Конструкционная легированная сталь

 

Изобретение относится к металлургии, в частности, к составу конструкционной легированной стали, применяемой при изготовлении ответственных азотируемых деталей, используемых в машиностроении. Конструкционная легированная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, германий и железо, содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %: углерод 0,55-0,63; кремний 0,80-1,1; марганец 0,40-0,70; хром 1,60-1,90; ванадий 0,15-0,30; германий 0,20-0,80; железо - остальное. 3 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности, в составу стали, применяемой при изготовлении ответственных азотируемых деталей, используемых в машиностроении.

Известна сталь, содержащая состав, мас.

Углерод 0,27-0,34 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,30-0,60 Хром 2,30-2,70 Молибден 0,20-0,30 Ванадий 0,06-0,12 Железо Остальное (см. сталь марки 30х20МФ, ГОСТ 4543-71. Сталь легированная, конструкционная, марки и технические требования).

К недостатку этой стали следует отнести низкий предел текучести, наличие в ней дефицитного молибдена и малая скорость насыщения при азотировании.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является конструкционная легированная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, германий, железо при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,30-0,45 Марганец 0,30-0,60 Кремний 0,17-0,37
Хром 1,50-2,50
Ванадий 0,20-0,50
Германий 0,20-0,80
Железо Остальное
Недостатком указанной конструкционной легированной стали является то, что она обладает относительно низкой прочностью и твердостью при удовлетворительной пластичности по всему сечению изделия, изготовленного из этой стали как после традиционных методов упрочнения (закалка, отпуск), так и после низкотемпературного азотирования (химико-термической обработки), а также возникает опасность появления склонности к отпускной хрупкости, характерной для применяемых в настоящее время азотируемых сталей.

Целью изобретения является обеспечение высоких физико-механических свойств стали с сочетанием высокой пластичности по всему сечению изделия, изготовленного из нее, как после традиционных методов упрочнения (закалка, отпуск), так и после низкотемпературного азотирования при температурах 470-520 ^oC с минимальной склонностью к отпускной хрупкости.

Сущность изобретения состоит в том, что конструкционная легированная сталь, включающая углерод, кремний, марганец, хром, германий, ванадий и железо, содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.

Углерод 0,55-0,63
Кремний 0,80-1,10
Марганец 0,40-0,70
Хром 1,60-1,90
Германий 0,20-0,80
Ванадий 0,15-0,30
Железо Остальное
Представленная выше совокупность существенных признаков направлена на достижение технического результата и находится в причинно-следственной связи с ним, так как позволяет:
обеспечить высокие прочностные и твердостные свойства стали с высокой пластичностью по всему сечению изделия, изготовленного из нее, за счет указанного химического состава стали;
обеспечить минимальную склонность к отпускной хрупкости, характерной для применяемых в настоящее время азотируемых сталей, в основном за счет введения в ее состав увеличенного количества углерода.

Кроме того, изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано во многих отраслях промышленности для изготовления ответственных деталей и узлов, используемых в машиностроении.

Таким образом, можно сделать вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности.

Для изготовления опытной партии конструкционной стали используют индукционную печь. Из опытной партии стали изготавливают заготовки, которые затем подвергают закалке при температуре от 860^o, с выдержкой 20 мин в масле и отпуску при температурах 180 ^oC, 500 ^oC и 650 ^oC с выдержкой в течение 3 ч и охлаждением на воздухе.

Определяют стандартные механические свойства: временное сопротивление разрыву (предел прочности) σ_в пределе текучести σ_т относительно удлинение, δ, относительное сужение χ ударную вязкость KCV⁺²⁰ и твердость по Бринелю поверхностного слоя. После термоулучшения и азотирования в течение 48 ч определяют эксплуатационные свойства: поверхностную твердость, износостойкость, предел усталостной прочности, предел контактной выносливости и толщину азотированного слоя.

В табл. 1 приведены составы сталей, в табл. 2 -механические свойства сталей, а в табл. 3 -эксплуатационные свойства сталей.

Применение предлагаемой конструкционной стали позволит обеспечить высокие физико-механические свойства стали с сочетанием высокой пластичности по всему сечению изделия, изготовленного из нее, как после традиционных методов упрочнения (закалка, отпуск), так и после низкотемпературного азотирования с минимальной склонностью к отпускной хрупкости.

Формула изобретения

Конструкционная легированная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, германий и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.

Углерод 0,55 0,63
Кремний 0,8 1,1
Марганец 0,4 0,7
Хром 1,6 1,9
Ванадий 0,15 0,3
Германий 0,2 0,8
Железо Остальное,

РИСУНКИ

Рисунок 1