×
27.03.2014
216.012.aea5

ВЫСОКОПРОЧНАЯ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТАЯ КОМПЛЕКСНОЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным конструкционным сталям, закаливающимся преимущественно на воздухе, используемым для изготовления осесимметричных корпусных деталей. Сталь содержит углерод, кремний, хром, марганец, никель, молибден, ванадий, медь, серу, фосфор, железо и неизбежные примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,18 - 0,24, марганец 1,0 - 1,5, кремний 0,20 - 0,40, сера не более 0,010, фосфор не более 0,015, хром от более 3,00 до 3,20, никель 0,90 - 1,20, молибден 0,50 - 0,70, ванадий 0,10 - 0,20, медь не более 0,25, железо и неизбежные примеси - остальное. После термомеханической обработки сталь обладает высокой пластичностью, позволяющей деформировать ее методом ротационной вытяжки в холодном состоянии со степенями деформации 50-70% и обеспечением механических свойств в упрочненном состоянии выше 155 кгс/мм при относительном удлинении не менее 7%. 3 табл., 2 пр.
Основные результаты: Высокопрочная среднеуглеродистая комплекснолегированная сталь, содержащая углерод, кремний, хром, марганец, никель, молибден, ванадий, медь, серу, фосфор, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционным сталям, закаливающимся на воздухе, применение которых возможно для изготовления осесимметричных корпусных деталей.

В этом случае необходима минимизация изменения размеров и формы осесимметричных деталей при термообработке. С этой целью используется термообработка с закалкой в заневоленном состоянии и известная высокопрочная сталь марки 28Х3СНМ1ФА ТУАДИ 543-2002, содержащая, мас.%: углерод 0,26-0,31; марганец 0,50-0,80; кремний 0,90-1,20; сера не более 0,010; фосфор не более 0,015; хром 2,8-3,2; никель 0,9-1,2; молибден 0,75-0,85; ванадий 0,05-0,15; медь не более 0,15.

Указанная композиция не является оптимальной, так как после закалки и отпуска относительное удлинение данной стали не превышает 12% даже после отпуска 600°С. Поэтому она не может использоваться для изготовления корпусов по схеме «Термомеханическое упрочнение» как с точки зрения недостаточной эластичности после закалки и отпуска, так и с точки зрения накопления при холодной деформации больших внутренних напряжений, которые могут приводить материал к разрушению непосредственно при деформации. Отсюда использование указанной стали возможно только путем финишной закалки и отпуска, что приводит к потере геометрических размеров, несмотря на закалку в заневоленном состоянии.

Известна высокопрочная, свариваемая сталь с повышенной прокаливаемостью по патенту РФ №2314361, С22С 38/58, опубл. 10.01.2008 г., принятая авторами за прототип, содержащая углерод, кремний, хром, марганец, никель, молибден, ванадий, остальное - железо.

Указанная сталь в выбранных интервалах варьирования компонентов по приведенным данным при содержаниях по минимуму после закалки с прокатного нагрева, а так же после закалки с температур 950-1050°С имеет следующие минимальные свойства: σв - 130,6 кгс/мм2, σ02 - 107,1 кгс/мм2, δ5 -16%, ψ - 60%, KCU+20 - 11,3 Дж/см2.

Однако для обеспечения свойств в упрочненном состоянии после холодной деформации прочность после термического упрочнения должна быть не ниже 135 кгс/мм2, что обеспечивается в техническом решении по патенту №3214361, в котором химический состав представлен с минимальным содержанием ингредиентов (легирующих компонентов). Так, при содержании компонентов стали по прототипу свойства имеют значения, не позволяющие получение после деформации механических свойств не ниже 155 кгс/мм2.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка высокопрочной среднеуглеродистой комплекснолегированной стали, обладающей высокой пластичностью после закалки и отпуска, позволяющей деформировать ее методом ротационной вытяжки в холодном состоянии со степенями деформации 50-70% и обеспечением механических свойств в упрочненном состоянии выше 155 кгс/мм2 при относительном удлинении не менее 7%.

