RU2569435C1 - Теплостойкая подшипниковая сталь - Google Patents
Теплостойкая подшипниковая сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2569435C1 RU2569435C1 RU2014134432/02A RU2014134432A RU2569435C1 RU 2569435 C1 RU2569435 C1 RU 2569435C1 RU 2014134432/02 A RU2014134432/02 A RU 2014134432/02A RU 2014134432 A RU2014134432 A RU 2014134432A RU 2569435 C1 RU2569435 C1 RU 2569435C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- heat
- tungsten
- vanadium
- manganese
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 41
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 12
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 7
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005242 forging Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию теплостойких сталей для изготовления подшипников, работающих при температуре до 500°C и используемых в авиационных газотурбинных двигателях (ГТД) и редукторах вертолетов. Сталь содержит углерод, марганец, кремний, хром, вольфрам, ванадий, молибден, никель, ниобий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,7-0,85, марганец 0,1-0,4, кремний 0,3-0,5, хром 4,5-5,5, вольфрам 1-1,5, ванадий 0,5-1,0, молибден 3-3,5, никель 0,15-0,4, ниобий 0,1-0,3, железо - остальное. Повышается технологичность при горячей пластической деформации, обеспечивается отсутствие дефектов при ковке и прокатке, а также высокая однородность структуры. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.
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.
В ряде стран используется инструментальная быстрорежущая сталь с практически одинаковым химическим составом, но с разными названиями. Разработчик этой инструментальной стали фирма Latrobe Steel Co, США. Сталь с более широкими пределами химического состава запатентована этой фирмой (см. патент США 3945821, опубл. 23.03.1976).
Наиболее очищенной от вредных примесей в этом перечне является UNST11350 (мас.%):
| углерод | 0,77-0,85 |
| кобальт | 0,25 макс. |
| хром | 3,75-4,25 |
| марганец | 0,35 макс. |
| молибден | 4,0-4,5 |
| кремний | 0,25 макс. |
| ванадий | 0,9-1,1 |
| вольфрам | 0,25 макс. |
| никель | 0,15 макс. |
| фосфор | 0,015 макс. |
| сера | 0,015 макс. |
| медь | 0,1 макс. |
| железо | остальное |
Из уровня техники (патент США №4004952, опубл. 25.01.1977) известна также низкоуглеродистая цементуемая сталь для крупногабаритных подшипников следующего химического состава, мас.%:
| углерод | 0,1-0,3 |
| марганец | 0,2-1,0 |
| кремний | 0,2-0,6 |
| хром | не более 1,2 |
| ванадий | 0,25-0,85 |
| молибден | 4,0-6,0 |
| никель | 2,5-3,5 |
| железо | остальное |
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.
В России для изготовления теплостойких подшипников используется теплостойкая сталь (см. патент РФ №2185458, опубл. 20.07.2002) следующего химического состава, мас.%:
| углерод | 0,7-0,8 |
| марганец | 0,05-0,4 |
| кремний | 0,05-0,4 |
| хром | 4,0-4,6 |
| вольфрам | 8,5-9,5 |
| ванадий | 1,4-1,7 |
| церий | 0,005-0,10 |
| кальций | 0,005-0,10 |
| иттрий | 0,005-0,10 |
| железо | остальное |
Легирование стали не оптимально вследствие присутствия повышенного количества вольфрама, способствующего увеличению количества карбида М6С, который при замедленном охлаждении сильно коагулирует, и в результате образуются крупные карбиды, имеющие угловатую и 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.
Известна (см. А.Г. Спектор, Б.М. Зельбет, С.А. Киселева. «Структура и свойства подшипниковых сталей». - М.: Металлургия, 1980, с. 16) теплостойкая подшипниковая сталь марки 8Х4М4В2Ф1Ш следующего химического состава, мас.%:
| углерод | 0,75-0,85 |
| марганец | ≤0,40 |
| кремний | ≤0,40 |
| хром | 3,9-4,4 |
| вольфрам | 1,5-2,0 |
| ванадий | 0,9-1,2 |
| молибден | 3,9-4,4 |
| никель | не более 0,35 |
| железо | остальное |
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.
