Цементуемая сталь

О П И С А Н И Е 1 и 1882958ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соиз Соеетскик Социалистических Республик)М Кпз С 22 С 38/54 Государственныи комит СССРпо делам изобретени открытий 669,15-194)У 5) Дата опубликования описания л ФЬ.43 ";Е. А. Мератловй,ф файф"т"Шаров, А. ИлФйетйЮтнубин и Е, И. )ррин(72) Авторы изобретен Л. М, СеменН. французов, И. М. П. Полякова,а, Л. В, Костылева, С. Козловский, М, А. В, П. Шевчук, А. В, Г 71) Заявител 54) ЦЕМЕНТИРУЕМАЯ СТА содерсоот уднено получение качепри цементации из-за к образованию угловаИзобретение относится к области металлургии, конкретнее к изысканию низколегированных сталей для тяжелонагруженных деталей, подвергающихся химико-термической обработке, и может найти применение в тракторной промышленности и автомобилестроении для изготовления преимущественно шестерен и валов.Известна цементуемая сталь,жащая компоненты при следующемношении, вес, %:Углерод 0,16 - 0,21Марганец 0,5 - 1,0Кремний 0,5 в 1,0Хром 0,8 в 1,1 15Никель 0,8 в 1,1Молибден 0,3 - 0,6Титан 0,03 - 0,12Редкоземельные металлы 0,01 - 0,05Железо Остальное 1Недостатком этой стали является низкая прочность сердцевины вследствие пониженного содержания углерода и высокого содержания кремния, снижающего способность стали к насыщению углеродом,что не позволяет использовать эту стальдля изготовления тяжелонагруженных деталей, например шестерен силовых передач,Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является цементуема я сталь, содержащая компоненты, вес. %:Углерод 0,23 - 0,29Кремний 0,17 - 0,37 Марганец 0,50 - 0,80Хром 0,40 - 0,60Никель 0,8 - 1,1Молибден 0,40 - 0,50 Титан 0,04 - 0,09Железо Остальное 2 После закалки и низкого отпуска сталь имеет следующие механические свойства:Временное сопротивление,кгс/мм 120Предел текучести, кгс/мм 2 110 Относительное удлинение, % 10 Относительное сужение, % 40 Ударная вязкость, кгсм/смз 5 Сталь применяется для цементуемых шестерен, но имеет невысокие прочностные свойства, малую скорость насыщения углеродом при цементации и нитроцементации.Кроме того, затрственной структурьсклонности сталитых карбидов.Стали выплавляли в открытой индукционной печи и электропечи с основной фу О теровкой, раскисляли ферротитаном и силикокальцием (пл. 1 - 2). При разливке сталей присаживали необходимое количество добавок, Разливка стали проводилась в сухие формы (пл, 1 - 2) и в изложницу 15 (пл. 3).Химический состав сталей приведен втабл. 1,Таблица 1 Химический состав, вес. % с Сталь РЗМ Т 1 Мо Сг Предлагаемые плавки 0,028 Остальное То же0,027 0,012 0,050 0,010 0,002 0,010 0,023 0,015 0,024 0,012 0,0030 0,0012 0,0020 0,44 0,06 0,37 0,80 0,31 0,57 0,34 0,58 0,17 0,590,30 0,50 0,27 0,50 0,85 1,21 0,29 0,015 0,39 1,56 0,05 0,65 0,24 0,012 0,46 1,0 0,04 0,62 0,25 0,01 0 0,001 0,09 0,50 0,58 1,6 0,23 0,018 0,002 0,07 0,30 0,50 1,35 0,26 0,035 0,035 0,06 0,45 0,95 0,65 Известная 0,26 Получение прочностных характеристикпроводилось на стандартных образцах поГОСТ 1497-73 и ГОСТ 9454-60 после термической обработки.Результаты прочностных испытаний приведены в табл. 2,Были исследованы также технологические свойства предлагаемой и известной 25сталей,Таблица 2 Показатели Ударнаявязкость, кгс/см Относительное сужение,% Временное Предел те- Относительсопрогивле- кучести, ное удлинение, кгс/ммд кгс/мм ние, % Вид термо- обработки Сталь Предлагаемая плавки закалка и низкийотпуск 6,9 150 165 6,4 50 130 143,5 50 140 12 154 52 6,2 125 12 140 50 6,0 12 160 40 10 110 120 Известная Цель 1 о изобретения является повышение комплекса механических и технологических свойств стали.