Конструкционная сталь для пружин
1. КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ ДЛЯ ПРУЖИН, содержащая углерод, кремний, марганец, ванадий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повьшения комплекса проч ностньпс и упругих свойств, она дополнительно содержит бор, цирконий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 0,20-0,24 0,20-0,30 Кремний 0,30-0,60 Марганец 1,00-1,25 Ванадий Бор 0,001-0,006 0,03-0,07 i Цирконий 0,005-0,01 Азот КЛ Железо Остальное 2. Сталь по п. 1,отличающ а я с я тем, что соотношение циркония и азота равно 6-7.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ социдлистических
РЕСПУВЛИН
ÄÄSUÄÄ 1199821
15ц 4 С 22 С 38/14
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABT0PCHOI9IV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3751235/22-02 (22) 13.04.84 (46) 23.12.85. Бюл.,В 47 (72) Г.И.Сперанская, B.Ю.Зиберт, С.И.Белорусов и О.С.Якушев (53) 669. 15 . 194 {088. 8) (56) ГОСТ 14959-69.
Авторское свидетельство СССР
Ó 855052, кл. С 22 С 38/14, 1979.
Патент Бельгии Р 773540, кл. С 22 С, 1976. ,Авторское свидетельство СССР
Ф 916577, кл, С 22 С 38/14 1980.
Рахштадт А.Г. и др. Структура и свойства ванадиевых сталей после иэотермического распада переохлажденного аустенита.- — Иеталловедение и термическая обработка металлов, 1979, В 4, с. 22-24 . (54) (57) 1. КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ
ДЛЯ ПРУЖИН, содержащая углерод, кремний, марганец, ванадий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения комплекса прочностных и упругих свойств, она дополнительно содержит бор, цирконий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.7.:
Углерод 0,20-0,24
Кремний 0,20-0,30
Марганец 0,30-0,60
Ванадий i,00-1,25
Бор 0 001-0,006
Цирконий 0,03-0,07
Азот 0,005-0,01
Железо Остальное
2. Сталь по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что соотношение циркония и азота равно 6-7.
1199821
Изобретение относится к металлургии, в частности к экономнолегированным сталям, применяемым для изготовления пружин.
Цель изобретения — повышение комплекса прочности и упругих свойств .стали.
Стали выплавляют в 50 кг индукционной печи.
Химический состав сталей и результаты механических испытаний представлены в таблице.
Слитки подвергают гомогенизации при 1280 С с выдержкой 3 ч. Затем их проковывают на прутки сечением
80 х 20, катают до диаметра б мм, подвергают термообработке и волочат до диаметра 1,8 мм, отбирают образцы для исследования и механических испытаний.
Циклическую стойкость определяют на стенде для проведения усталостных испытаний пружин по следующей методике.
Пружины, закрепленные в оправках работают в горизонтальном положении, поджатие пружины производят винтом. Рабочий ход толкателя обеспечивается эксцентриком через кулачок. Эксцентриситет плавно меняют 0 — 50 мм за счет зубчатого зацепления. Перед испытанием пружины тарируются на прессе. От каждой партии выбирают по
10 пружин и каждая из них нагружается усилием 10» 30 кг. Соответственно производят замер изменения высоты пружин. По результатам замеров строят тарировочные таблицы и графики, по которым выбирают уров ни напряжений и соответствующие напряжений выбирают по формуле
5DcpP
ЯЗ где d — диаметр проволоки, мм
D — средний диаметр пружины,мм; р — усилие, создаваемое пружиной, кгс.
После выбора напряжений производят установку хода толкателей и начинают испытания пружин.
Через определенные промежутки времени производят замеры высоты пружин в трех точках. По изменению высоты пружины строят графики осадки (™ 100X), а также судят о релаксации напряжений по уровням.
55 сокий уровень прочностных, упругих свойств и циклической стойкости при одинаковом в сравнении с известным составом уровне пластичности и вязкости. За счет увеличения циклической стойкости предлагаемая сталь позволит получить экономический эффект в размере 567 руб/т изделий.
Замер высоты пружины производят на индикаторе типа ИН-10. Для опреде ления зависимости циклической стой— кости от упругих свойств производят оценку статистической связи между циклической стойкостью и пределом упРугости 60 пРедлагаемой стали.
0 5
Величина коэффициента парной корреляции при этом равна r = 0,9953
10 (г„ = 0,878 — с вероятностью 0,95), что свидетельствует о наличии существенной связи между циклической стойкостью и упругими свойствами предлагаемой стали.
15 Повышение свойств стали достигается за счет увеличения дисперсности карбидов специальной морфологии и улучшения субструктуры металла при введении в сталь бора и циркония.
20 Наиболее эффективным является содержание бора в пределах 0,0010,006 мас.X. Снижение содержания бора ниже 0,001 мас.7. не обеспечивает необходимого уровня свойств.
25 Повышение содержания бора выше
0,006 мас. приводит к падению вязкости и пластичности иэ-за образования боридных выделений по границам зерен..
Введение 0,03-0,07 мас,7 цирконня способствует повышению прочност ных и упругих свойств, так как цирконий вместе с ванадием участвуют в образовании дисперсных карби35 pos. Наряду c FTHM цирконий повышает эффективность воздействия бора: как сильный нитридообразующий элемент цирконий предотвращает образование нитридов бора. Введение циркония в количестве менее 0,03 мас.X влечет за собой падение прочностных и упругих свойств стали из-за выделения нитридов бора и уменьшения объемной доли дисперсных карбидов опециальной морфологии. При
45 содержании циркония более 0,07 вас.X отмечается ухудшение пластичности и вязкости.
Из таблицы видно, что сталь предлагаемого состава имеет более вы1199821
Содержание элементов,в сплаве, мас.Ж
Плавка
В
ZI
0 001 0 03 0 005
0,003 0,05 0,008
020 030 020 1 01
0,22 0,42 0,25 1,18
0,24 0,60 0,30 1,25 — . 0,006 0,07. 0,010
0,0003 0,02 0,003
0 009 0,08 0 011
0,18 0,24 0,17 0 81
0,006
Продолжение таблицы
Циклическая стойМеханические свойства
Плавка
Ц05 .
МПа
6-в у
МПа кость, количеан кдж/м2 ство дик лов до разрушения
1250 1040 940 18 56 1200 360000
1280 1080 960 17
1310 1100
1130 930
980 15
840 20
1380 1150 1050 10
6(5) 1150 950 . 830 18 !
ВНИИПИ Заказ 7831/31 Тираж 582 Подписное
Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4
5 0,25 0,65 0,39 1,27
6(5) О 27 О 60 О 23 1 20 О 03
55 1100 370000
53 1000 38000
58 1300 255000
50 500 170000
55 1200 250000
