[go: up one dir, main page]

RU2135627C1 - Free-cutting steel - Google Patents

Free-cutting steel Download PDF

Info

Publication number
RU2135627C1
RU2135627C1 RU98117898A RU98117898A RU2135627C1 RU 2135627 C1 RU2135627 C1 RU 2135627C1 RU 98117898 A RU98117898 A RU 98117898A RU 98117898 A RU98117898 A RU 98117898A RU 2135627 C1 RU2135627 C1 RU 2135627C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
bismuth
machinability
carbon
manganese
Prior art date
Application number
RU98117898A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.Г. Топорищев
А.Я. Заславский
Н.И. Воробьев
Е.М. Комельков
Е.В. Руднев
В.И. Антонов
В.Н. Яськин
С.Н. Ковалева
А.А. Гусев
В.И. Фалкон
В.А. Широков
Е.К. Шпатов
Original Assignee
ОАО Челябинский металлургический комбинат "МЕЧЕЛ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОАО Челябинский металлургический комбинат "МЕЧЕЛ" filed Critical ОАО Челябинский металлургический комбинат "МЕЧЕЛ"
Priority to RU98117898A priority Critical patent/RU2135627C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2135627C1 publication Critical patent/RU2135627C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, particularly, carbon free-cutting steel used in mechanical engineering. SUBSTANCE: steel contains the following components, mas.%: carbon, 0.37-0.45; silicon, 0.17-0.37; manganese, 0.50-0.80; bismuth, 0.12-0.20; iron, the balance. EFFECT: increased machineability and rolling efficiency with preservation of high level of mechanical properties and improved ecology in metallurgical industry. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к углеродистой автоматной стали, используемой в машиностроении. The invention relates to metallurgy, and in particular to carbon automatic steel used in mechanical engineering.

Известна автоматная сталь, содержащая углерод, марганец, серу, висмут, железо при следующем соотношении компонентов, мас%:
Углерод - 0,06 - 1,00
Марганец - 0,3 - 1,6
Сера - 0,03 - 0,50
Висмут - 0,05 - 0,40
Железо - Остальное
Сталь, в качестве примесей, может содержать кремний не более 0,30%, фосфор не более 0,12%.
Known automatic steel containing carbon, manganese, sulfur, bismuth, iron in the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 0.06 - 1.00
Manganese - 0.3 - 1.6
Sulfur - 0.03 - 0.50
Bismuth - 0.05 - 0.40
Iron - Else
Steel, as impurities, may contain silicon not more than 0.30%, phosphorus not more than 0.12%.

В микроструктуру стали входят включения сульфида марганца, которые инициируют образование микротрещин и висмутсодержащие включения, охрупчивающие металл во время механической обработки резанием, за счет образования жидкой фазы [1]. The microstructure of steel includes manganese sulfide inclusions, which initiate the formation of microcracks and bismuth-containing inclusions that embrittle the metal during machining by cutting, due to the formation of a liquid phase [1].

Недостатками известной стали являются: при содержании серы и висмута около нижнего предела обрабатываемость стали повышается незначительно, а при содержании серы и висмута ближе к верхнему пределу снижаются механические свойства стали независимо от химического состава; не указано содержание серы и висмута, при котором достигается оптимальная обрабатываемость стали при сохранении требуемых механических свойств; химический состав стали не обеспечивает механических свойств, требуемых для изготовления деталей с конкретными механическими характеристиками. The disadvantages of the known steel are: when the sulfur and bismuth content near the lower limit, the workability of the steel increases slightly, and when the sulfur and bismuth content closer to the upper limit, the mechanical properties of the steel decrease, regardless of the chemical composition; the sulfur and bismuth contents are not indicated at which the optimum machinability of steel is achieved while maintaining the required mechanical properties; the chemical composition of steel does not provide the mechanical properties required for the manufacture of parts with specific mechanical characteristics.

