RU2363754C1 - Steel of increased hardenability and treatability - Google Patents
Steel of increased hardenability and treatability Download PDFInfo
- Publication number
- RU2363754C1 RU2363754C1 RU2008100409/02A RU2008100409A RU2363754C1 RU 2363754 C1 RU2363754 C1 RU 2363754C1 RU 2008100409/02 A RU2008100409/02 A RU 2008100409/02A RU 2008100409 A RU2008100409 A RU 2008100409A RU 2363754 C1 RU2363754 C1 RU 2363754C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- manganese
- molybdenum
- nitrogen
- less
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству сталей повышенной прокаливаемости и обрабатываемости, используемых для производства ответственных деталей автомобилей.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the production of steels of high hardenability and machinability used for the production of critical automobile parts.
Известна сталь 20ХГНМ для изготовления изделий, упрочняемых цементацией, содержащая, мас.%:Known steel 20HGNM for the manufacture of products hardened by cementation, containing, wt.%:
Углерод 0,18-0,23Carbon 0.18-0.23
Кремний 0,17-0,37Silicon 0.17-0.37
Марганец 0,7-1,1Manganese 0.7-1.1
Хром 0,4-0,7Chrome 0.4-0.7
Никель 0,4-0,7Nickel 0.4-0.7
Молибден 0,15-0,25Molybdenum 0.15-0.25
Железо - остальноеIron - the rest
(ГОСТ 4543-71 «Прокат из легированной конструкционной стали»).(GOST 4543-71 "Rolled products from alloy structural steel").
Недостатком данной стали является низкий уровень прокаливаемости - стальThe disadvantage of this steel is the low level of hardenability - steel
не обеспечивает достижение требуемой твердости деталей.does not achieve the required hardness of the parts.
Наиболее близким аналогом является сталь для цементации (патент РФ №2247172, п.1), содержащая, мас.%:The closest analogue is steel for cementation (RF patent No. 227172, p. 1), containing, wt.%:
Углерод 0,12-0,26Carbon 0.12-0.26
Марганец 0,7-1,5Manganese 0.7-1.5
Кремний ≤0,4Silicon ≤0.4
Сера 0,01-0,05Sulfur 0.01-0.05
Хром 0,4-1,2Chrome 0.4-1.2
Никель 0,4-0,7Nickel 0.4-0.7
Молибден ≤0,3Molybdenum ≤0.3
Железо и неизбежные примеси - остальное, причем суммарное содержание марганца и хрома не менее 1,6 мас.%.Iron and inevitable impurities - the rest, with the total content of manganese and chromium not less than 1.6 wt.%.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- широкие концентрационные границы содержания элементов (углерода, марганца, хрома) не обеспечивают стабильность свойств стали;- wide concentration limits of the content of elements (carbon, manganese, chromium) do not ensure the stability of the properties of steel;
- отсутствие регламентаций по содержанию азота, нижнему содержанию молибдена не позволяют получить стабильный уровень прокаливаемости;- the lack of regulations on the nitrogen content, lower molybdenum content does not allow to obtain a stable level of hardenability;
- не учтены факторы влияния алюминия, бора и азота на прокаливаемость и коробление изделий при химико-термической обработке изделий, что в промышленных условиях часто является критичным.- factors of the influence of aluminum, boron and nitrogen on hardenability and warpage of products during chemical-thermal treatment of products are not taken into account, which in industrial conditions is often critical.
Техническим результатом изобретения является повышение характеристик прокаливаемости стали, улучшение обрабатываемости и снижение коробления при термической обработке, что позволит обеспечить гарантированный уровень потребительских свойств изделий.The technical result of the invention is to increase the hardenability characteristics of steel, improve workability and reduce warpage during heat treatment, which will ensure a guaranteed level of consumer properties of products.
Для достижения поставленного результата предложена сталь, содержащая, мас.%:To achieve the result, a steel containing, wt.%:
Углерод 0,15-0,25Carbon 0.15-0.25
Марганец 0,80-1,10Manganese 0.80-1.10
Кремний 0,15-0,40Silicon 0.15-0.40
Сера 0,020-0,065Sulfur 0.020-0.065
Хром 0,45-0,80Chrome 0.45-0.80
Никель 0,45-0,75Nickel 0.45-0.75
Молибден 0,15-0,30Molybdenum 0.15-0.30
Алюминий 0,02-0,06Aluminum 0.02-0.06
Азот 0,004-0,015Nitrogen 0.004-0.015
Кальций 0,0005-0,0050Calcium 0.0005-0.0050
Бор ≤0,0008Boron ≤0,0008
Железо и примеси - остальное, причем суммарное содержание марганца, хрома, молибдена не менее 1,7 ((Mn+Cr+Мо)≥1,7), а отношение алюминия к азоту не менее 1,8 (Al/N≥1,8). В качестве примесей сталь регламентированно содержит фосфор ≤0,025 мас.% и медь ≤0,20 мас.%.Iron and impurities - the rest, with the total content of manganese, chromium, molybdenum not less than 1.7 ((Mn + Cr + Mo) ≥1.7), and the ratio of aluminum to nitrogen not less than 1.8 (Al / N≥1, 8). As impurities, steel contains regulated phosphorus ≤0.025 wt.% And copper ≤0.20 wt.%.
