Сталь для механічних виробів, спосіб виготовлення механічних виробів із використанням цієї сталі та механічні вироби, виготовлені цим способом

1. Сталь для механічних виробів, яка відрізняє ться тим, що її склад характеризується такими значеннями, мас. %: - 0,19% £ С £ 0,25%; - 1,1% £ Мn £ 1,5%; - 0,8% £ Si £ 1,2%; - 0,01% £ S £ 0,09%; - сліди £ Р £ 0,025%; - сліди £ Ni £ 0,25%; - 1% £ Сr £ 1,4%; - 0,10% £ Mo £ 0,25%; - сліди £ Сu £ 0,30%; - 0,010% £ Al £ 0,045%; - 0,010% £ Nb £ 0,045%; - 0,0130% £ N £ 0,0300%; решта - залізо та домішки, що є наслідками вироблення, причому хімічний склад сталі дібрано таким чином, що середні значення J3m, J11m, J15m та J25m результатів п'яти випробувань за Джоміні є такими, що a = J11m - J3m ´ 14 / 22 - J25m ´ 8 / 22 £ 2,5 HRC ; та 2 (19) 1 3 84195 4 - сліди £ Р £ 0,020%; - 0,08% £ Ni £ 0,20%; - 1,10% £ Cr £ 1,40%; - 0,11% £ Мо £ 0,25%; - 0,08% £ Сu £ 0,30%; - 0,010% £ Аl £ 0,035%; - 0,025% £ Nb £ 0,040%; - 0,0130% £ N £ 0,0220%; - факультативно сліди £ Ві £ 0,07% та/або сліди £ Рb £ 0,12%, та/або сліди £ Те £ 0,010%, та/або сліди £ Se £ 0,020%, та/або сліди £ Са £ 0,045%; решта - залізо та домішки, що є наслідками вироблення. 10. Спосіб виготовлення цементованого або ціанованого механічного виробу зі сталі, який відрізняється тим, що для його виготовлення застосовують сталь за будь-яким з пп. 1-9, яку піддають механічній обробці, цементації або ціануванню, а потім гартуванню. 11. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що згадану цементацію або ціанування виконують при температурі від 950°С до 1050°С. 12. Механічний виріб зі сталі, який відрізняється тим, що він виготовлений способом за п. 10 або п. 11. 13. Ме ханічний виріб за п. 12, який відрізняється тим, що він є елементом зубчастої передачі. Цей винахід стосується галузі чорної металурга, більш точно, сталей для механічних виробів, наприклад, зубчастих коліс. Сталі для зубчастих коліс повинні мати високу міцність від утомленості при контакті. У більшості випадків вироби, що виготовляються з таких сталей, піддають цементації або ціануванню з метою забезпечення достатньої поверхневої твердості та механічної міцності при збереженні в'язкості внутрішніх шарів, яка забезпечується вмістом вуглецю лише 0,10-0,30%. Вміст вуглецю у цементованому шарі може досягати приблизно 1%. Сталі для зубчастих коліс, призначені для цементації, описані у численних документах. Можна згадати в цьому зв'язку [патент США А 5,518,685], згідно з яким з метою уникнення міжзеренного окиснення в процесі цементації вміст Si та Mn має підтримуватися на відносно низькому рівні (відповідно 0,45-1% та 0,40-0,70%). У [патентній заявці Японії № А-4-21757] описано сталі для зубчастих коліс, призначені для плазмової цементації або цементації під зниженим тиском з подальшою дробоструминною обробкою, в яких вміст Si та Mn може перевищува ти вищезгадані межі. Ці сталі мають високу поверхневу міцність на стиск, якого зазнає зубчасте колесо, і, отже, підвищений строк служби. Заявці [WO03/012156] пропонує сталь для механічних виробів, наприклад, для зубчастих коліс, що має такий склад: 0,12% £ C £0,30%; 0,8% £Si £1,5%; 1,0% £Mn £1,6%; 0,4% £Cr £1,6%; Mo £0,30%; Ni £0,6%; Al £0,06%; Cu £0,30%; S £0,10%; P £0,03%; Nb £ 0,050%. Перевагою цієї сталі є зведення до мінімуму пластичних деформацій в процесі експлуатації вузла, що містить цей виріб, завдяки цілеспрямованому врівноваженню показників вмісту кремнію та марганцю. Відповідно до варіантів, яким віддається перевага, цементація або ціанування мають виконуватися у неокиснювальних умовах, наприклад, під зниженим тиском, щоб відносно високі значення вмісту кремнію та марганцю не спричиняли ускладнень, пов'язаних із міжзеренним окисненням. Цементацію або ціанування звичайно виконують при температурі в межах від 850°C до 930°C. В той самий час сучасною тенденцією є пошук можливостей виконання цієї операції при більш високих температурах (високотемпературної цементації або ціанування), у межах від 950°C до 1050°С. Таке підвищення температури обробки дозволяє або скоротити тривалість обробки при тій самій глибині цементованого шару, або ж збільшити глибину цементації при тій самій тривалості обробки. За бажанням виробника можна, таким чином, досягти або підвищення продуктивності устаткування, або підвищення експлуатаційних характеристик одержуваних виробів. У той самий час, застосування високих температур для цементації або ціанування відомих сталей, згаданих вище, пов'язане з деякими ускладненнями. Насамперед, підвищення температури може спричинити зростання розмірів зерен, що погано регулюється та негативно впливає на механічні характеристики виробу. З іншого боку, після цементації або ціанування виріб піддають гартуванню, при якому має місце деформація виробу. Це може викликати необхідність повторної механічної обробки виробу і навіть, у найгірших випадках, його бракування. Ці ускладнення посилюються, якщо гартуванню піддається виріб, цементований або ціанований при високих температурах, а не при більш звичайних температурах. Метою цього винаходу є запропонувати фа хівцям у металурга, що застосовують високотемпературну цементацію або ціанування механічних виробів, зокрема, зубчастих коліс, сталь, що дозволяє уникнути вищезгаданих ускладнень при збереженні потрібних механічних властивостей, і водночас є придатною для виконання цементації або ціанування при більш звичайних температурах. Згідно з цією метою, предметом цього винаходу є сталь для механічних виробів, яка відрізняється тим, що її склад характеризується такими значеннями (у масових відсотках): -0,19%£