Для достижения цели сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, молибден, никель, титан и железо, дополнительно содержит бор и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес, %;Углерод 0,23 - 0,29 Марганец 0,5 - 0,85 Кремний 0,17 - 0,37 Хром 0,5 - 0,8 Молибден 0,30 - 0,50 Никель 1,2 в 1,6 Титан 0,04 - 0,09 Бор 0,0010 - 0,003 РедкоземельныеметаллыЖелезоСталь может содержатьСераФосфор Дополнительно были проведены металлографические исследования образцов из предлагаемой и известной сталей, которые подвергали цементации и нитроцементации.Характеристика режимов химико-термической обработки и результаты металло- графического анализа приведены в табл. 3,Режим С повторного нагрева 1,2 0,35 Твердый карбюри- затор Предложенная Извест- нас 940 Цемеитация 0,9 0,11 0,125 Предложенная Извест- ная 16 940 2,0 То же То же То же О,1 1,6 2,0 0,085 0,063 23,75 Предложенная Известн- аяя Эидогаз природный газ930 1,5 0,13 2,3 Предложенная Извест- ная 17,5 То же 900 0,85 1,5 0,84 1,6 Предложенная Извест- ная 19 0,057 14 Предложенная Извест- ная Эидогаз природный газ с добавлением ИНзТо же 920 0,12 1,7 0,093 1,3 16 Непос- редствеииая закалка Предложенная Извест- ная 1,4 0,88 Нитроце- ментация 870 1,0 0,63 15,75 Предложенная Извест- ная То же 1,8 0,11 880 То же 1,0 О, 063 Эидогаз природный газ1,4 Предложенная Извест- ная 14 0,1 870 0,64 0,9 У образцов из предлагаемой стали, каквидно из табл. 3, скорость насыщения углеродом при цементации и нитроцементации значительно выше, чем у образцов изизвестной стали. 5Микроструктура образцов из сталей,обработанных по режиму 4 - мартенситная с небольшим количеством остаточногоаустенита, у образцов известной стали выявлены карбиды на глубину 0,08 - 0,10 мм, 1 Оимеющие угловатую форму.При увеличении продолжительностипроцесса (режим 5) различия в структуревыявились сильнее. У образцов из известной стали глубина залегания карбидов намного больше (до 0,3 - 0,35 мм), чем упредлагаемой (до 0,10 мм).Кроме того, округлые карбиды предлагаемой стали повышают износостойкость, вто время как угловатые карбиды известной стали, залегающие на значительнобольшую глубину, снижают ее,Результаты торцовой пробы показали на глубине 9 мм твердость НЕС 40 - 43 на предлагаемой и НКС 36,5 на известной стали, т. е. прокаливаемость предлагаемой стали выше прокаливаемости известной стали.Проведенные исследования показали,что предлагаемая сталь по сравнению с известной имеет повышенную скорость и глубину насыщения при цементации и нитроцементации (в присутствии бора), повышенную прокаливаемость и более качественную микроструктуру, т. е. предлагаемая сталь имеет преимущества по сравнению с известной по технологическим и механическим свойствам. Формула изобретенияЦементуемая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, молибден, никель, титан и железо, отличающаясяя тем, что, с целью повышения комплек852958 Составитель С. ДеркачеваТехред А. Камышникова Корректор Т, Добровольская ЮРедактор Л. Павлова Заказ 1804/15 Изд,499 Тираж 694 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 са механических и технологических свойств, она дополнительно содержит бор и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес. :Углерод 0,23 - 0,29 Марганец 0,5 - 0,85 Кремний 0,17 - 0,37 Хром 0,5 - 0,8 Молибден 0,30 - 0,50 Никель 1,2 - 1,6 Титан 0,04 - 0,09 Бо,рРедкоземельныеметаллы 0,0020 - 0,050Железо Остальное5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР412288, кл. С 22 С 38/50, 1974.2. Ту 14-1-926-74 Сталь сортовая кон 1 О струкционная легированная марки25 ХГНМТ.