В России разработана теплостойкая сталь для подшипников (см. патент РФ 2447183 C1, опубл. 10.04.2012) следующего химического состава, мас.%:
| углерод | 0,8-1,1 |
| марганец | 0,1-0,4 |
| кремний | 0,3-0,5 |
| хром | 4,5-5,5 |
| вольфрам | 1,0-1,5 |
| ванадий | 0,5-1,0 |
| молибден | 3,0-3,5 |
| никель | 0,15-0,4 |
| ниобий | 0,1-0,3 |
| тантал | 0,05-0,15 |
Недостаток этой стали заключается в чрезмерно высоком содержании углерода и наличии в составе тантала, температура солидус которого 3000°C. Он является наиболее сильным карбидообразователем в составе стали. Его карбиды образуются в начале кристаллизации расплава и нерастворимы при нагревах перед пластической деформацией стали, что приводит к образованию трещин и существенно усложняет технологию ковки и прокатки.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание теплостойкой подшипниковой стали, работающей до 500°C. Сталь должна обладать высокой технологичностью в металлургическом производстве и производстве подшипников.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение технологичности при горячей пластической деформации, недопущение дефектов при ковке и прокатке, получение высокой однородности структуры с мелким зерном и значительно более мелкими карбидами.
Для достижения поставленного технического результата предлагается теплостойкая подшипниковая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, вольфрам, ванадий, железо, которая дополнительно содержит молибден, никель, ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| углерод | 0,7-0,85 |
| марганец | 0,1-0,4 |
| кремний | 0,3-0,5 |
| хром | 4,5-5,5 |
| вольфрам | 1-1,5 |
| ванадий | 0,5-1,0 |
| молибден | 3-3,5 |
| никель | 0,15-0,4 |
| ниобий | 0,1-0,3 |
| железо | остальное |
Предпочтительно, содержание углерода составляет 0,72-0,79.
Снижение содержания углерода, при одновременном исключении из состава стали сильного карбидообразователя тантала, при заявленном содержании вольфрама позволило получить значительно меньшую карбидную неоднородность и более высокие значения усталостной прочности, статической прочности при изгибе, ударной вязкости. Существенно повысилась технологичность при горячей пластической деформации.
Таким образом, при заявленном содержании и соотношении компонентов повышают механические свойства теплостойкой стали.
Примеры осуществления
В лабораторных условиях провели опробование предлагаемой стали (примеры 1-3), выплавленной в вакуумно-индукционной печи. Химический состав и механические свойства предлагаемой стали и стали, известной из прототипа, приведены в таблицах 1 и 2.
Слитки предлагаемой стали подвергали горячей пластической деформации по технологии стали, известной из прототипа. В изготовленных прутках трещины отсутствовали. В прутках стали, известной из прототипа, образовались трещины длиной 100-150 мм от торца. Твердость после полного цикла термической обработки образцов оказалась одинаковой.
В микроструктуре стали, известной из прототипа, выявлена карбидная сетка. В предлагаемой стали распределение карбидов равномерное, карбидной сетки нет. Ударная вязкость предлагаемой стали существенно выше, чем у стали, известной из прототипа. Технологичность предлагаемой стали гораздо выше и позволяет исключить дефекты при ковке и прокатке слитков и прутков. Применение предлагаемой стали позволит обеспечить технологичность изготовления подшипников, повысить их надежность и долговечность в эксплуатации и удешевить стоимость подшипниковой стали.
Как видно из таблицы 2, предлагаемая сталь превосходит сталь, известную из прототипа, по ударной вязкости, уменьшается карбидная неоднородность, которая, в отличие от стали, известной из прототипа, составляет менее 1 балла, а также отсутствуют дефекты при ковке и прокатке слитков и прутков.
Claims (3)
1. Теплостойкая подшипниковая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, вольфрам, ванадий и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден, никель и ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 0,7-0,85
марганец 0,1-0,4
кремний 0,3-0,5
хром 4,5-5,5
вольфрам 1-1,5
ванадий 0,5-1,0
молибден 3-3,5
никель 0,15-0,4
ниобий 0,1-0,3
железо остальное
2. Теплостойкая подшипниковая сталь по п. 1, отличающаяся тем, что содержание углерода составляет 0,72-0,79.
