Патент на изобретение №2154693
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СТАЛЬ
(57) Реферат: Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изысканию высокопрочных сталей для дисков пил холодной резки проката. Предложена сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,80 – 0,90, кремний 0,15 – 0,35, марганец 0,40 – 0,70, хром 0,50 – 0,80, ванадий 0,10 – 0,30, молибден 0,10 – 0,25, вольфрам 0,005 – 0,04, кальций 0,001 – 0,030, титан 0,005 – 0,010, азот 0,005 – 0,015, железо – остальное. В составе стали дополнительно ограничено количество примесей в следующем соотношении, мас. %: серы не более 0,010, фосфора не более 0,015, никеля 0,01 – 0,10, меди 0,01 – 0,10, алюминия 0,005 – 0,035. Техническим результатом изобретения является повышение комплекса механических свойств и долговечность стали. 1 з.п.ф-лы, 2 табл. Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изысканию высокопрочных сталей для дисков пил холодной резки проката. Известна выбранная в качестве прототипа сталь [1], содержащая, мас.%: углерод 0,80-0,90, кремний 0,15-0,35, марганец 0,30-0,60, хром 0,40-0,70, ванадий 0,15-0,30, молибден 0,15-0,25, железо – остальное. Существенным недостатком стали являются низкие механические свойства стали, приводящие к быстрому износу режущей поверхности дисковых пил и выходу последних из строя. Желаемым техническим результатом изобретения является повышение комплекса механических свойств и долговечности стали. Для достижения этого сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, молибден и железо, дополнительно содержит вольфрам, кальций, титан и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод – 0,80-0,90 Кремний – 0,15-0,35 Марганец – 0,40-0,70 Хром – 0,50-0,80 Ванадий – 0,10-0,30 Молибден – 0,10-0,25 Вольфрам – 0,005-0,04 Кальций – 0,001-0,030 Титан – 0,005-0,010 Азот – 0,005-0,015 Железо – Остальное Кроме того, в ее составе может быть дополнительно ограничено количество примесей в следующем соотношении, мас.%: Сера – Не более 0,010 Фосфор – Не более 0,015 Никель – 0,01-0,10 Медь – 0,01-0,10 Алюминий – 0,005-0,035 Заявляемый химический состав стали выбран с учетом нижеследующих предпосылок. Микролегирование стали кальцием оказывает положительное влияние на ее микроструктуру, способствует измельчению зерна и получению благоприятной (глобулярной) формы малодеформируемых оксидных, сульфидных и оксисульфидных включений. При содержании кальция более 0,030% сталь загрязняется оксидными включениями кальция, что приводит к понижению пластических свойств и долговечности стали. При содержании вольфрама 0,005-0,04% повышается твердость стали, износостойкость и прочность при повышенных температурах, уменьшается склонность к отпускной хрупкости, увеличивается режущая способность инструмента, устойчивость зубьев пил к истиранию, кроме того, увеличивается красностойкость. При содержании вольфрама более 0,04% значительно повышается вероятность выкрашивания зубьев и значительно возрастает стоимость стали. Введение в сталь менее 0,005% вольфрама в нашем случае практически не оказывает влияния на перечисленные выше положительные свойства. Введенный в состав стали титан повышает твердость, прочность и незначительно пластичность, способствует, с одной стороны, измельчению зерна, с другой стороны, образует карбиды титана, которые совместно с карбидами вольфрама резко увеличивают режущие свойства стали. Азот, соединяясь с нитридообразующими элементами (ванадием, алюминием, титаном), измельчает зерно и обеспечивает нитридное (карбонитридное) упрочнение стали. При содержании в стали азота более 0,015% снижается прочность и ударная вязкость стали. Кроме того, для улучшения прокаливаемости и повышения пластичности сталь содержит повышенные, по сравнению с прототипом, значения марганца 0,40-0,70%. Для гарантированного получения требуемых режущих свойств, увеличения прочности и прокаливаемости, повышения твердости и износоустойчивости увеличено, по сравнению с прототипом, содержание хрома 0,50-0,80%. Введенный в состав стали молибден предохраняет от отпускной хрупкости, увеличивает вязкость стали и ее прокаливаемость. Для измельчения зерна, уменьшения хрупкости закаленной стали и предохранения стали от перегрева в зоне резания изменено содержание ванадия 0,10-0,30%. В результате введенных в сталь добавок возможно снижение содержания ванадия и молибдена до 0,10%, что значительно удешевляет стоимость стали. Выбранное соотношение вольфрама, молибдена и ванадия обеспечивает устойчивость дисков против отпуска. Содержание алюминия в заявляемых пределах определяет мелкое зерно стали (8-10 балл). При содержании алюминия ниже 0,005% получено крупное зерно (5-6 балл), при содержании алюминия выше 0,035% возможно загрязнение стали глиноземсодержащими неметаллическими включениями, резко повышающими трещинообразование на дисках пил. Ограничение содержания никеля выбрано исходя из снижения теплоустойчивости стали, а меди – исходя из повышения вероятности образования горячих трещин при прокатке. Для определения механических свойств заявляемой стали была выплавлена серия плавок (с заявляемыми пределами химического состава стали) на 10-тонной дуговой электросталеплавильной печи. Химический состав приведен в таблице 1. Прокатка стали осуществлялась на листы толщиной 5 мм. После нарезки зубьев и термообработки диски из стали, изготовленной по заявляемому химическому составу, проходили испытания в условиях рельсобалочного цеха при порезке рельсовых профилей на станках фирмы “Вагнер”. В таблице 2 приведены результаты механических испытаний для различных составов заявляемой стали после термообработки, а также результаты промышленных испытаний при порезке рельсовых профилей. Согласно данным проведенных испытаний заявляемая сталь в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами: повышается комплекс механических свойств и долговечность стали. Литература: 1. ГОСТ 5950-73 “Прутки и полосы из инструментальной легированной стали”о Формула изобретения
Углерод – 0,80 – 0,90 Кремний – 0,15 – 0,35 Марганец – 0,40 – 0,70 Хром – 0,50 – 0,80 Ванадий – 0,10 – 0,30 Молибден – 0,10 – 0,25 Вольфрам – 0,005 – 0,04 Кальций – 0,001 – 0,030 Титан – 0,005 – 0,010 Азот – 0,005 – 0,015 Железо – Остальное 2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что в ее составе дополнительно ограничено количество примесей в следующем соотношении, мас.%: Сера – Не более 0,010 Фосфор – Не более 0,015 Никель – 0,01 – 0,10 Медь – 0,01 – 0,10 Алюминий – 0,005 – 0,035 РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 23.02.2001
Номер и год публикации бюллетеня: 1-2003
Извещение опубликовано: 10.01.2003
|
||||||||||||||||||||||||||