Поставленная задача достигается тем, что высокопрочная среднеуглеродистая комплекснолегированная сталь, содержащая углерод, кремний, хром, марганец, никель, молибден, ванадий, остальное - железо, особенность заключается в том, что указанная сталь содержит следующие компоненты, мас.%: углерод 0,18-0,24; марганец 1,0-1,5; кремний 0,20-0,40; сера не более 0,010; фосфор не более 0,015; хром от более 3,00 до 3,20; никель 0,90-1,20; молибден 0,50-0,70; ванадий 0,10-0,20; медь не более 0,25, при этом остаток составляет железо и неизбежные примеси.

Составы, режимы термической обработки, свойства стали после термической обработки и различных степеней деформации ротационной вытяжкой представлены в табл.1, 2, 3.

Таблица 1
Химический состав исследуемых плавок и прототипа
№ п/п плавок Содержание элементов
C Si Mn S P Cr Ni Mo V Nb Ca/ Ce Cu
1 0,24 0,37 1,3 0,022 0,015 3,1 0,95 0,51 0,20 0,20
2 пром. плавка 0,21 0,33 1,19 0,007 0,004 3,2 1,16 0,59 0,15 0,18
3 прото
тип
0,10 0,12 2,02 2,0 1,01 0,41 0,12 0,05 0,05

Таблица 2
Механические свойства сталей и прототипа после закалки и различных температур отпуска
№ п/п плавок Температура отпуска, °C σ02 σв δ5 ψ KCU+20 KCU-50
кгс/мм2 % кгс-м/см2
1 200 126,0 152,0 14,8 57,0 9,1 7,9
500 111,0 140,0 17,1 59,0 11,5 9,6
2 200 137,1 152,0 13,2 53,0 9,0 7,3
500 118,0 130,0 14,1 56,0 12,1 8,3
3 промышл. плавка 450 110,0 136,0 17,7 9,5 6,47
650 78,5 89,5 21,0 22,0 15,5
4 прототип отпуск отсутствует 107,0 130,6 16,0 60,0 11,3

Таблица 3
Механические свойства стали в зависимости от степени деформации ротационной вытяжкой
Степень деформации σв σ02 δ5 KCU+20 KCU-50
кгс/мм2 % кгс·м/мм2
tотп 450 деф. отсут. 80 135-137 190-195 118-121 178-181 16-19 8,0-9,6 7,9-10,0 5,0-8,45
tотп 650°C деф. отсут. 80 89,0-89,5 106,0-110,0 66,0-78,5 100,0-107,0 19,0-21,0 12,5-16,0 20,0-22,0 15,0-15,5

В заявленном интервале значений состава и параметров термообработки временное сопротивление разрыву более 135 кгс/мм2 обеспечивается при отпуске ниже 500°C, при этом сохраняется высокая пластичность δ5=13,1-18,5%, ψ=56-65% для последующей деформации в холодном состоянии. При исходном σв≥135 кгс/мм2 после деформации ротационной вытяжкой имеем σв≥169 кгс/мм2. Из сопоставления с прототипом видно, что заданный в узких пределах состав заявленной стали позволяет получать более высокие характеристики свойств как в термообработанном, так и в деформированном состоянии и, следовательно, соответствует критерию «новизна».

Пример 1. Сталь предложенного состава контрольных плавок №1, 2 выплавляли в индукционной печи с магнезитовым тиглем. В качестве шихты использовали шихтовую заготовку, синтетический чугун, металлические хром, никель, алюминий, марганец, а так же ферромолибден, ферросилиций, феррованадий.

Выплавку стали вели под шлаковой смесью, состоящей из прокаленных извести и плавикового шпата.

Перед вводом чугуна и ферросплавов проводили раскисление металла алюминием.

Сталь разливали в слитки с утеплением прибыли песчано-графитовой смесью. Слитки ковали на прессе с усилием обжатия 2000 тс до сечения 50×50 мм. Температурный интервал ковки составлял 1080-1150°C.

Из слитков были откованы прутки размерами ⌀16×500 мм, ⌀20×500 мм, ⌀14×500 мм. Из прутков после термической обработки были изготовлены образцы для определения механических характеристик стали:

тип 2-11 (для определения предела текучести, временного сопротивления, относительных удлинения и сужения);

тип 6-1 (для определения величины ударной вязкости).

Данные по химическому составу исследуемых плавок 1, и механические свойства их представлены в табл.1 и 2.

