RU2447183C1 - Heat-resistant bearing steel - Google Patents
Heat-resistant bearing steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2447183C1 RU2447183C1 RU2011112950/02A RU2011112950A RU2447183C1 RU 2447183 C1 RU2447183 C1 RU 2447183C1 RU 2011112950/02 A RU2011112950/02 A RU 2011112950/02A RU 2011112950 A RU2011112950 A RU 2011112950A RU 2447183 C1 RU2447183 C1 RU 2447183C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- heat
- molybdenum
- vanadium
- manganese
- Prior art date
Links
Landscapes
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию теплостойких сталей для подшипников, работающих при температуре до 500°C и используемых, например, для авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и редукторов вертолетов.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the creation of heat-resistant steels for bearings operating at temperatures up to 500 ° C and used, for example, for aircraft gas turbine engines (GTE) and helicopter gearboxes.
Известна теплостойкая подшипниковая сталь марки 8Х4М4В2Ф1Ш следующего химического состава, мас.%:Known heat-resistant bearing steel grade 8X4M4V2F1Sh of the following chemical composition, wt.%:
А.Г.Спектор, Б.М.Зельбет, С.А.Киселева. Структура и свойства подшипниковых сталей. М.: Металлургия, 1980, с.16.A.G. Spector, B.M. Zelbet, S.A. Kiseleva. The structure and properties of bearing steels. M .: Metallurgy, 1980, p.16.
Недостатком известной стали является повышенное обезуглероживание при температурах горячей деформации, отжига и закалки и повышенная чувствительность к окислению, а также нестабильность значений по ударной вязкости.A disadvantage of the known steel is the increased decarburization at hot deformation, annealing and hardening temperatures and increased sensitivity to oxidation, as well as the instability of the impact strength.
Известна также теплостойкая подшипниковая сталь марки М50 следующего химического состава, мас.%:Also known heat-resistant bearing steel grade M50 of the following chemical composition, wt.%:
А.Г.Спектор, Б.М.Зельбет, С.А.Киселева. Структура и свойства подшипниковых сталей. М.: Металлургия, 1980, с.16.A.G. Spector, B.M. Zelbet, S.A. Kiseleva. The structure and properties of bearing steels. M .: Metallurgy, 1980, p.16.
Недостатком стали является низкая теплостойкость при длительных нагревах до 500°C. Сталь склонна к росту зерна, обладает недостаточной ударной вязкостью и чувствительна к обезуглероживанию и окислению.The disadvantage of steel is low heat resistance during prolonged heating up to 500 ° C. Steel is prone to grain growth, has insufficient toughness and is sensitive to decarburization and oxidation.
Известна низкоуглеродистая цементуемая сталь для крупногабаритных подшипников следующего химического состава, мас.%:Known low-carbon masonry steel for large bearings of the following chemical composition, wt.%:
Увеличение содержания молибдена в известной стали до 6% способствует формированию насыщенной карбидной зоны на поверхности, препятствующей диффузии углерода вглубь слоя и понижающей ее статическую прочность при изгибе и усталостную прочность.An increase in the molybdenum content in known steel up to 6% contributes to the formation of a saturated carbide zone on the surface, which prevents the diffusion of carbon deeper into the layer and reduces its static bending strength and fatigue strength.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является теплостойкая подшипниковая сталь следующего химического состава, мас.%:The closest analogue taken as a prototype is heat-resistant bearing steel of the following chemical composition, wt.%:
Микролегирование стали неоптимально вследствие присутствия повышенного количества вольфрама, способствующего увеличению количества карбида M6C, который при замедленном охлаждении сильно коагулирует, и в результате образуются крупные карбиды, имеющие угловатую или квадратную форму. Такие карбиды, в отличие от обычных более мелких и округлых, меньше задерживают рост зерна при нагреве под закалку, и закаленная сталь оказывается более крупнозернистой, что ведет к снижению статической прочности при изгибе, усталостной прочности, ударной вязкости и повышению уровня карбидной неоднородности по ГОСТ 19265. Карбидная неоднородность способствует выкрашиванию рабочей поверхности подшипников.Microalloying of steel is not optimal due to the presence of an increased amount of tungsten, which contributes to an increase in the amount of M 6 C carbide, which coagulates strongly during slow cooling, and as a result, large carbides with an angular or square shape are formed. Such carbides, unlike ordinary smaller and rounded ones, inhibit grain growth less when heated for hardening, and the hardened steel turns out to be coarser-grained, which leads to a decrease in static bending strength, fatigue strength, impact strength and an increase in the level of carbide inhomogeneity according to GOST 19265 Carbide heterogeneity contributes to the chipping of the working surface of the bearings.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание теплостойкой подшипниковой стали, работающей до 500°C, обладающей повышенными характеристиками усталостной прочности, статической прочности при изгибе, высокой однородностью структуры с мелким зерном и значительно более мелкими карбидами, обеспечивающими высокие значения ударной вязкости.The technical task of the invention is the creation of heat-resistant bearing steel, operating up to 500 ° C, with improved characteristics of fatigue strength, static bending strength, high uniformity of the structure with fine grain and significantly finer carbides, providing high values of impact strength.
