конструкционная сталь

Формула изобретения

КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ преимущественно для деталей ответственного назначения, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, алюминий, азот, кальций и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и дефектостойкости, она дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,35 0,45

Кремний 0,17 0,37

Марганец 0,3 0,7

Хром 2 3

Никель 0,5 1,5

Молибден 0,15 0,55

Ванадий 0,06 0,15

Алюминий 0,02 0,06

Азот 0,02 0,04

Кальций 0,005 0,01

Титан 0,001 0,1

Железо Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к области создания высокопрочных сталей для высоконагруженных деталей машиностроения, например коленчатых валов, шатунов, балок, деталей крепежа, в том числе для эксплуатации в северных районах страны.

Известна сталь следующего химического состава, мас. Углерод 0,36-0,42 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,25-0,50 Хром 1,8-2,4 Ванадий 0,09-0,15 Алюминий 0,02-0,06 Азот 0,02-0,04 Железо Остальное [1]

Сталь обладает хорошей обрабатываемостью, но прочность и сопротивление хрупкому разрушению недостаточны. Кроме того использование селена при выплавке стали экологически вредно.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному результату является сталь, содержащая, мас. Углерод 0,35-0,45 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,3-0,7 Хром 2,0-3,0 Ванадий 0,06-0,15 Алюминий 0,02-0,06 Азот 0,02-0,04 Кальций 0,005-0,01 Никель 0,5-1,5 Кобальт 0,03-0,30 Элемент из группы, содержащей молибден 0,15-0,55 Вольфрам 0,30-1,10 Железо Остальное [2]

Сталь обладает повышенным сопротивлением хрупким разрушениям но при этом не обладает достаточным уровнем прочности. Необходимо также уменьшение чувствительности стали к дефектам (концентраторам напряжений).

Целью изобретения является повышение прочности и дефектостойкости конструкционной стали.

Цель достигается тем, что предлагаемая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, алюминий, азот и железо, дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,35-0,45 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,30-0,70 Хром 2,0-3,0 Ванадий 0,06-0,15 Алюминий 0,02-0,06 Азот 0,02-0,04 Кальций 0,005-0,01 Никель 0,5-1,5 Молибден 0,15-0,55 Титан 0,001-0,10 Железо Остальное

При сопоставительном анализе заявляемого технического решения с прототипом было выявлено, что отличительным признаком данного технического решения является введение в состав нового компонента титана при следующем соотношении, мас. Углерод 0,35-0,45 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,30-0,70 Хром 2,0-3,0 Никель 0,5-1,5 Молибден 0,15-0,55 Ванадий 0,06-0,15 Алюминий 0,02-0,06 Азот 0,02-0,04 Кальций 0,005-0,01 Титан 0,001-0,10 Железо Остальное

Следовательно заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна".

Известны технические решения, в которых титан вводится с целью повышения прочности (а.с. N 10606-98, N 722985, титан в комплексе с барием и алюминием добавляется с целью повышения механических характеристик при сохранении литейных свойств (а.с. N 525757).

Однако ни в одном из выявленных решений не достигается одновременного повышения прочности и дефектостойкости. Технических решений, в которых с целью повышения прочности и дефектостойкости сталь легируется титаном, не обнаружено.

Таким образом содержание элементов и их соотношение в стали обеспечивают новые свойства повышение прочности и дефектостойкости, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Существенные отличия".

П р и м е р. Сталь выплавлялась в основной 180-тонной мартеновской печи металлургического завода им. А.К.Серова, прокатка производилась на квадрат 154 мм. Сталь подвергали отжигу, закалке от 950^оС в масле и отпуску 630^оС.

Химический состав и механические свойства предлагаемой и известной сталей приведены в таблице.

Результаты механических испытаний и испытаний на дефектостойкость показали, что предлагаемая высокопрочная сталь обеспечивает стабильное получение следующих показателей: повышение предела прочности на 110-160 МПа, увеличение дефектостойкости на 28-60%