3. Изделие из теплостойкой подшипниковой стали, отличающееся тем, что оно выполнено из стали по п. 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014134432/02A RU2569435C1 (ru) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | Теплостойкая подшипниковая сталь |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014134432/02A RU2569435C1 (ru) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | Теплостойкая подшипниковая сталь |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2569435C1 true RU2569435C1 (ru) | 2015-11-27 |
Family
ID=54753480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014134432/02A RU2569435C1 (ru) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | Теплостойкая подшипниковая сталь |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2569435C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1584701B1 (en) * | 2003-01-17 | 2008-10-08 | JFE Steel Corporation | Steel product for induction hardening, induction-hardened member using the same, and methods for producing them |
| RU2336364C1 (ru) * | 2006-12-19 | 2008-10-20 | Институт физики металлов УрО РАН | Аустенитная сталь |
| RU2447183C1 (ru) * | 2011-04-05 | 2012-04-10 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Теплостойкая подшипниковая сталь |
| EP2508637A1 (en) * | 2009-11-30 | 2012-10-10 | JFE Steel Corporation | Bearing steel |
| US20120321503A1 (en) * | 2009-11-30 | 2012-12-20 | Minoru Honjo | Method for manufacturing ingot steel for bearings and bearing steel |
-
2014
- 2014-08-25 RU RU2014134432/02A patent/RU2569435C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1584701B1 (en) * | 2003-01-17 | 2008-10-08 | JFE Steel Corporation | Steel product for induction hardening, induction-hardened member using the same, and methods for producing them |
| RU2336364C1 (ru) * | 2006-12-19 | 2008-10-20 | Институт физики металлов УрО РАН | Аустенитная сталь |
| EP2508637A1 (en) * | 2009-11-30 | 2012-10-10 | JFE Steel Corporation | Bearing steel |
| US20120321503A1 (en) * | 2009-11-30 | 2012-12-20 | Minoru Honjo | Method for manufacturing ingot steel for bearings and bearing steel |
| RU2447183C1 (ru) * | 2011-04-05 | 2012-04-10 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Теплостойкая подшипниковая сталь |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101830017B1 (ko) | 침탄 강 부품의 제조 방법 및 침탄 강 부품 | |
| RU2690059C1 (ru) | Стальной материал и стальная труба для нефтяных скважин | |
| JP6089131B2 (ja) | 高炭素冷延鋼板及びその製造方法 | |
| JP6794012B2 (ja) | 耐結晶粒粗大化特性、耐曲げ疲労強度および耐衝撃強度に優れた機械構造用鋼 | |
| KR20150086365A (ko) | 침탄용 강 | |
| KR102062733B1 (ko) | 볼트 | |
| JP5767594B2 (ja) | 窒化用鋼材およびこれを用いた窒化部材 | |
| CN104583438B (zh) | 渗碳部件 | |
| KR20190028781A (ko) | 고주파 담금질용 강 | |
| JP6693206B2 (ja) | クランクシャフト及びその製造方法並びにクランクシャフト用鋼 | |
| KR20190028492A (ko) | 고주파 담금질용 강 | |
| JP2019183215A (ja) | 浸炭機械部品及びその製造方法 | |
| JP6477904B2 (ja) | クランク軸粗形材、窒化クランク軸及びその製造方法 | |
| JP2017066460A (ja) | 時効硬化性鋼 | |
| JP5762217B2 (ja) | 被削性に優れた熱間鍛造用非調質鋼 | |
| JP5286220B2 (ja) | 機械構造用鋼およびその製造方法 | |
| RU2724766C1 (ru) | Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь | |
| RU2569435C1 (ru) | Теплостойкая подшипниковая сталь | |
| KR101713677B1 (ko) | 전동피로수명 특성이 우수한 고질소 공기 경화형 베어링강 및 그 제조방법 | |
| JP2016065265A (ja) | 蒸気タービン動翼用耐熱鋼および蒸気タービン動翼 | |
| JP2016074951A (ja) | 肌焼鋼の製造方法 | |
| JPWO2019035401A1 (ja) | 高硬度かつ靱性に優れる鋼 | |
| RU2447183C1 (ru) | Теплостойкая подшипниковая сталь | |
| RU2333287C2 (ru) | Жаропрочная сталь | |
| CN112601832B (zh) | 热作工具钢及热作工具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160826 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170818 |