Сталь

Сталь, переважно для осей складених опорних валків, що містить вуглець, хром, нікель, молібден, ванадій, кремній, марганець, сірку, фосфор і залізо, яка відрізняється тим, що сталь додатко 3 11987 4 ваннях за рахунок технічного результату, що поляня прогартованості, і характеристики міцності, гає в утворенні при кристалізації сталі глобулярних пластичності і в'язкості знижуються. сульфідів і карбідної однорідності. При збільшенні змісту хрому вище верхньої Цей технічний результат досягається тим, що межі зменшується відпускостійкість сталі, з'являсталь, яка містить вуглець, кремній, марганець, ється карбідна неоднорідність, карбіди в сталі хром, нікель, молібден, ванадій і залізо додатково укрупнюються і викликають зниження міцносних і містить кальцій при наступному співвідношенні пластичних властивостей. складових компонентів, у мас.%: Нікель впливає на прогартованість також як і вуглець - 0,26-0,34; хром. Тому важливо враховувати спільний вплив кремній - 0,20-0,40; хрому і нікелю по вираженню (1). марганець - 0,30-0,60; При змісті сумарної кількості хрому і нікелю хром - 2,70-3,10; менше нижньої межі знижується прогартованість нікель - 1,30-1,60; сталі і характеристики міцності, пластичності і в'язмолібден - 0,30-0,60; кості. ванадій - 0,15-0,25; При збільшенні сумарного змісту хрому і нікекальцій - 0,001-0,006; лю вище верхньої межі знижуються міцності харасірка - менш 0,015; ктеристики. фосфор - менш 0,02; Знижений зміст ванадію (0,15-0,25%) у пропозалізо - інше. нованій сталі, на відміну від відомої (0,3-0,4%), При цьому, співвідношення між хромом і нікеприводить до зменшення кількості карбідів ваналем приймається рівним дію і, відповідно, підвищенню ударної в'язкості. При змісті ванадію менше нижньої межі змен(1), 4,0 Cr+Ni 4,7 шується прогартованість і знижується відпускоса співвідношення між молібденом і ванадієм тійкість сталі, що веде до зниження міцносних приймається рівним властивостей. (2). 3,0 5Мо+10V 5,5 При змісті ванадію вище верхньої межі, унасПропонована сталь відрізняється від відомої лідок виділення підвищеної кількості карбідів, зменаявністю кальцію (0,001-0,006%), підвищеним ншується в'язкість сталі. змістом хрому і зниженим змістом ванадію. На процеси карбідоутворення й одержання Між відмітними ознаками корисної моделі і тенеобхідних властивостей пропонованої сталі такий хнічним результатом мається причинно - наслідкоже вплив, як і ванадій, робить молібден. У зв'язку з вий зв'язок. цим треба враховувати спільний вплив ванадію і Наявність кальцію (0,001-0,006%) у складі молібдену по вираженню (2). пропонованої сталі підвищує ударну в'язкість унаПри змісті сумарної кількості молібдену і ванаслідок того, що кальцій сприяє утворенню глобудію менше нижньої межі зменшується прогартовалярних сульфідів замість витягнутих гострокутних, ність і відпускостійкість сталі, що приводить до що знижують в'язкість сталі. зниження міцносних властивостей. При змісті кальцію нижче встановленої межі При змісті сумарної кількості молібдену і ванаглобулярні сульфіди не утворяться й ударна в'яздію вище верхньої межі збільшується кількість кість не підвищується. карбідів у структурі сталі, що приводить до зниПри змісті кальцію вище верхньої межі частиження в'язкості сталі. на кальцію переходить у твердий розчин сталі, а Було проведене визначення твердості і мехаце знижує її пластичність і в'язкість. нічних властивостей після нормалізації з відпуском Підвищений