Для решения поставленной задачи предлагается теплостойкая подшипниковая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, вольфрам, ванадий, железо, которая дополнительно содержит молибден, никель, ниобий и тантал при следующем соотношении компонентов, мас.%:To solve this problem, we propose a heat-resistant bearing steel containing carbon, manganese, silicon, chromium, tungsten, vanadium, iron, which additionally contains molybdenum, nickel, niobium and tantalum in the following ratio of components, wt.%:
Легирование стали молибденом при заявленном содержании вольфрама позволило получить значительно меньшую карбидную неоднородность и более высокие значения усталостной прочности, статической прочности при изгибе, ударной вязкости. Дополнительное легирование стали никелем позволило повысить вязкость α-матрицы, что также способствовало повышению ударной вязкости.Alloying steel with molybdenum at the stated tungsten content made it possible to obtain significantly lower carbide heterogeneity and higher values of fatigue strength, static bending strength, and impact strength. Additional alloying with nickel made it possible to increase the viscosity of the α matrix, which also contributed to an increase in impact strength.
Введение ниобия и тантала позволило получить очень устойчивые карбиды (NbC, Tac), которые практически не растворимы в аустените, задерживающие рост зерна при нагреве под закалку. Измельчение зерна способствует повышению ударной вязкости и упрочнению.The introduction of niobium and tantalum made it possible to obtain very stable carbides (NbC, Tac), which are practically insoluble in austenite, delaying grain growth upon heating under quenching. Grinding grain improves toughness and hardening.
Таким образом, снижение количества вольфрама, легирование молибденом, никелем, а также микролегирование ниобием и танталом при заявленном содержании и соотношении компонентов повышают механические свойства теплостойкой подшипниковой стали.Thus, reducing the amount of tungsten, alloying with molybdenum, nickel, as well as microalloying with niobium and tantalum with the declared content and ratio of components increase the mechanical properties of heat-resistant bearing steel.
Примеры осуществленияExamples of implementation
В опытных лабораторных условиях проводили опробование предлагаемой стали (примеры 1-3), выплавленной в вакуумно-индукционной печи с применением электрошлакового переплава. Химический состав и механические свойства предлагаемой стали и стали-прототипа (пример 4) приведены в таблицах 1, 2.In experimental laboratory conditions, the proposed steel was tested (examples 1-3), smelted in a vacuum induction furnace using electroslag remelting. The chemical composition and mechanical properties of the proposed steel and steel prototype (example 4) are shown in tables 1, 2.
Слитки предлагаемой стали подвергали горячей пластической деформации (ковке) с получением прутков различного сечения. После отжига из прутков изготавливали образцы для определения механических свойств. На образцах после закалки и отпусков дисперсионного твердения обеспечивалась твердость 60-65 HRC. Сталь-прототип после термической обработки обладала твердостью 59-63 HRC.The ingots of the proposed steel were subjected to hot plastic deformation (forging) to produce bars of various sections. After annealing, samples were made from rods to determine the mechanical properties. On the samples after quenching and tempering of the precipitation hardening, a hardness of 60-65 HRC was provided. The steel prototype after heat treatment had a hardness of 59-63 HRC.
Как видно из таблицы 2, предлагаемая сталь превосходит сталь-прототип по статической прочности при изгибе ~ на 15%, ударной вязкости ~ в 2,5-3 раза, усталостной прочности ~ на 15%.As can be seen from table 2, the proposed steel surpasses the prototype steel in static bending strength ~ 15%, impact strength ~ 2.5-3 times, fatigue strength ~ 15%.
