Патент на изобретение №2259417
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СТАЛЬ
(57) Реферат:
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали, используемой при изготовлении ножей, предназначенных для резки металлолома. Заявленная сталь содержит, мас.%: углерод 0,5-0,6; марганец 1,6-1,8; кремний 1,2-1,3; хром 1,2-1,4; молибден 0,25-0,40; ванадий 0,12-0,20; азот 0,012-0,020; алюминий 0,015-0,035; железо – остальное. При этом в качестве примесей сталь может содержать серу не более 0,020, фосфор не более 0,020. Техническим результатом изобретения является повышение комплекса физико-механических свойств стали и эксплуатационной стойкости ножниц, изготовленных из неё. 2 табл.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали, используемой при изготовлении ножей, предназначенных для резки металлолома. Известна выбранная в качестве прототипа сталь 6ХВ2С [1], содержащая, мас.%: углерод 0,55-0,65, марганец 0,15-0,40, кремний 0,5-0,8, хром 1,0-1,3, вольфрам 2,2-2,7, фосфор не более 0,030, серы не более 0,030. Существенным недостатком данной стали является низкая эксплуатационная стойкость ножниц, обусловленная пониженным комплексом физико-механических свойств. При этом в стали содержится значительное количество вольфрама, а сама сталь, относящаяся к перлитным сталям, требует соответствующей термообработки, все это в свою очередь значительно увеличивает стоимость стали. Желаемым техническим результатом изобретения является повышение комплекса физико-механических свойств и эксплуатационной стойкости ножниц. Для достижения этого сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром и железо, дополнительно содержит молибден, ванадий, азот и алюминий при следующем соотношении компонентов: углерод 0,5-0,6, марганец 1,6-1,8, кремний 1,2-1,3, хром 1,2-1,4, молибден 0,25-0,40, ванадий 0,12-0,20, азот 0,012-0,020, алюминий 0,015-0,035, железо остальное, при этом в качестве примесей сталь может содержать серу не более 0,020, фосфора не более 0,020. Получение высокопрочной стали с бейнитной структурой связывают с уменьшением содержания углерода. Для образования этой структуры необходимо сдвинуть начало превращения вправо и снизить температуру превращения ниже 400°С. Это достигается за счет легирования, обеспечивающего измельчение структуры, дисперсионное твердение и образование пересыщенного углеродом твердого раствора [2]. При снижении концентрации углерода до 0,6% и ниже образуется реечный мартенсит, который менее хрупок, чем высокоуглеродистый мартенсит крупнопластинчатой формы (0,6-0,8% С). При введении в содержащую не более 0,6% С сталь повышенного количества марганца, кремния, хрома и легировании ванадием, молибденом, азотом, алюминием увеличивается не только прочность, но и вязкость разрушения. Увеличение содержания марганца, кремния, хрома и введение молибдена, повышая прокаливаемость стали, исключает превращение в перлитной области, снижает температуру бейнитного превращения (нижнего бейнита) и обеспечивает получение более тонкодисперсной пересыщенной углеродом структуры, а следовательно, повышение прочных свойств, твердости по сечению изделия, сопротивления хрупкому разрушению. Выбранные концентрации марганца, хрома, молибдена, а также растворенного в аустените ванадия обеспечивают переохлаждение аустенита до температуры ниже 400°С с образованием бейнита и реечного мартенсита. Эта структура обеспечивает наилучшее соотношение прочностных и вязкостных свойств и наибольшую износостойкость и более высокий предел усталости, приводит к снижению критической температуры хрупкости. Увеличение содержания марганца до 1,8% уменьшает отрицательное влияние углерода на порог хладноломкости, он модифицирует выделение цементита, исключая выделение его по границам зерен. Микролегирование молибденом, замедляя образование феррита и перлита и способствуя образованию бейнита, увеличивает положительное влияние хрома на прокаливаемость стали и обеспечивает получение дисперсной структуры. Хром при содержании до 1% в отсутствии молибдена мало влияет на бейнитную прокаливаемость. При увеличении хрома до 1,3% эффективность его несколько повышается: возрастает предел прочности, увеличивается прокаливаемость, получается дисперсная структура. Совместное введение хрома и молибдена способствует дальнейшему повышению твердости по сечению, предела текучести и временного сопротивления получению более тонкодисперсной структуры, увеличению сопротивления износу в 1,5-2 раза. Увеличение концентрации молибдена до 0,4% уменьшает предельную скорость охлаждения. Вязкость бейнитной стали предлагаемого состава выше, чем перлитной, бейнитные стали менее склонны к хрупкому разрушению (допускаемая глубина трещин перед возникновением хрупкого излома на 40% больше, чем в перлитных). Введение ванадия, алюминия, азота в сталь приводит к измельчению зерна аустенита до баллов 9-12 и снижению склонности его к росту при нагреве за счет образования дисперсных частиц карбонитридов ванадия и нитридов алюминия и к дальнейшему увеличению прочностных и вязкостных свойств, а также сопротивления хрупкому разрушению при жестких условиях эксплуатации. Для определения механических свойств было выплавлено на индукционной печи 4 плавки с химическим составом заявляемой стали. После разливки и прокатки из стали были изготовлены ножи размером 300×180×90 мм. После нормализации ножи испытаны в промышленных условиях на установке по механической резке металлолома с усилием реза 10000 кН. В качестве прототипа приведены данные по эксплуатации на той же установке ножей из стали 6ХВ2С. Как видно из приведенных таблиц, использование заявленной стали для изготовления ножей позволяет повысить комплекс физико-механических свойств, а также и значительно повысить эксплуатационную стойкость ножей.
Источники информации 1. ГОСТ 5950-73 2. Металловедение / Самохоцкий А.И., Кунявский М.Н., Кунявская Т.М., Парфеновская Н.Г., Быстрова Н.А. – М.: Металлургия, 1990. – 460 с.
Формула изобретения
Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден, ванадий, азот и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
при этом в качестве примесей сталь может содержать серу не более 0,020, фосфор не более 0,020.
PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение
(73) Патентообладатель(и):
(73) Патентообладатель:
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 07.02.2006 № РД0006304
Извещение опубликовано: 10.04.2006 БИ: 10/2006
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0,030
т,
5,
,