Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2452790

(19)

RU

(11)

2452790

(13)

C2

(51) МПК C22C38/48 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 - действует Пошлина: учтена за 3 год с 17.06.2012 по 16.06.2013

(21), (22) Заявка: 2010124738/02, 16.06.2010

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

16.06.2010

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 16.06.2010

(43) Дата публикации заявки: 27.12.2011

(45) Опубликовано: 10.06.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: JP 2004-190127 A, 08.07.2004. RU 2005134932 A, 20.05.2007. RU 99123045 A, 20.10.2001. SU 432224 A, 15.06.1974. JP 06-279935 A, 04.10.1994. JP 09-302443 A, 25.11.1997. JP 2002-275584 A, 25.09.2002. JP 2007-063627 A, 15.03.2007. JP 2000-096185 A, 04.04.2000. ГОСТ 801-78 Сталь подшипниковая. Технические условия. ИПК Издательство стандартов, 2004, с.4, табл.1, сталь ШХ15СГ.

Адрес для переписки:

162608, Вологодская обл., г. Череповец, ул. Мира, 30, ОАО "Северсталь", заместителю директора - главного инженера - начальнику ЦТРК Д.В. Коныгину

(72) Автор(ы):

Бенедечук Игорь Борисович (RU),

Водовозова Галина Сергеевна (RU),

Климушкина Людмила Алексеевна (RU),

Кузнецов Сергей Николаевич (RU),

Ронжина Людмила Николаевна (RU),

Федоричев Юрий Викторович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Общество с ограниченной ответственностью "Северсталь-Проект" (ООО "Северсталь-Проект") (RU)

(54) ПОДШИПНИКОВАЯ СТАЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу стали, используемой для изготовления деталей подшипников, работающих в условиях воздействия высоких контактных нагрузок. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, серу, фосфор, молибден, ниобий, ванадий, кислород, железо и неизбежные примеси при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,6-0,95, кремний 0,35-0,7, марганец 0,9-1,5, хром 0,5-1,1, никель не более 0,25, медь не более 0,25, сера не более 0,020, фосфор не более 0,025, молибден 0,001-0,05, ниобий 0,001-0,15, ванадий 0,001-0,25, кислород не более 0,002, железо и неизбежные примеси остальное. Повышаются механические свойства стали, в частности поперечная пластичность, за счет уменьшения уровня карбидной неоднородности стали. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокоуглеродистым сталям, используемым для изготовления деталей подшипников, работающих в условиях воздействия высоких контактных нагрузок.

Подшипниковая сталь для изготовления деталей подшипников, работающих в условиях воздействия высоких контактных нагрузок, должна обладать высокой прочностью и износостойкостью, а также обладать удовлетворительной поперечной пластичностью.

Известна сталь для производства деталей подшипников, содержащая, мас.%:

углерод 0,85-1,05, хром 17,0-19,0, кремний 0,1-1,0, марганец 0,1-1,0, церий 0,005-0,1, кальций 0,005-0,1, иттрий 0,005-0,1, железо - остальное [1].

Данная сталь обладает удовлетворительной прочностью и износостойкостью, но при этом характеризуется наличием значительного количества избыточных карбидов, образующих, так называемую, карбидную неоднородность. Это снижает поперечную пластичность стали, вследствие чего она становится склонной к повышенному трещинообразованию. Также данная сталь характеризуется высокой себестоимостью ее производства, из-за содержания в ней церия и иттрия, а также высокого содержания хрома.

Наиболее близкой по своему химическому составу и свойствам к предлагаемой стали является сталь [2], принятая в качестве прототипа и содержащая, мас.%: углерод 0,60-1,50; кремний 0,05-1,20; марганец 0,20-1,50; хром 0,50-2,50; никель не более 0,20; медь не более 0,20; сера не более 0,02; фосфор не более 0,03; молибден не более 0,10; алюминий 0,01-0,03; железо и неизбежные примеси - остальное.

Данная сталь обладает удовлетворительной прочностью и износостойкостью, но при этом, так же как и аналог [1], характеризуется наличием значительного количества избыточных карбидов, что снижает поперечную пластичность стали.