Кроме того, известна углеродистая свинецсодержащая сталь высокой обрабатываемости резанием АС40, содержащая углерод, кремний, марганец, свинец, железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,37 - 0,45
Кремний - 0,17 - 0,37
Марганец - 0,50 - 0,80
Свинец - 0,15 - 0,30
Железо - Остальное
Допускается содержание в стали серы не более 0,040% и фосфора не более 0,040% (2).
In addition, it is known carbonaceous lead-containing steel with high machinability AC40, containing carbon, silicon, manganese, lead, iron, in the following ratio, wt.%:
Carbon - 0.37 - 0.45
Silicon - 0.17 - 0.37
Manganese - 0.50 - 0.80
Lead - 0.15 - 0.30
Iron - Else
The content in steel of sulfur is not more than 0.040% and phosphorus is not more than 0.040% (2).

Недостатками этой стали являются: невозможность реализовать потенциальную производительность станков автоматов и полуавтоматов, так как свинец - компонент, повышающий обрабатываемость, исчерпал свои возможности к дальнейшему повышению обрабатываемости. Сера и фосфор содержатся в стали в таком количестве, что влияния на обрабатываемость не оказывает. Увеличение их содержания в стали выше установленных пределов недопустимо из-за снижения механических свойств стали; "выпотевание" свинца на поверхности полосы во время прокатки снижает коэффициент трения между полосой и валками, в результате ухудшается захват полосы валками, появляются необходимость "прожига" валков буферным металлом, что снижает производительность прокатки; токсичность свинца ограничивает производство этой стали, необходимой в машиностроении. The disadvantages of this steel are: the inability to realize the potential productivity of automatic and semi-automatic machines, since lead, a component that improves machinability, has exhausted its capabilities to further improve machinability. Sulfur and phosphorus are contained in steel in such quantities that it does not affect machinability. An increase in their content in steel above the established limits is unacceptable due to a decrease in the mechanical properties of steel; “sweating” lead on the surface of the strip during rolling reduces the coefficient of friction between the strip and the rolls, as a result, the capture of the strip by the rolls is worsened, there is a need to “burn” the rolls with buffer metal, which reduces the productivity of rolling; lead toxicity limits the production of this steel required in mechanical engineering.

Эта сталь, наиболее близкая по химическому составу и идентичная по механическим свойствам, взята за ближайший аналог. This steel, the closest in chemical composition and identical in mechanical properties, is taken as the closest analogue.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение обрабатываемости резанием и производительности прокатки стали при сохранении механических свойств идентичной свинецсодержащей стали и улучшении экологической обстановки производства этой стали. The problem to which the invention is directed, is to increase machinability by cutting and productivity of rolling steel while maintaining the mechanical properties of identical lead-containing steel and improving the environmental situation of the production of this steel.

Поставленная задача достигается за счет того, что в сталь, содержащую углерод, кремний, марганец, железо, дополнительно вводят висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,37 - 0,45
Кремний - 0,17 - 0,37
Марганец - 0,50 - 0,80
Висмут - 0,12 - 0,20
Железо - Остальное
Висмут, обладающий особым свойством, а именно увеличением объема при переходе из жидкого состояния в твердое, позволяет увеличить обрабатываемость стали на 30% и более за счет напряженного состояния обрабатываемой поверхности, при сохранении механических свойств, присущих идентичной свинецсодержащей стали.
The problem is achieved due to the fact that in the steel containing carbon, silicon, manganese, iron, bismuth is additionally introduced in the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 0.37 - 0.45
Silicon - 0.17 - 0.37
Manganese - 0.50 - 0.80
Bismuth - 0.12 - 0.20
Iron - Else
Bismuth, which has a special property, namely, an increase in volume during the transition from a liquid to a solid state, can increase the workability of steel by 30% or more due to the stress state of the treated surface, while maintaining the mechanical properties inherent in identical lead-containing steel.

Вторым преимуществом особого свойства висмута является устранение "выпотевания" висмута на поверхность полосы за счет того, что снижаются напряжения, создаваемые включениями висмута при температуре прокатки. Улучшается захват полосы валками, отпадает необходимость "прожига" валков буферным металлом. Производительность прокатки повышается на 15 - 20%. The second advantage of the special property of bismuth is the elimination of “sweating” of bismuth on the surface of the strip due to the fact that the stresses generated by bismuth inclusions at the rolling temperature are reduced. The capture of the strip by rolls is improved, there is no need to “burn” the rolls with buffer metal. Rolling productivity increases by 15 - 20%.