Карбидная неоднородность предлагаемой стали составляет 1 балл вместо 4 согласно прототипу, а размер карбидов 10 мкм вместо 20 мкм.The carbide heterogeneity of the proposed steel is 1 point instead of 4 according to the prototype, and the carbide size is 10 μm instead of 20 μm.
Предлагаемая сталь технологична в производстве. Возможность изготовления подшипников путем прокатки из трубной заготовки вместо ковки снижает трудоемкость на 25-30%.The proposed steel is technologically advanced in production. The ability to manufacture bearings by rolling from a tube billet instead of forging reduces labor intensity by 25-30%.
Применение теплостойкой подшипниковой стали позволит повысить надежность и ресурс работы ГТД.The use of heat-resistant bearing steel will improve the reliability and service life of gas turbine engines.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011112950/02A RU2447183C1 (en) | 2011-04-05 | 2011-04-05 | Heat-resistant bearing steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011112950/02A RU2447183C1 (en) | 2011-04-05 | 2011-04-05 | Heat-resistant bearing steel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2447183C1 true RU2447183C1 (en) | 2012-04-10 |
Family
ID=46031679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011112950/02A RU2447183C1 (en) | 2011-04-05 | 2011-04-05 | Heat-resistant bearing steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2447183C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2569435C1 (en) * | 2014-08-25 | 2015-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Heat-resistant bearing steel |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU152480A1 (en) * | ||||
RU2185458C1 (en) * | 2000-11-10 | 2002-07-20 | Открытое акционерное общество "ВНИПП" | High-strength bearing steel |
-
2011
- 2011-04-05 RU RU2011112950/02A patent/RU2447183C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU152480A1 (en) * | ||||
RU2185458C1 (en) * | 2000-11-10 | 2002-07-20 | Открытое акционерное общество "ВНИПП" | High-strength bearing steel |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2569435C1 (en) * | 2014-08-25 | 2015-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Heat-resistant bearing steel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2392348C2 (en) | Corrosion-proof high-strength non-magnetic steel and method of thermal deformation processing of such steel | |
JP3817105B2 (en) | High strength steel with excellent fatigue characteristics and method for producing the same | |
JP5123335B2 (en) | Crankshaft and manufacturing method thereof | |
JP6089131B2 (en) | High carbon cold rolled steel sheet and method for producing the same | |
JP6794012B2 (en) | Mechanical structural steel with excellent grain coarsening resistance, bending fatigue resistance, and impact resistance | |
CN109563579A (en) | Steel for high-frequency quenching | |
CN109477180A (en) | Steel for induction hardening | |
KR101654684B1 (en) | Mooring chain steels with high strength and high impact toughness at low temperature and method for manufacturing the same | |
RU2442830C1 (en) | Method for production of high-strength steel products | |
JP6536673B2 (en) | Method of manufacturing parts using age-hardening steel and age-hardening steel | |
JP6720643B2 (en) | Carburized parts | |
JP3804041B2 (en) | High temperature carburizing steel with excellent high temperature carburizing properties and hot forged parts for high temperature carburizing | |
CN105220073B (en) | Hot-rolled strip steel for rake blades, production method and rake blade treatment method | |
RU2447183C1 (en) | Heat-resistant bearing steel | |
JP6477904B2 (en) | Crankshaft rough profile, nitrided crankshaft, and method of manufacturing the same | |
CN107429345A (en) | The manufacture method of cold-working tool materials and cold-working instrument | |
JP4283405B2 (en) | Martensitic stainless steel for disc brakes | |
JP6205960B2 (en) | Steel for bearing | |
RU2348735C2 (en) | Wheeled steel | |
JP7063420B1 (en) | Manufacturing method of wear-resistant steel sheet and wear-resistant steel sheet | |
RU2349675C2 (en) | Wheel steel | |
KR101713677B1 (en) | Steel for high nitrogen air hardened bearing with high performance on rolling contact fatigue and method producing the same | |
RU2569435C1 (en) | Heat-resistant bearing steel | |
RU2462532C1 (en) | Steel with structure of low-carbon martensite | |
RU2806682C1 (en) | High strength corrosion resistant nitrogen containing martensitic-austenitic-ferritic steel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130406 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150727 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170130 |