Сталь

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к аустенитной марганцовистой стали, и может быть использовано для изготовления литых деталей, работающих в условиях многократного контактно-ударного нагружения в сочетании с ударно-усталостным и абразивным изнашиванием. Цель изобретения - повышение хладостойкости и уменьшение склонности к расклепываемости в условиях циклического контактно-ударного нагружения. Сталь дополнительно содержит медь и кальций при следующем соотношении, мас.5: углерод 0,47...0,70

марганец 9,0...11,5

хром 4,5...5,5

кремний 0,3...0,65

никель 0,1...1,5

медь 0,1...0,5

кальций 0,04...0,08

железо остальное при условии выполнения соотношений (10<SP POS="POST">.</SP>% углерода - 6,7)<SP POS="POST">2</SP> + (% марганца - 11)<SP POS="POST">2</SP> ≤ 4 и (5<SP POS="POST">.</SP>% углерода + % марганца) = 12,1 - 14,35. Сталь имеет повышенную способность к деформационному упрочнению и низкую расклепываемость в условиях циклического контактно-ударного нагружения в сочетании с хладостойкостью. 1 ил. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 c: 22 С 38/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 работающих в условиях многократного . контактно-ударного нагружения в сочетании с ударно-усталостным и абразивным изнашиванием. Цель изобретенияповышение хладостойкости и уменьшение склонности к расклепываемости в условиях циклического контактно-ударного нагружения. Сталь дополнительно содержит медь и кальций при следующем соотношении, мас.Ф: углерода 0,47... ...0,70; марганца 9,0...11,5, хрома

4,5...5,5, кремния 0,3...0,65, никеля О, 1... 1,5, меди О, 1... О, 5, кальция

0,04...(),08, железо — остальйое, при условиии выполнения соотношений (1ОчФ углерода - 6,7) 2 + (7 марганца - 11) 2 с д 4 и (5<3 углерода + Ф марганца)

12,1-14,35. Сталь имеет повышенную способность к реформационному упрочнению и низкую расклепываемость в ус- С, ловиях циклического контактно-ударного нагружения в сочетании с хладо-.= 2 стойкостью. 1 ил, 2 Ta6a °

Сд

Ю 3

©Р

4ь (54) СТАЛЬ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fXHT СССР

1 (21 ) 4372907/31-02 (22) 01.02.88 (46) 97.12.89. Бюл. N 45 (71) Уральский политехнический институт им. С.М.Кирова, Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта и Новосибирский стрелочный завод (72) Е.С.Студенок, И.А.филиппов, М.Е.Попцов, В.E.Ëóãîaûõ, Е.А.Шур, А.В.Водянов, А.Г.Цаоенко и В.М.Дусевич (53) 669.14.018.256-194 (088.8.) (56) Сталь 110Г13Л ГОСТ 7370.

Авторское свидетельство СССР

Р 1044664, кл. С 22 С 38/58, 1983. (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к аустенитной марганцовистой стали и может быть использо" вано для изготовления литых деталей, Изобретение относится к металлур гии, в частности к аустенитной мар ганцовистой стали, и может бытьиспользовано в горнорудной промышленности и на железнодорожном транспорте при изготовлении литых износостойких деталей, работающих в условиях циклического контактно-ударного нагружения в сочетании с ударно-усталостным и абразивным изнашиванием, например для крестовин железнодорожных стрелок, черпаков драг и т.д.

Целью изобретения является повышение хладостойкости и уменьшение

„SU,»152 4 А 1 склонности к расклепываемости вусловиях циклического контактно-ударного нагружения.

На чертеже приведены номограммы.

Лля определения оптимального состава предлагаемой стали были построены номограммы равной ударной вязкости КСЧ при -60 С (кривая 1) и равной расклепываемости K (кривая 2) в координатах (10 3С- Мп). Исследования показали, что комплексное легирование хромом и никелем позволяет выделить довольно широкую область составов, обладаюших высокими эксплуатационными

1527314

40

55 свойствами: хладостойкостью не ниже

1 МДж/м при -60ОС и расклепывае" мостью более и равной 10 циклам.

Эта общая область ограничена одновременно двумя номограммами (KCV = 1 МДж/м и K 10 циклов)

Геометрически эта область со. стороны меньших содержаний углерода и марган-ца хорошо аппроксимируется частью окружности радиусом, равным 2 (в данной системе координат), координаты . центра которой соответствуют 10 4C

6,7 и 5$C + An = 14,35 и в) CMn const =

11,54 °

Со стороны верхних значений углерода с некоторыми допущениями кривая

K может быть заменена прямой вида

10i9,C = 7. Чтобы математически задать искомую область составов, удовлетворяющую всем уравнениям, необходимо осуществить параллельный перенос прямой 5"4C + Юп = 14,35 до положения каслтельн и с аппроксимирующей окружностью, тогда запись ее примет вид: 51Мв = 12,1. Таким образом, все составы, ограниченные частью окружности, не будут противоречить уравнению: 5 4C + ФИп = 12,1-14,35 а будут лишь ограничены прямой 5 4L +

+ 4Mn = 14,35 со стороны верхних эназначений марганца. Следовательно, вся предлагаемая область составов дается соотношениями, указанными в формуле изобретения, в сочетании с указанием максимального содержания углерода и марганца.

