Сталь

Союз Советск ихСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 118637 О 6(51) . д. С 22 С 38/54 Государственный комитет по делам изобретений н открытийобъединение по производству легковых автомобилей "Авто(54) СТАЛЬ 1 О Изобретение относится к металлургии, аименно к производству конструкционной сталис повышенной обрабатываемостью резанием ипониженной склонностью к деформации в процессе химико - термической обработки, применяемой в машиностроении для изготовлениямассовых деталей, в частности зубчатых колесмалого и среднего модуля,Известна сталь (, которая содержит,вес.%:Углерод 0,18 - 0,24Марганец 0,8 -1,1Кремний 0,17 - 0,37Хром 0,4 - 0,7Никель 0,4 -0,7Бор 0,0010-0,005Титан 0,03 - 0,09Недостатками этой стали являются повышенная прокаливаемость и неудовлетворительная об.рабатываемость,Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь (2, содержащая, вес.%: Углерод 0,1-0,3Марганец 0,5 - 1,35Хром 0,25 - 0,85Алюминий 0,01 - 0,1Молибден 0,07 - 0,2Бор 0,0005 - 0,004Сера 0,035 - 0,13Кальций 0,001 - 0,01Кремний 4 0,4Фосфор0,03Титан 0,003 - 0,05Азот 0,015Медь с 03Никель0,25Железо ОстальноеНедостатками этой стали являются низкая удар.ная вязкость, прочность при изгибе и усталостная прочность,Цель изобретения - повышение ударнойвязкости, прочности при изгибе и усталостнойпрочности стали.Для достижения поставленной цели сталь, содержащая утлерод, марганец, кремний, хром,никель, титан, бор, серу, кальций, алюминий, 863706азот и железо, содержит компоненты при следувшем соотношении, вес.%:Углерод 0,18-0,25Марганец 0,45 - 0,79Кремний 0,17-.0,37Хром 0,4 -0,7Никель 0,4 -0,7Титан 0,005 - 0,03Бор 0,0005-0,003Сера 0,015 - 0,06Кальций 0,001 - 0,008Алюминий 0,010 - 0,05Азот 0,005 - 0,015Железо ОстальноеХимический состав исследованных плавокприводится в табл. 1,Выплавку стали производят по действуюшим технологическим инструкциям. Металлпрокатан в цеховых условиях и на промыцяенно-экспериментальном стане НИИМа 250/105 х 350на ф 40 и к,в 40 мм.Механические свойства исследованных плавокиспытывают согласно требованиям ГОСТ 4543 - 7после термической обработки заготовок15 х 15 х 60 мм (образцов с припуском под шлифовку) по режиму: аустенизация 920 С в течение 1 О ч, закалка с температуры подстуживания850-870 С в масле, отпуск 180, Полученныерезультаты представлены в табл, 2.Хладноломкость стали оценивают методомсериальных испытаний ударных образцов в интервале температур от +20 до - 100 С За положение порога хладноломкости принимают температуру появления в изломе 50% кристалличности, Полученные данные представлены втабл. 3,Экономное легирование никелем 0,40,7%) повышает вязкие свойства не только сердцевины, но и поверхностно.упрочненных слоев стали после химико. термической обработки, характерной для цементованных образцов (деталей). Образцы типа ударных (10 х 10 х 57 мм), но без канавок, подвергают химико термической обработке в безмуфельных агрегатах:о оцементация 900 - 910 С, закалка с 820 С в го.орячем масле, отпуск 180 . Темп толкания 30 мин. Результаты исшлтаний ударной вязкости серд.цевины в сочетании с упрочненным слоем глу.биной 0,8 мм представлены в табл. 4.Лля оценки прочности при изгибе из предла.гаемой и известной стали были изготовленыпластины размером 2,5 х 10 х 80 мм и подвергнутыхимико - термической обработке по указанномурежиму. Положительное влияние легированияникелем на прочность при изгибе и стрелу прогиба насквозь цементованных пластин видноиз данных табл. 5,Лальнейшее повышение содержания никеляв стали выше 0,7% нецелесообразно не толькоиз-за дефицитности никеля, но и вследствиеего отрицательного влияния на структуру диффу.зиопных слоев (возрастание количества остаточного аустепита в цементованных, нитроцементованных слоях после закалки, что проявляетсяв снижении эксплуатационных свойств цементован 1 пях деталей)Предлагаемая сталь обеспечивает качественнуюмикроструктуру сердцевины и слоя послезакалки с температурой нагрева 820 С, в товремя как известню сталь принято подвергатьзакалке с 850-860 С.Пониженные температуры (8 0 С) химикоо,термической обработки предлагаемой стали поосравнению с известной сталью (850 С) обеспечи.вают снижение брака по деформации деталейдо 0,5% против 1,5 - 2%.зоУсталостную прочность предлагаемои и известной сталей испытывали по ГОСТ 2860 - 65на гладких прс дольных образцах на базе 1 О млн.циклов. Значения пределов усталости испытанных вариантов представлены в табл. 6.Ускоренные стендовые испытания сталипредлагаемой и известной стали показали, чтопредел контактной выносливости предлагаемойстали достигает -170 кгсмм, а известнойстали130 кгс/мм.4 о Повышение содержания серы (количествасульфидных включений) отрицательно влияетна усталостные свойства. Так, установлено, чтоусталостная прочность известной стали приповышении содержания серы с 0,035% до 0,085%45 на гладких образцах в закалешгом и низкоотпушенном состоянии понижается на 25%,-20 13 1,5 2,0 2,0 П р и м е ч а н и е. В числителе значения ударной вязкости (средние по 5 испытаниям) дляпродольных образцов, в знаменателе - для поперечных. Таблица 4 Предлагаемая плавка, йо Известная Показатель 11й 1 0,7% 9 М 1 04%863706 10 Таблица 5 Сталь Показатели Известная плавка, 5 ф Предлагаемая плавка, У 11 М 0,7%9М 04% 13 12 Прочность при изгибе, кгс/мм 117 164 246 230 210 Стрела прогиба, мм 1,6 2,45 3,7 3,6 3,5 Таблица 6 Сталь после закалки и низкого отпуска после химико- термического упрочнения 50 - 58 Предлагаемая 95 - 98 65 - 78 Известная 42 - 48 0,18-0,25 0,45 - 0,79 0,17 - 0,37 0,4 -0,7 0,4 -0,7 Составитель С. Деркачева Техред А,Савка Редактор М. Циткина Корректор М. Шароши ФЗаказ 7710/43 Тираж 684ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Филиал ПГ 1 П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, титан, бор, серу, кальций, алюминий, азот и железо, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения ударной вязкости, прочности при изгибе и усталостной прочности, она содержит компоненты при следующем соотношении, вес.%:УглеродМарганецКремнийХромНикель Предел усталости б , кгс/мм зо Титан 0,05 - 0,03Бор 0,0005 - 0,003Сера 0,015 - 0,06Кальций 0,001 - 0,008Алюминий 0,010 - 0,05Азот 0,005 - 0,015Железо ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Сталь 20 ХГНТР ГОСТ 4543 - 71, Сталь40легированная, конструкционная, марки и технические требования,2. Патент Японии Ио 44855,кл. 10 ,1 172(С 22 С 39/14), 1972.