Патент на изобретение №2166558
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СТАЛЬ
(57) Реферат: Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления литых изделий, подвергающихся интенсивному износу и ударам. Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости стали при минимальном удорожании ее стоимости. Для повышения износостойкости сталь дополнительно содержит магний, а в числе редкоземельных элементов она содержит группу, включающую церий, лантан и неодим, при этом компоненты стали находятся в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,9-1,5; кремний 0,3-1,0; марганец 11,5-15,0; хром не более 1,0; никель не более 1,0; сера не более 0,05; фосфор не более 0,12; магний 0,03-0,05; редкоземельные металлы 0,03-0,045, в том числе группа, включающая церий, лантан и неодим в следующем соотношении, мас.%: церий 0,005-0,01, лантан 0,005-0,01, неодим 0,01-0,015, железо остальное. 3 табл. Изобретение относится к металлургии, в частности к марганцовистым сталям для изготовления литых деталей, работающих в условиях интенсивного износа и ударных нагрузок. Для производства изделий, подвергающихся интенсивному износу и ударам, широко применяются стали с повышенным содержанием марганца. Широко известна легированная сталь 110Г13Л (ГОСТ 977-88), содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель и железо. Для ряда деталей, подвергающихся интенсивному износу, износостойкость ее недостаточна и может быть повышена. Для повышения износостойкости, ударной вязкости сталь легируют не только марганцем, но и другими элементами, например титаном, молибденом, хромом, медью, ванадием, алюминием и др. Однако снижение ударного износа, полученное на стали 110Г13Л, дополнительно легированной 0.1% титана + 0.5% молибдена + 1% хрома, приводит к удорожанию стали на 25-30%. Дальнейшее повышение износостойкости может быть получено за счет легирования ванадием до 1.5-2%, бором до 0.01-0.11%, но это еще в большей степени удорожает сталь (Парфенов Л.И., Сорокин Г.А., Матюс А. З. Влияние модификаторов на упрочнение стали 110Г13Л при наклепе. МиТОМ N 9, 1970, с. 70). Таким образом, недостатком вышеуказанных износостойких сталей является их сравнительно высокая стоимость ввиду наличия дорогостоящих легирующих элементов. Наиболее близкий аналог изобретения описан в авторском свидетельстве СССР N 350859, опубликованном 25.09.1972 г., C 22 C 38/58. Известная сталь содержит элементы в следующем соотношении в мас.%: углерод – 0.9-1.5 кремний – 0.3-0.8 марганец – 10.0-15.0 хром – 0.2-2.5 никель – не более 1.0 сера – не более 0.03 фосфор – не более 0.1 ванадий – 0.15-0.65 титан – 0.02-0.15 РЗМ в виде церия – 0.02-0.15 железо – остальное. Изобретение решает задачу повышения износостойкости стали при минимальном удорожании ее стоимости. Предложенная сталь отличается от известной тем, что она дополнительно содержит магний, а в числе редкоземельных металлов она содержит группу, включающую церий, лантан и неодим при следующем соотношении компонентов в мас.%: церий – 0.005-0.01 лантан – 0.005-0.01 неодим – 0.01-0.15. Техническим результатом изобретения является повышение ударной вязкости и абразивной стойкости стали за счет измельчения зерна. Сущность изобретения заключается в том, что заявлена сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, серу, фосфор, редкоземельные металлы (РЗМ) и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит магний, а в числе редкоземельных металлов она содержит группу, включающую церий, лантан и неодим, при этом компоненты стали находятся в следующем соотношении в мас.%: углерод – 0.9-1.5 кремний – 0.3-1.0 марганец – 11.5-15.0 хром – не более 1.0 никель – не более 1.0 сера – не более 0.05 фосфор – не более 0.12 магний – 0.03-0.05 редкоземельные металлы – 0.03-0.045 в том числе группа, включающая церий, лантан и неодим в следующем соотношении в мас.