зміст хрому (2,70-3,10%) у пропона 3-х дослідних складах пропонованої сталі (планованій сталі, на відміну від відомої (2,00-2,50%), вки №№1-3) і на одному складі сталі, прийнятої за підвищує прогартованість і, унаслідок цього, збіпрототип (плавка №4). Нижче приведений хімічний льшує міцність, пластичність і в'язкість. При змісті склад цих сталей (таблиця 1). хрому менше нижньої межі відбувається зменшенТаблиця 1 Зміст елементів, мас. % № плавки С Si Mn Cr Ni Mo V 1 2 3 4 0,26 0,31 0,33 0,30 0,21 0,32 0,39 0,26 0,30 0,43 0,58 0,46 2,68 2,95 3,09 2,25 1,30 1,50 1,59 1,35 0,31 0,45 0,57 0,55 0,15 0,20 0,24 0,38 Виплавку сталі проводили в індукційній печі з основною футеровкою. Злитки масою 50кг. кували під 1т. молотом на прутки 20мм, потім проводили відпалювання по наступному режиму: нагрів до 950°С; витримка 3ч.; охолодження з піччю до 300°С; нагрів до температури 700°С; витримка 15ч.; охолодження з піччю до 100°С. Са (з розрахунку) 0,001 0,003 0,006 S Р 0,09 0,012 0,006 0,023 0,017 0,015 0,019 0,022 Остаточну термічну обробку заготовок здійснювали по режиму нормалізації (охолодження на повітрі) з подвійним відпуском стосовно до термічної обробки великої осі діаметром 1500мм складеного опорного валка. Згідно результатів досліджень, при нормалізації осі такого перетину швидкість охолодження поверхневої зони осі складає 100°С/ч. З такою ж швидкістю прохоло 5 11987 6 джували зразки з температури нагрівання під норПризначення другого відпуску має за мету малізацію. стабілізацію структури і властивостей сталі. Режим остаточної термічної обробки: нагрів Результати визначення твердості і механічних зразків до t950°C; властивостей при випробуванні на розтягання й витримка 3 години; охолодження із швидкістю удар пропонованої (плавки №№1-3) і відомої (пла100°С/год; дворазовий відпуск при t600°С по 25ч вка №4) сталей приведена нижче (таблиця 2). кожний. Таблиця 2 № плавки 1 2 3 4 Твердість, HRCэ 32 33,5 34 30 у, МПа 1025 1110 1147 953 Механічні властивості , МПа ,% 0,2 910 14,0 965 12,0 1012 11,0 825 8,0 Як випливає з таблиці, пропонована сталь має більш високий комплекс механічних властивостей і більш високу твердість. Ці технічні характеристики забезпечуються за рахунок технічного результату, що полягає в утворенні при кристалізації сталі глобулярних сульфідів і карбідної однорідності. Сталь пропонованого складу, в порівнянні зі сталлю-прототипом має більш високі характеристики твердості, міцності, пластичності і в'язкості. Так, пропонована сталь має твердість - 3234НRСэ, границя міцності - 1025-1147МПа, відносне звуження - 49,3-54,3% і ударну в'язкість 353441кДж/м2, а в сталі-прототипі ці характеристики складають: твердість - 30НКСэ, границя міцності Комп’ютерна верстка М. Мацело ,% 54,3 50,6 49,3 35,4 н, кДж/м2 430 387 360 155 953МПа, відносне звуження - 35,4% і ударна в'язкість - 155кДж/м2. Таким чином, на підставі викладеного і проведеного досліджень можна зробити висновок про те, що запропонований склад сталі відповідає критерію корисної моделі і має істотні відмінності і новизну, а саме - легування кальцієм, зміст зазначених компонентів у заявлених границях, а також регламентовані співвідношення між хромом і нікелем, між молібденом і ванадієм, реалізація яких дає можливість одержати позитивний ефект: підвищення твердості, міцності, пластичності і в'язкості сталі, з якої виготовляють великі осі складених опорних валків. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601