Технический результат изобретения - повышение механических свойств стали, в частности поперечной пластичности, за счет уменьшения уровня карбидной неоднородности стали.

Для достижения технического результата сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, серу, фосфор, молибден, дополнительно содержит ниобий и ванадий при следующем соотношении элементов, мас.%: углерод 0,6-0,95; кремний 0,35-0,7; марганец 0,9-1,5; хром 0,5-1,1; никель не более 0,25; медь не более 0,25; сера не более 0,020; фосфор не более 0,025; молибден 0,001-0,05; ниобий 0,001-0,15; ванадий 0,001-0,25; железо и неизбежные примеси остальное, в том числе кислород не более 0,002.

Углерод в стали предложенного состава определяет ее прочность и износостойкость. Снижение содержания углерода менее 0,6% приводит к падению прочности ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода сверх 0,95% приводит к возрастанию уровня карбидной неоднородности, что ухудшает механические свойства стали.

Кремний упрочняет сталь. При содержании кремния менее 0,35% прочность стали недостаточна. Увеличение содержания кремния более 0,7% приводит к повышению склонности стали к трещинообразованию.

Марганец и хром увеличивают прочность и износостойкость стали. При содержании марганца менее 0,9% и хрома менее 0,5% требуемый эффект достигнут не будет. Увеличение марганца и хрома более 1,5 и 1,1% соответственно приводит к возрастанию уровня карбидной неоднородности стали, что в свою очередь способствует снижению ее поперечной пластичности.

Никель увеличивает ударную вязкость и прокаливаемость стали, но содержание его в количестве более 0,25% экономически нецелесообразно.

Увеличение содержания меди в шарикоподшипниковой стали ведет к увеличению образования поверхностных трещин и надрывов во время механической обработки. Поэтому содержание меди в стали должно быть не более 0,25%.

С увеличением содержания серы в стали повышается склонность стали к красноломкости, а также снижается устойчивость против истирания и усталостного разрушения. В связи с этим содержание серы в стали не должно превышать 0,020%.

Фосфор увеличивает склонность стали к образованию крупнозернистой структуры при нагреве, повышает ее хрупкость и уменьшает прочность на изгиб. В связи с этим содержание фосфора в металле не должно превышать 0,025%.

Введение молибдена, ниобия и ванадия в сталь способствует формированию мелкозернистой структуры, что повышает вязкость и прочность стали. При содержании данных элементов менее 0,001% каждого указанный эффект достигнут не будет. Увеличение содержания ниобия, ванадия и молибдена более заявляемых диапазонов не приводит к дальнейшему улучшению механических свойств стали, а лишь увеличивает затраты на легирующие материалы.

С увеличением содержания кислорода снижается вязкость и пластичность стали, а также растет содержание неметаллических включений. Для снижения негативного влияния кислорода его содержание в стали не должно превышать 0,002%.

Изобретение поясняется результатами экспериментов. В таблице 1 приведены химические составы сталей с различным содержанием легирующих элементов и примесей, а также параметры данных сталей.

Как следует из таблицы 1, стали предложенного состава (составы 1-3) характеризуются меньшей карбидной неоднородностью, вследствие чего будут обладать лучшими механическими свойствами, в частности поперечной пластичностью.

Таким образом, предложенная подшипниковая сталь обладает улучшенным комплексом механических свойств, что позволяет ее использовать для изготовления деталей подшипников, работающих в условиях воздействия высоких контактных нагрузок.

Литература

1. Патент РФ 2167215, МПК C22C 38/18, 1999.

2. Заявка JP 2004-190127 A, МПК C22C 38/44, 2004.

Формула изобретения

Подшипниковая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, серу, фосфор, молибден, кислород, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ниобий и ванадий при следующем соотношении элементов, мас.%:

углерод

0,6-0,95

кремний

0,35-0,7

марганец

0,9-1,5

хром

0,5-1,1

никель

не более 0,25

медь

не более 0,25

сера

не более 0,020

фосфор

не более 0,025

молибден

0,001-0,05

ниобий

0,001-0,15

ванадий

0,001-0,25

кислород

не более 0,002

железо и неизбежные примеси

остальное