%: церий – 0.005-0.01 лантан – 0.005-0.01 неодим – 0.01-0.15 железо – остальное. Изобретение иллюстрируется следующим примером. Плавку стали проводили в дуговой печи ДС-5МТ с основной футеровкой. Температура металла в печи перед выпуском металла составляла 1580-1600oC. Из печи сталь выливали в предварительно подогретый до температуры 700-800oC разливочный ковш. Модифицирование производили на струю металла при заполнении разливочного ковша емкостью 400 кг. В качестве модификатора использовали лигатуру ФС30РЗМ30 ТУ 14-5-136-80. Обработку жидкой стали магнийсодержащим модификатором ФСМг7 ТУ 14-37-80 производили в форме путем засыпки в реакционную камеру. Температура заливки форм 1420-1450oC. Отливки извлекали из форм при температуре 600oC. Размеры опытных образцов-втулок Фнар = 50 мм, Фвн = 30 мм, длина 150 мм. Химсостав стали определяли на оптическом эмиссионном спектрометре “Спектролаб-C”. Опытные составы стали приведены в табл. 1. Предлагаемая сталь содержит серу и фосфор в качестве примесей: S – не более 0.05%, P – не более 0.12%. Известная сталь дополнительно содержит: V = 0.20%, Ti = 0.05%. Макро- и микроструктуру образцов исследовали в литом и термообработанном состоянии, вид изломов оценивали визуально. Термообрабатывали образцы-втулки по режиму: нагрев 1060+20oC, выдержка 2 часа, охлаждение в воде с температурой 25oC. Твердость определяли методом Бринелля. Испытания на ударный изгиб проводили на образцах тип I ГОСТ 9454. Плотность измеряли методом гидростатического взвешивания. Испытания на изнашивание проводили на машине трения 2070 СМТ-1 по системе “вал-втулка”. Условия испытания: частота вращения вала (предлагаемая сталь) – 100 об/мин; контртело – втулка (ст. 38ХС в состоянии термоулучшения с твердостью HB 285); усилие прижатия – 1000 Н; число циклов – 4х100000. Оценивали износостойкость по потере в весе. Точность взвешивания 0.001 г. Физико-механические характеристики приведены в табл. 2. В табл. 3 приведены результаты измерения размера аустенитного зерна по ГОСТ 5639. Из представленных данных следует, что одинарное модифицирование РЗМ (сплавы 1, 5) мало эффективно; повышенное до 0.1% содержание магния приводит к загрязнению металла неметаллическими включениями, увеличению междендритной рыхлоты и уменьшению плотности металла. Предлагаемые сплавы 2 и 3 имеют наиболее высокие физико-механические свойства, их износостойкость повышается на 20-30% по сравнению со сплавом 1 (аналогом известного по химическому составу). Повышение физико-механических свойств предлагаемой стали обусловлено измельчением зерна на 2-3 балла при двойном модифицировании стали РЗМ-содержащей и магнийсодержащей лигатурой. Более высокие свойства предлагаемой стали предопределяют повышение срока службы, качества и надежности изготовленных из нее деталей и позволяют рекомендовать ее в машиностроении вместо известной стали. Формула изобретения
Углерод – 0,9 – 1,5 Кремний – 0,3 – 1,0 Марганец – 11,5 – 15,0 Хром – Не более 1,0 Никель – Не более 1,0 Сера – Не более 0,05 Фосфор – Не более 0,12 Магний – 0,03 – 0,05 Редкоземельные металлы – 0,03 – 0,045, в том числе группа, включающая церий, лантан и неодим в следующем соотношении, мас.%: Церий – 0,005 – 0,01 Лантан – 0,005 – 0,01 Неодим – 0,01 – 0,015 Железо – Остальное 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: 06.04.2001
Номер и год публикации бюллетеня: 6-2003
Извещение опубликовано: 27.02.2003
NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение
Извещение опубликовано: 27.09.2004 БИ: 27/2004
PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение
Прежний патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 26.12.2005 № РД0005435
Извещение опубликовано: 20.02.2006 БИ: 05/2006
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 06.04.2006
Извещение опубликовано: 10.04.2008 БИ: 10/2008
|
||||||||||||||||||||||||||