Пример 2. Сталь выплавляли в дуговой электропечи.

Сталь разливали в кузнечную изложницу для получения слитка. Разливка проходила с вакуумированием металла.

Слиток под ковку нагревали в печи с температурой 1200…1230°C и ковали на гидравлическом прессе.

Ковку слитка проводили в 4 этапа с подогревом поковки в печи после каждого этапа.

Откованные 2 заготовки диаметром 355 мм и длиной 4920 мм были направлены на отжиг при температуре 660-680°C.

После отжига поковки подвергли механической обработке наружной поверхности до диаметра 330 мм.

Опытная партия труб с наружным диаметром 138 мм и толщиной стенки 14 мм из стали марки 20Х3ГНМФА была изготовлена методом горячего прессования.

В качестве трубной заготовки были использованы механически обработанные поковки диаметром 324 мм и длиной 880 мм.

Технологический процесс производства труб на линии прессования включает в себя две стадии:

- изготовление из трубной заготовки гильз на вертикальном прессе;

- изготовление из гильз труб на горизонтальном прессе. Технологический процесс изготовления гильз включает следующие

этапы:

- сверление в трубной заготовке осевого канала на диаметре 30 мм;

- нагрев трубной заготовки до температуры 1080-1140°C;

- экспландирование на прессе.

Технологический процесс изготовления трубы из гильзы включает следующие этапы:

- индукционный нагрев гильзы;

- нанесение стеклосмазки;

- прессование гильзы на прессе с помощью иглы, в результате чего получается труба с наружным диаметром;

- охлаждение труб на воздухе;

- удаление стеклосмазки и окалины;

- отжиг;

- правка труб;

- ультразвуковой и визуальный контроль труб.

Для ротационной вытяжки были использованы горячедеформированные трубы 0 138×14 мм из стали 20Х3ГНМФА.

Из отожженных горячедеформированных труб были вырезаны заготовки (обечайки).

Заготовки (обечайки) под холодную деформацию были подвергнуты упрочняющей термообработке.

Ротационная вытяжка осуществлялась на станке модели СХР2.

За первый переход реализовывалась степень деформации ε=40%, за второй ε=60%, за третий ε=80%.

После проведения ротационной вытяжки с различными степенями деформации заготовки подвергались низкотемпературному отжигу.

Для определения механических характеристик трубных заготовок и холоднокатаного полуфабриката при различных степенях деформации изготавливались продольные и радиальные пятикратные образцы в соответствии с ГОСТ 10006-80.

Испытания на растяжение проводили по ГОСТ 1497-84. В качестве основных характеристик механических свойств стали определяли временное сопротивление разрыву σв, условный предел текучести σ0,2 и относительное удлинение δ5 в продольном и в радиальном направлениях.

Результаты механических свойств стали 20Х3ГНМФА, определенные на трубных заготовках после холодной ротационной вытяжки в зависимости от температуры отпуска и степени деформации, представлены в таблице 3.

Из анализа результатов, представленных в таблице 3, следует:

- при температуре отпуска в пределах 450-550°C исходная заготовка обеспечивает прочность σв в пределах 135-137 кгс/мм2;

- при температуре отпуска 450°C холодная пластическая деформация стали со степенью 40-60% обеспечивает комплекс механических свойств:

- условный предел текучести σпц=170-175 кгс/мм2,

- временное сопротивление σв=177-183 кгс/мм2,

- относительное удлинение δ5=7-9%,

- ударную вязкость KCU=3,3-4,9 кгс·м/см2.

Таким образом, полученные экспериментальные данные подтверждают возможность использования заявленной стали для изготовления осесимметричных корпусных деталей.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-4 из 4.
10.10.2014
№216.012.faf9

Высокопрочная сталь с повышенной деформируемостью после закалки

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционным комплекснолегированным высокопрочным сталям, закаливающимся на воздухе, и может быть использовано при производстве осесимметричных деталей, работающих под давлением. Сталь содержит, в мас.%: углерод от 0,18 до менее 0,2,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530095
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.09.2015
№216.013.7793

Способ изготовления осесимметричных сварных оболочек, работающих под высоким давлением

