали позволяет увеличить долговечность деталей на 30%, обеспечить экономию остродефицитного молибдена, снизить число ремонтных воздействий.2 табл. Сера, не более 0,035Молибден 0,15 - 0,25 Железо Остальное Однако данная сталь не обеспечиваетнужный уровень прочностных свойств для тяжелонагруженных деталей, в частности шестерен ведущих мостов автомобильной техники, и имеет низкий уровень износостойкости. Кроме того, эта сталь не экономична, так как содержит молибден.Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является конструкционная сталь, содержащая, мас,%:Углерод 0,02-0,10Кремний 0,2-0,6 Марганец 0,5-1,05 10 55 Хром 0,2-0,8Никель 0,03 - 0,4Алюминий 0,01 - 0,1Медь 0,03 - 0,4Титан 0,001 - 0,05Ванадий 0,01 - 0,1Кальций 0,001 - 0,025Цирконий 0,01 - 0,05Азот 0,004 - 0,02Фосфор 0,026 - 0,1Железо ОстальноеИзвестная сталь отличается недостаточно высоким уровнем механическихсвойств и низким уровнем сопротивлениязнакопеременным нагрузкам. Кроме того,эта сталь не экономична, так как содержитванадий, причем введение ванадия можетвызвать снижение ударной вязкости, особенно при низких температурах,Цель изобретения - повышение сопротивления знакопеременным нагрузкам приобеспечении высокого комплекса механических свойств,Поставленная цель достигается тем, чтов сталь, содержащую углерод, кремний,марганец, хром, никель, алюминий, медь,цирконий, азот, фосфор и железо, дополнительно вводят серу и барий при следующемсоотношении компонентов, мас,%:Углерод 0,18 - 0,23Кремний 0,17-0,37Марганец 0,9 - 1,2Хром 0,95 - 1,25Никель 0,5-1,0Алюминий 0,012 - 0,02Медь 0,15 - 0,3Цирконий 0,004 - 0,05Азот 0,015 - 0,02Фосфор . 0,01 - 0,035Сера 0,01 - 0,035Барий 0,001 - 0,03Железо ОстальноеБарий в количестве 0,001 - 0,03 овводятв предлагаемую сталь с целью снижениязагрязненности металла включениями, изменения формы и характера распределениянеметаллических включений. Барий обеспечивает образование мелких глобулей, чтоспособствует повышению сопротивлениязнакопеременным нагрузкам деталей изэтой стали. Кроме того, барий оказываетсущественное влияние на природу включений. Так, после присадки бария в количестве 0,001-0,03 ов фазовом составевключений снижается количество глинозема и шпинелей и увеличивается количествосиликатов, что также благоприятно влияетна повышение сопротивления стали знакопеременным нагрузкам. 15 20 25 30 35 40 45 50 Наличие бария в количестве не менее0,001 онаряду с обеспечением благоприятной формы, размеров и состава неметаллических включений также способствует обеспечению гарантированного заданного нижнего предела содержания азота в стали предлагаемого состава, что важно для получения мелкозернистой нитридной фазы, и, как следствие, повышению сопротивления стали знакопеременным нагрузкам, Содержание бария менее 0,001 оне дает желаемого эффекта. Для получения неметаллических включений требуемой формы и размеров достаточно его содержания в количестве до 0,03 , Дальнейшее увеличение содержания бария малоэффективно и экономически нецелесообразно.Сера в количестве 0,010 - 0,035 оусиливает влияние бария на образование неметаллических включений благоприятной формы и размеров. Содержание серы менее 0,0100 не оказывает требуемого действия, Содержание серы свыше 0,035% нецелесообразно вследствие возможного снижения механических свойств, в частности пластичности и ударной вязкости,В предлагаемой стали повышено содержание хрома до 0,95 - 1,250 и марганца до 0,9 - 1,2 о , что вызвано необходимостью повышения механических свойств и износостойкости, Содержание хрома менее 0,95 ои марганца менее 0,900 не обеспечивает заданного уровня прочности и износостойкости. Увеличение содержания хрома более 1,25 онецелесообразно, так как приводит к снижению уровня пластичности, а при содержании марганца более 1,2 оможет произойти снижение ударной вязкости.В предлагаемой стали также повышено содержание никеля до 0,5-1,0 о , что обеспечивает возможность повышения содержания хрома и марганца до указанного уровня без снижения пластичности.Содержание никеля менее 0,5 не дает требуемого эффекта, Увеличение содержания никеля более 1,0 может вызвать ухудшение технологичности стали и экономически нецелесообразно.Химический состав и свойства предгаемой (2 и 3) и известной (4) сталей приведены в табл.1 и 2. Как следует из табл,2, предлагаемая сталь имеет повышенные механическая свойства и сопротивление знакопеременным нагрузкам, в частности предел выносливости.Технология металлургического изготовления предлагаемой стали не отличается от технологии производства известных сталей.1733499 Содержание элементов, 0Ип Сг М Состав стали ы А 1 Предлагаемый1 2 3 Известная 0,0120,0160,02 0,500,751,00 0,90 1,05 1,20 0,95 1,15 1,25 0,18 0,20 0,23 О, 17 0,27 0,37 0,03 0,4 0,01 0,10 0,2-0,8 0,02-0,10 0,2-0,6 0 5-1,0родолжение табл.1 Состав стали Сц Е Б Р Предла гаемый1 2 3 Известная 0,010 0,022 0,035 0,004 0,0270,05 0,010 0,022 0,035 0,015 0,017 0,020 0,15 0,22 0,30 0,03-0,40 0,01-0,05 0,004-0,02 0,026-0,100---- Продолжение табл,1 Состав стали Содержание элементов,СаЧ Предла гаемый1 2 3 Известная 0,001 0,0150,03 ОстальноеТо же 0,001-0,05 0,01-0,О 0,001-0,025 Предлагаемая сталь используется в качестве материала для деталей трансмиссий легковых автомобилей вместо стали 20 ХГНМ (ТУ 14-1 - 2252 - 84), что позволяет обеспечить повышение комплекса механических свойств и сопротивление стали знакопеременным нагрузкам за счет рационального легирования и, как следствие, увеличить долговечность деталей на 30%, экономию молибдена, а также снизить число ремонтных воздействий.Формула изобретения Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, алюминий, медь, цирконий, азот, фосфор и железо, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения сопротивления знакопеременным нагрузкам и комплекса механических свойств, онадополнительно содержит барий и серу приследующем соотношении компонентов,мас. ф:5 УглеродКремнийМарганецХромНикель10 АлюминийМедьЦирконийАзотФосфор15 СераБарийЖелезо 0,18 - 0,230,17 - 0,370,90-1,200,95-1,250,50-1,000,012-0,020,15-0,300,004-0,050,015-0,0200,010-0,0350,.010 - 0,0350,001 - 0,03Остальное1 а блица 11733499 Таблица 2 10 15 20 25 30 35 40 50 Составитель Т.МеньшиковаТехред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова Редактор А.Огар Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1641 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5