Приведенные сочетания легирующих элементов позволяют получить в предлагаемой стали после химико-термической обработки однородную мелкозернистую структуру с благоприятным сочетанием характеристик прокаливаемости.The given combinations of alloying elements make it possible to obtain a homogeneous fine-grained structure with a favorable combination of hardenability characteristics in the proposed steel after chemical-thermal treatment.
Углерод вводят в композицию данной стали с целью обеспечения уровня ее прочности и прокаливаемости. Верхняя граница содержания углерода - 0,25% обусловлена необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижняя - 0,15% - обеспечением требуемого уровня прочности.Carbon is introduced into the composition of this steel in order to ensure the level of its strength and hardenability. The upper limit of carbon content - 0.25% is due to the need to ensure the required level of ductility of steel, and the lower - 0.15% - to ensure the required level of strength.
Марганец, хром, молибден и никель используются, с одной стороны, как упрочнители твердого раствора, с другой стороны, как элементы, существенно повышающие устойчивость переохлажденного аустенита и увеличивающие прокаливаемость стали. При этом верхний уровень содержания указанных элементов соответственно Mn - 1,10%; Cr - 0,80%; Мо - 0,30%; Ni - 0,75% определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижний соответственно Mn - 0,80%; Cr - 0,45%; Мо - 0,15%; Ni - 045% необходимостью обеспечить требуемый уровень прочности готовых изделий и прокаливаемости стали.Manganese, chromium, molybdenum and nickel are used, on the one hand, as solid solution hardeners, and on the other hand, as elements that significantly increase the stability of supercooled austenite and increase the hardenability of steel. Moreover, the upper level of the content of these elements, respectively, Mn - 1.10%; Cr - 0.80%; Mo - 0.30%; Ni - 0.75% is determined by the need to ensure the required level of ductility of steel, and the lower, respectively, Mn - 0.80%; Cr - 0.45%; Mo - 0.15%; Ni - 045% by the need to provide the required level of strength of finished products and hardenability of steel.
Кремний относится к ферритообразующим элементам. Нижний предел по кремнию - 0,15% обусловлен технологией раскисления стали. Содержание кремния выше 0,40% неблагоприятно сказывается на характеристиках пластичности стали.Silicon refers to ferrite-forming elements. The lower limit on silicon - 0.15% is due to the technology of deoxidation of steel. A silicon content above 0.40% adversely affects the ductility characteristics of steel.
Кальций и сера определяют уровень обрабатываемости стали. Нижний предел по кальцию - 0,0005% и сере - 0,020% обусловлен необходимостью получения оптимальной обрабатываемости стали, а верхний предел - 0,0050% и 0,065% соответственно - вопросами технологичности производства и для исключения повышенной загрязненности металла неметаллическими включениями.Calcium and sulfur determine the level of workability of steel. The lower limit for calcium - 0.0005% and sulfur - 0.020% is due to the need to obtain the optimum machinability of steel, and the upper limit - 0.0050% and 0.065%, respectively - to issues of manufacturability and to eliminate increased metal contamination by non-metallic inclusions.
Алюминий используют в качестве раскислителя, что обеспечивает защиту от роста зерна при термической обработке. Нижний уровень содержания алюминия - 0,02% определяется требованием обеспечения мелкозернистой стали, а верхний уровень - 0,06% - вопросами технологичности производства.Aluminum is used as a deoxidant, which provides protection against grain growth during heat treatment. The lower level of aluminum content - 0.02% is determined by the requirement to ensure fine-grained steel, and the upper level - 0.06% - by issues of manufacturability.
Азот - элемент, участвующий в образовании карбонитридов, при этом нижний уровень его содержания - 0,004% определяется требованием обеспечения заданного уровня прочности, а верхний уровень - 0,015% - требованием обеспечения заданного уровня пластичности и прокаливаемости.Nitrogen is an element involved in the formation of carbonitrides, while the lower level of its content - 0.004% is determined by the requirement to ensure a given level of strength, and the upper level - 0.015% - by the requirement to ensure a given level of ductility and hardenability.