Способ относится к изготовлению осесимметричных сварных оболочек, работающих под высоким давлением. Трубные заготовки обечайки изготавливают из конструкционных легированных сталей для холодного деформирования. Заготовки обечайки подвергают деформационному упрочнению ротационной вытяжкой за...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562200
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.10.2015
№216.013.86ca

Способ изготовления оболочки из конструкционной комплекснолегированной холоднодеформируемой стали

Изобретение может быть использовано при изготовлении тонкостенных осесимметричных сварных оболочек с утолщенными кромками и приваренными к ним кольцами, работающих под высоким давлением. Проводят калибровку, рекристаллизационный отжиг и предварительную механическую обработку мерных заготовок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566109
Дата охранного документа: 20.10.2015
10.11.2015
№216.013.8be6

Способ изготовления тонкостенных осесимметричных сварных оболочек с концевыми утолщенными кольцами

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и сварке, а именно к изготовлению тонкостенных осесимметричных сварных оболочек с концевыми утолщенными кольцами, работающих под высоким давлением, и позволяет решить задачу по обеспечению возможности их изготовления с высокой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567421
Дата охранного документа: 10.11.2015
Показаны записи 1-10 из 267.
10.01.2013
№216.012.17ac

Катализатор для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена

Изобретение относится к катализатору для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Описан катализатор для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена - СВМПЭ при повышенных температурах полимеризации (≥80°C) в среде углеводородного разбавителя, например гептан, гексан, изопентан,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471552
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.190e

Способ получения хлопчатобумажной ткани технического назначения с комплексом защитных свойств от кислот и нефтепродуктов

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к отделке хлопчатобумажных текстильных материалов с комплексом защитных свойств от кислот и нефтепродуктов. Способ получения хлопчатобумажной ткани технического назначения включает расшлихтовку, отварку, беление, крашение активными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471906
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bc8

Координатный стол

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к высокоточным координатным устройствам на линейных электродвигателях. Координатный стол содержит модули продольного и поперечного перемещения. Каждый из них выполнен в виде основания с направляющими, каретки, размещенной на направляющих,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472606
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bce

Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проверки параметров контурного движения роботов, таких как точность, повторяемость, вибрация. Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота, содержащего манипулятор 1 с закрепленным на фланце 6...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472612
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ca8

Эпоксиполиэфирная лакокрасочная композиция

Изобретение предназначается для нанесения на рулонный металл в качестве лакокрасочного материала. Эпоксиполиэфирная лакокрасочная композиция содержит (мас.%.): эпоксидную диановую смолу с эпоксидным эквивалентным весом 1550-4000 г/экв. 18,0-40,0, полиэфирную смолу на основе продукта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472830
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1e17

Способ сбора штормовых выбросов морских водорослей

Изобретение относится к промышленному сбору штормовых выбросов морских водорослей и может быть использовано для прибрежного промысла и в прибойной полосе. Способ сбора штормовых выбросов морских водорослей включает переход мореходного средства на место сбора выбросов, подбор водорослей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473204
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.1f95

Фотохромная регистрирующая среда для трехмерной оптической памяти

Изобретение относится к фотохромным полимерным регистрирующим средам на основе нового семейства термически необратимых диарилэтенов, а именно арил-замещенных циклопентеновых бензтиенил производных диарилэтенов, для использования в многослойных оптических дисках нового поколения с информационной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473586
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e2

Устройство для преобразования изменения сопротивления в напряжение

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве и т.д. для исследования прочности конструкций с помощью одиночных тензорезисторов без применения компенсационных тензорезисторов. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473919
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.214b

Устройство для защиты емкостного накопителя энергии

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники. Технический результат заключается в повышении надежности устройства путем уменьшения вероятности взрыва конденсаторов в динамическом режиме работы устройства. Устройство содержит зарядное устройство, n параллельно соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474024
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.230b

Катализатор, способ его приготовления и способ получения β-пиколина

Изобретение относится к катализаторам получения β-пиколина конденсацией акролеина с аммиаком и способам их получения с целью повышения выхода β-пиколина, применяемого в производстве никотиновой кислоты и никотинамида, являющихся составными частями жизненно важных витамина РР и витаминов группы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474473
Дата охранного документа: 10.02.2013
+ добавить свой РИД