Легована сталь пониженої прогартовуваності та спосіб її формування

Реферат: Винахід належить до галузі металургії, а саме до складу легованої сталі пониженої прогартовуваності та способу формування хімічного складу цієї сталі. Легована сталь містить вуглець, марганець, силіцій, хром, нікель, молібден, мідь, титан, ванадій, сірку та фосфор при наступному співвідношенні зазначених легуючих елементів, мас. %: 0,4-1,2 вуглецю, до 0,20 марганцю, до 0,20 силіцію, до 0,50 хрому, до 1,60 нікелю, до 0,25 молібдену, до 0,20 міді, 0,030,10 алюмінію, 0,05-0,12 титану, 0,40 ванадію, до 0,035 сірки, до 0,035 фосфору, решта - залізо. Спосіб формування хімічного складу сталі пониженої прогартовуваності, призначеного для UA 114174 C2 (12) UA 114174 C2 інтенсивного охолодження, передбачає формування хімічного складу сталі з врахуванням довільної форми деталі та її розмірів за формулою (1), де змінні визначаються вмістом вуглецю і інших легуючих в сталі, розміром зерна за ГОСТ 5639, коефіцієнтом форми реальної деталі за Кондратьєвим. Винахід забезпечує підвищення міцності деталей зі сталі підвищеної прогартовуваності за рахунок збільшення стискних напруг на поверхні готових виробів з неї після гартування, зменшення кількості дорогих та дефіцитних легуючих елементів в ній. UA 114174 C2 5 Опис та обґрунтування винаходу. Сталі пониженої прогартовуваності, які інтенсивно охолоджують, використовують на практиці давно [1, 2, 3, 4]. Так, відомий винахід Російської Федерацій № 2158320 на конструкційну сталь пониженої прогартовуваності, що містить такий склад легуючих елементів (див. Таблицю 1). Вміст легуючих елементів в сталі пониженої прогартовуваності у винаході RU 2158320, мас. % Таблиця 1 Вуглець Марганець Силіцій Хром Мідь Алюміній Титан Нікель Ванадій Залізо 10 15 20 25 30 35 40 0,40-0,85 до 0,20 до 0,20 до 0,10 до 0,10 0,03-0,10 0,06-0,12 до 0,1 до 0,40 решта. Цей винахід, який є найближчим аналогом до заявленого складу сталі, має багато недоліків. 1. Міцність сталі в готових виробах занижена, оскільки відсутні легуючі елементи, такі як хром і нікель присутні в малій кількості, а молібден відсутній повністю. 2. Приведений у винаході хімічний склад сталі не завжди дозволяє отримати оптимальну глибину загартованого поверхневого шару, який формує оптимальний розподіл залишкових напруг. Це занижує довговічність роботи готових виробів. 3. Приведений у винаході хімічний склад сталі підходить тільки для малих виробів і не годиться для середніх і великих виробів. 4. Зовсім невідомо в яких пропорціях належить вибирати хімічний склад сталі залежно від довільної форми і розміру виробу, щоб забезпечити оптимальну глибину загартованого шару і оптимальний розподіл залишкових напруг. 5. Інтервал границь хімічного складу дуже широкий, що обмежує доцільне використання сталі при її оптимізації. Також відомий хімічний вміст дуже низьколегованої сталі пониженої прогартовуваності (див. патент RU 2450060), яку використали для виготовлення тонких втулок і який є аналогом до поданої заявки. Її склад такий, мас. %: 0,78 вуглець, 0,04 марганець, 0,08 силіцій, 0,07 хром, 0,15 нікель, 0,08 мідь, 0,04 алюміній, 0,015 титан, 0,015 сірка, 0,018 фосфор, що має критичний діаметр 7,8 мм. Недолік такої сталі, крім вище вже перерахованих, в її дорожнечі. При виплавлянні використовують брухт, що містить майже всі легуючі елементи і позбавитись їх дуже важко. Тому виплавка такої сталі коштує дуже дорого. Шепеляковський з співавторами [2, 3] використовували сталі з низьким вмістом марганцю для інтенсивного гартування після нагріву деталей струмами високої частоти. При інтенсивному охолодженні температура поверхні виробу протягом менше ніж двох секунд приймає температуру гартувального середовища. При таких умовах автори отримали дуже хороші результати у порівнянні зі звичайним гартуванням. Але результати могли б бути кращими, якщо хімічний вміст був би вибраний залежно від форми і розмірів деталі. А саме головний недолік цих сталей полягає в тому, що критичний діаметр для нижнього вмісту компонентів відрізняється від критичного діаметра для верхнього вмісту хімічного вмісту сталі в декілька разів. При таких умовах неможливе узгодження хімічного вмісту сталі з розмірами та формою деталі з неї (див. Таблицю 2 і 3). 1 UA 114174 C2 Таблиця 2 Хімічний вміст і застосування сталей з низьким вмістом марганцю для інтенсивного гартування після наскрізного нагрівання струмами високої частоти [2, 3] Компоненти С Si Mn Cr Ni Cu Ті S P Сталь 1 0,55-0,63 0,10-0,30