Бор способствует резкому увеличению прокаливаемости стали, но приводит к повышенному короблению деталей. Регламентированный верхний предел содержания бора - 0,0008% определен из соображений получения минимального коробления изделий при обеспечении требуемого уровня прокаливаемости.Boron contributes to a sharp increase in hardenability of steel, but leads to increased warpage of parts. The regulated upper limit of boron content - 0.0008% is determined for reasons of obtaining minimum warpage of products while ensuring the required level of hardenability.
Для обеспечения полного связывания азота в нитриды типа AlN в результате протекания реакций:To ensure complete binding of nitrogen to nitrides of the AlN type as a result of reactions:
[Al]+[N]=AlN[Al] + [N] = AlN
требуется выполнение следующего соотношения: Al/N не менее 1,8. В противном случае не обеспечивается защита бора от связывания его в нитриды и резко увеличивается вероятность коробления деталей.the following ratio is required: Al / N of at least 1.8. Otherwise, boron is not protected from binding to nitrides and the probability of warping of parts sharply increases.
Соотношение (Мn+Сr+Мо)>1,7 позволяет определять характеристики прочности и вязкости исследуемой стали.The ratio (Mn + Cr + Mo)> 1.7 makes it possible to determine the strength and toughness characteristics of the studied steel.
Предлагаемое соотношение элементов в стали найдено экспериментальным путем и является оптимальным, поскольку позволяет получить комплексный технический эффект. При нарушении соотношения элементов ухудшаются свойства стали, наблюдается их нестабильность и эффект не достигается.The proposed ratio of elements in steel was found experimentally and is optimal, since it allows you to get a comprehensive technical effect. If the ratio of elements is violated, the properties of steel deteriorate, their instability is observed and the effect is not achieved.
Для получения предложенной стали по остаточным элементам и примесям применен высокотехнологичный метод использования при выплавке стали металлизованных окатышей, получаемых прямым восстановлением железа из руды, тем самым обеспечивается максимальное снижение влияния остаточных элементов и примесей на эксплуатационные свойства стали.To obtain the proposed steel for residual elements and impurities, a high-tech method was used to use metallized pellets obtained by direct reduction of iron from ore in steel smelting, thereby minimizing the effect of residual elements and impurities on the operational properties of steel.
Дан пример осуществления предлагаемого изобретения.An example of the implementation of the invention is given.
Выплавку стали, содержащей углерод 0,22%, кремний 0,25%, марганец 0,93%, хром 0,60%, никель 0,55, молибден 0,21%, сера 0,028%, алюминий 0,032%, кальций 0,0015%, азот 0,008%, производят в 150-тонных дуговых сталеплавильных печах (ДСП) с использованием в шихте металлизованных окатышей. Предварительное легирование металла марганцем, кремнием, хромом, молибденом и никелем производят в ковше при выпуске из ДСП. После выпуска производят продувку аргоном через донный продувочный блок, во время которой сталь раскисляют алюминием. Далее сталь вакуумируют на вакууматоре циркуляционного типа. Металл поступает на агрегат комплексной обработки стали (АКОС), на котором металл нагревают до необходимой температуры, продувают аргоном через донный продувочный блок, делают дозированные присадки необходимых ферросплавов и обработку стали порошковой проволокой с различными наполнителями. На АКОСе производится наведение рафинировочного шлака присадкой извести и плавикового шпата, раскисление шлака гранулированным алюминием в количестве 30 килограмм на каждые 100 миллиметров шлака. Перед передачей плавки на разливку, после доводки по всем элементам, содержание алюминия в металле корректируют по расчету на 0,020%, после чего производят обработку плавки силикокальцием и окончательное легирование алюминием и серой. Разливку производят на четырехручьевых МНЛЗ радиального типа в слиток размером 300×360 со скоростью вытягивания 0,5-0,6 м/мин. Защиту металла от вторичного окисления осуществляют путем использования покровных шлаковых смесей в промежуточном ковше и кристаллизаторе, защитных труб и погружных стаканов. После разливки и пореза на мерную длину полученные непрерывнолитые заготовки охлаждают в печах регулируемого охлаждения.Smelting of steel containing carbon 0.22%, silicon 0.25%, manganese 0.93%, chromium 0.60%, nickel 0.55, molybdenum 0.21%, sulfur 0.028%, aluminum 0.032%, calcium 0, 0015%, nitrogen 0.008%, is produced in 150-ton steel arc furnaces (EAF) using metallized pellets in a charge. The preliminary alloying of the metal with manganese, silicon, chromium, molybdenum and nickel is carried out in the ladle upon discharge from the particleboard. After release, argon is purged through the bottom purge unit, during which the steel is deoxidized with aluminum. Next, the steel is evacuated on a circulating type vacuum. The metal enters the integrated steel processing unit (AKOS), on which the metal is heated to the required temperature, purged with argon through the bottom blowing unit, the dosed additives of the necessary ferroalloys are made, and the steel is treated with flux-cored wire with various fillers. At AKOS, refining slag is induced with an additive of lime and fluorspar, slag is deoxidized with granulated aluminum in an amount of 30 kilograms for every 100 millimeters of slag. Before transferring the smelting to casting, after fine-tuning all the elements, the aluminum content in the metal is adjusted by calculation to 0.020%, after which the smelting is processed with silicocalcium and the final alloying with aluminum and sulfur. Casting is carried out on four-strand continuous casting caster of radial type into an ingot 300 × 360 in size with a drawing speed of 0.5-0.6 m / min. The protection of the metal from secondary oxidation is carried out by using cover slag mixtures in the intermediate ladle and mold, protective tubes and immersion glasses. After casting and cutting to a measured length, the continuously cast billets obtained are cooled in controlled cooling furnaces.