Таким образом, предлагаемое соотношение основных легирующих элементов фиксирует требуемый уровень свойств сталей: стойкость при циклическом контактно-ударном нагружении (расклепываемость) и хладостойкость, Плавки предлагаемой стали с содержанием основных легирующих элементов> вписывающимся в первую формулу на нижнем (1) и верхнем (2,3 и 6) пределах и равным средним значениям (4 и 5), а также согласно второй фор" муле с верхним (1), нижним (6) и средним (2-5) значениями, и с содержанием элементов, выходящими за пределы формул (7) и области составов (8 и 9), а также известной стали (10) и стали 110 Г13Л (11) были выплавлены в открытой индукционной 50-килограммовой печи и разливались в слитки массой 10 кг. Из слитка вырезали заготовки образцов для испытания на ударную вязкость и расклеп °

Стойкость при . расклепе оценивалась по стойкости при циклическом контактно-ударном нагружении по числу циклов до уменьшения высоты образца на

20 . Структура образцов всех сталей после закалки от 1150 С в воду была чисто аустенитной.. Размер зерна аустенита сталей 1-9 был 2 балла, сталей 10-11 соответствовал 1 баллу. Твердость сталей в закаленном состоянии составляла 0-25 Н1 С.

Результаты испытаний на ударную вязкость при -60 С и стойкость прН расклепе сталей приведены в табл.2.

Результаты показывают, что предлагаемая сталь имеет значения ударной вязкости при -60 С достаточные для того, чтобы детали могли работать в условиях эксплуатации, и при этом превосходит сталь 110Г13Л, более чем на 2 порядка и известную сталь в

1,5-7 раз ло стойкости при расклепе.

Плавка (7), попадающая в указанные пределы, но не вписывающаяся в предлагаемые формулы, имеет недостаточ.— ную хладостойкость. Плавки (8) и (9), состав которых выходит за указанные пределы, имеют пониженную стойкость на расклеп. Известная сталь (10) также имеет пониженные эксплуатационные характеристики. Сталь 110Г13Л (11) имеет неудовлетворительную стойкость на расклеп.

Формула и зобрет ения

Сталь, содержащая углерод, марга" нец, хром, кремний, никель, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения хладостойкости и уменьшения склонности к расклепываемости в условиях циклического контактно-ударного нагружения, она дополнительно содержит медь и кальций при слелующем соотношении компонентов, мас.Ф:

Углерод

Марганец

Хром

Кремний

Никель

Медь

Кальций

Железо

1527314

6 я соотношений 11)з с 4, + (Фмарганца - (5 1углерода + Фмарганца) 12.1-14,35.

Та бли ца 1 при условии выполнени (10 1углерода - 6, 7) 2

Пла вка

Квадрат !

Сталь

I Содержание элементов, мас.Ф

Коэффициент стабильности аустенита эффективного радиуса области составов

Ni

° ° ° Ф ° °

Предлагаемая

11,0 5,1 0,65

9,0 5,1 0,45

11,0 5,5 0,46

115 48 03

10 4,0 0,38

9,2 4,2 0,40

Остальное б!

1 14,35 О 0,67

2 12,35 4 0,67

3 13,35 4 0,47

4 14 15 2 21 0 530

5 13,5 1,19 0,7

6 121 4 058

0,1 0,5 0,04

1,0 0,1 0,04

1,5 0,3 0,07

1,0 0,2 0,08

1,4 0,1 0,06

0,8 0,4 0,06 е

Опыт7 11,8

8 14,63

9 12

5 78 050 93

8,01 0,43 !2,5

1069 08 80

4,5

6,0

3,5

0 05

0,02

0,10

0,39 1,О 0,2

0,8 0,05 0,05

0,29 2,0 0,8

Извест ная 10

Базовая 11

8,5 0,7 8,1 3,5 0,65 1,0

229 . 1112,9 0,4 065 01

11,6

18,6

0,2

П р и и е ч а н и е. Известная сталь содержит, кроме того, 0,3 мас.3 ванадия; 0,15 мас.Ф титана и 0,03 мас.3 церия.

Табл и ца

KCV, ИДЖ/м (хладостойкость) Сталь

Расклепываемость

K - количество циклов до уменьшения высоты образца на 20Б

Предлагаемая

2

4

6

Опытная

8

Известная

Базовая

1 10

2,5 .10

2,7 10

1 10

1,2.10

4,83 10

1,3

1,1

1,1

1,2

1,25

3,8 10

6,2.10

5,8 10

0,7

0,65

0,6

7,3 1О

0,65

8 10

1,2

1527314

10 %С

Ю

7 8 У

10 11 12 Q

Соста ви тел ь B . .Бр ост р ем

Редактор В.Петраш Техред Л;Олийнык Корректор И.Муска

Закаэ 7486/37

Тираж 576

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101