Сталь, що цементується

Винахід відноситься до галузі металургії, а саме - до виробництва навуглецькованих сталей. Відома навуглецькована сталь, яка містить у собі, мас.%: Вуглець 0,08 - 0,20 Марганець 13,0 - 16,0 Кремній 0,7 - 2,0 Хром 0,5 - 5,0 Ванадій 0,1 - 1,0 Залізо Решта Ця сталь має порівняно невисоку межу плинності (420 - 480МПа) та містить у собі дорогі елементи хром та ванадій. Відома навуглецькована сталь, прийнята за прототип, містить у собі, мас.%: Вуглець 0,05 - 0,10 Марганець 6,0 - 12,0 Кремній 0,5 - 0,7 Ванадій 1,0 - 2,0 Азот 0,03 - 0,08 Кальцій 0,02 - 0,05 Залізо Решта Ця сталь має високий рівень механічних властивостей, однак містить у собі підвищену кількість ванадія, який у теперішній час є дорогим та дефіцитним елементом. Для введення азота у відому сталь - потрібен азотирований марганець, який в Україні не виробляється. В основу винаходу поставлена задача розробити навуглецьковану сталь, у котрій за рахунок введення додаткових компонентів та змінення процентного співвідношення досягається високий рівень механічних властивостей при зниженні її собівартості. Для рішення поставленої задачі в навуглецьковану сталь, яка містить вуглець, марганець, кремній, кальцій, залізо, у відповідності з винаходом, додатково введені титан та алюміній при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: Вуглець 0,08 - 0,15 Марганець 4,0 - 16,0 Кремній 0,5 - 1,0 Титан 0,05 - 0,10 Алюміній 0,05 - 0,10 Залізо Решта Ці відмінності є принциповими, оскільки дозволяють здешевити сталь та зберегти високий рівень механічних властивостей. Межі легуючих елементів у пропонованої сталі обумовлені слідуючим. Виробництво сталі, яка містить у собі вуглеця 0,08%, не забезпечує рівень механічних властивостей, одержуємих у сталі, прийнятої за прототип. Підвищення концентрації вуглеця понад 0,15% помітно знижує ударну в'язкість сталі після загартування та низького відпуска. Концентрація марганця не повинна бути нижче 4%, оскільки у цьому випадку після цементації та загартування важко одержати аустенітну структуру у поверховому шарі, що важливо для забезпечення високої абразивної та ударно-абразивної зносостійкості сталі. Більш ніж 16% концентрація марганця суттєво знижує міцнісні властивості. Кремній введено для підвищення межі плинності. Менше 0,5% - ний його вплив неефективний. Якщо його міститься ³1% посилюється зневуглецювання при нагріві під загартування, коли воно не здійснюється з цементованого нагріву. Титан та алюміній введені для збереження дрібнозернистості після цементації. Титан також утворює карбіди, які підвищують зносостійкість поверхового шара. Більш низька, ніж 0,05%, кількість титана та алюмінія неефективна. Більш, ніж 0,1%, місткість цих елементів, із-за підвищеної кількості карбідів та нітрідів знижується пластичність та ударна в'язкість сталі. Експериментальна сталь виплавлена в індукційній печі з основною футеровкою. Присадка титана та алюмінія вироблялась у ковш. Злитки масою 10кг гомогенізували при 1100 - 1150°C протягом 10 годин, потім кували на прутки Æ14 - 500мм, після чого виготовляли зразки для дослідження. Сталь підлягає цементації при 930 - 950°C. Глибину навуглецькованого шара регулюють тривалістю витримання. Загартування проводять з цементаційного нагріву після підстиговування до 850 - 900°C. Його можна здійснювати також після окремого нагріву на ці температури. Після загартування проводять відпуск при 200 - 300°C для знімання внутрішніх напруг. Якщо сталь працює в умовах великих динамічних навантажень та вимагається суттєво підвищити пластичність та ударну в'язкість серцевини, роблять відпуск при 450 - 650°C. У цьому випадку здійснюється поверхневе загартування цементованого шара, щоб одержати у ньому переважно аустенітну структуру з карбідами. При кількості марганця більше 12% при необхідності мати s0,2 ³ 800МПа, треба проводити холодну пластичну деформацію зі ступенями 10 - 20%. У табл.1 приведені варіанти хімічного складу запропонованої навуглецькованої сталі. Запропонована сталь не містить у собі ванадій та азот, а по рівню механічних властивостей не уступає відомій, прийнятої за прототип (табл.2). Приведені дані показують, що пропонуєма сталь не уступає відомій по рівню механічних властивостей та не містить, у собі дорогих елементів.