Таким образом, предлагаемый состав стали обеспечивает стабильность свойств при термической обработке и позволяет получить изделия с заданным уровнем эксплуатационных характеристик.Thus, the proposed steel composition provides stability of properties during heat treatment and allows to obtain products with a given level of operational characteristics.
Claims (2)
при этом суммарное содержание марганца, хрома и молибдена не менее 1,7, а отношение алюминия к азоту не менее 1,8.1. Steel of high hardenability and machinability, smelted using metallized pellets, containing carbon, manganese, silicon, chromium, nickel, molybdenum, sulfur, iron and inevitable impurities, characterized in that it additionally contains aluminum, nitrogen, calcium and boron in the next regulated ratio of elements, wt.%:
the total content of manganese, chromium and molybdenum is not less than 1.7, and the ratio of aluminum to nitrogen is not less than 1.8.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008100409/02A RU2363754C1 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Steel of increased hardenability and treatability |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008100409/02A RU2363754C1 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Steel of increased hardenability and treatability |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2363754C1 true RU2363754C1 (en) | 2009-08-10 |
Family
ID=41049578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008100409/02A RU2363754C1 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Steel of increased hardenability and treatability |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2363754C1 (en) |
-
2008
- 2008-01-09 RU RU2008100409/02A patent/RU2363754C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101346486B9 (en) | Duplex stainless steel | |
US20150044087A1 (en) | Method for producing mold steel, mold steel, method of producing pre-hardened mold material, and pre-hardened mold material | |
RU2363753C1 (en) | Low-alloy boron steel of high treatability | |
RU2338793C2 (en) | Bar out of medium alloyed steel for cold die forging | |
RU2363754C1 (en) | Steel of increased hardenability and treatability | |
RU2330895C2 (en) | Pipe shell made of low-carbon microalloyed steel | |
RU2336316C2 (en) | Round bar out of boron containing steel for cold die forging | |
RU2336335C2 (en) | Tube stock out of medium carbon medium alloyed steel | |
RU2330896C2 (en) | Pipe shell made of low-carbon low-alloyed steel | |
RU2238334C1 (en) | Method for producing from continuously cast rolled bar with spheroidized structure of boron steel for cold bulk pressing of high-strength fastening parts | |
RU2484173C1 (en) | Automatic plumbous steel | |
RU2237728C1 (en) | Method of production of continuously cast blank of bars from boron-containing steel for cold die forging of high-strength fasteners | |
RU2333968C1 (en) | Tubing stock made from alloyed steel | |
RU2479645C1 (en) | Round hot-rolled bar stock | |
RU2336320C1 (en) | Tube stock out of micro alloyed steel | |
RU2310690C1 (en) | Round rolled bars of alloy spring steel | |
RU2330894C2 (en) | Pipe shell made of medium-carbon low-alloy steel | |
RU2333260C2 (en) | Hot-calibrated sectional iron made of spring steel | |
RU2541255C1 (en) | Reinforced structural steel with enhanced strength and method of thermal strengthening hot rolled stock | |
RU2330893C2 (en) | Pipe shell made of low-alloy steel | |
RU2336332C2 (en) | Tube stock out of low carbon molybdenum containing steel | |
RU2238338C1 (en) | Method for producing from continuously cast rolled bar with spheroidal structure of low-carbon steel for cold bulk pressing of high-strength fastening parts of compound shape | |
RU2276192C1 (en) | Method of production of the circular bar made out of the medium alloy steel | |
RU2330891C2 (en) | Section iron, round made of low-carbon high-plastic steel for cold forging | |
RU2686758C1 (en) | Structural cryogenic steel and method of its production |