Следующим преимуществом висмута является то, что висмут, как компонент относительно безвредный (ПДК висмута = 0,5 мг/м3, ПДК свинца = 0,01 мг/м3 - разовая, 0,007 мг/м3 среднесменная) улучшает экологическую обстановку производства висмутсодержащей стали.Another advantage of bismuth is that bismuth, as a component, is relatively harmless (bismuth MPC = 0.5 mg / m 3 , lead MPC = 0.01 mg / m 3 - single, 0.007 mg / m 3 medium-shift) improves the environmental situation of bismuth-containing production become.

Сущность изобретения: выявление содержания висмута, улучшающего обрабатываемость стали до оптимального уровня при сохранении механических свойств, присущих идентичной автоматной стали. The essence of the invention: the identification of the content of bismuth, which improves the machinability of steel to an optimum level while maintaining the mechanical properties inherent in an identical automaton steel.

Экспериментально установлено: при содержании висмута 0,08% обрабатываемость соответствует обрабатываемости свинецсодержащей стали (содержание серы и фосфора не более 0,040%); оптимальная обрабатываемость, на 30% и более превышающая обрабатываемость свинецсодержащей стали при содержании висмута 0,12 - 0,20%; увеличение содержания висмута выше верхнего предела, соответствующего предельной растворимости висмута в жидкой стали, приводит к снижению механических свойств стали (превышение содержания серы и фосфора выше 0,040% недопустимо); производительность прокатки стали на 15 - 20% выше производительности прокатки свинецсодержащей стали; выделение аэрозолей висмута во время разливки и прокатки стали ниже предельно-допустимой концентрации. It has been experimentally established: when the bismuth content is 0.08%, workability corresponds to the workability of lead-containing steel (sulfur and phosphorus content not more than 0.040%); optimal machinability, 30% or more higher than the machinability of lead-containing steel with a bismuth content of 0.12 - 0.20%; an increase in the bismuth content above the upper limit, corresponding to the ultimate solubility of bismuth in liquid steel, leads to a decrease in the mechanical properties of steel (exceeding the content of sulfur and phosphorus above 0.040% is unacceptable); steel rolling productivity is 15 - 20% higher than that of lead-containing steel; the release of bismuth aerosols during casting and rolling became lower than the maximum permissible concentration.

Анализ технических решений в исследуемой и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с признаками в заявляемом объекте, и признать их соответствующими критерию "Существенные отличия". The analysis of technical solutions in the studied and related fields allows us to conclude that there are no signs in them that are similar to the signs in the claimed object, and to recognize them as meeting the criterion of "Significant differences".

Опытно-промышленные испытания по резанию висмутсодержащей углеродистой стали проводили в цехе N 31 МОП ВАЗ на 6-ти шпиндельных токарно-прутковых автоматах и на 4-х шпиндельных токарно-расточных полуавтоматах при изготовлении деталей, принятых за базовые по критерию интенсивности износа инструмента, характеризуемого количеством изготовленных деталей, приходящихся на 0,1 мм износа инструмента. Pilot tests for cutting bismuth-containing carbon steel were carried out in workshop No. 31 of the MOP VAZ on 6 spindle turning and bar machines and on 4 spindle turning and boring semiautomatic devices in the manufacture of parts that are accepted as basic according to the criterion of the wear rate of the tool, characterized by the quantity manufactured parts per 0.1 mm tool wear.

За базовую обрабатываемость принята обрабатываемость углеродистой свинецсодержащей стали АС40 по ГОСТу 1414-75. The base machinability is accepted as the machinability of carbonaceous lead-containing steel AC40 in accordance with GOST 1414-75.

Оценку экологической обстановки проводили в цехах ОАО Челябинского металлургического комбината "Мечел" при выплавке и прокатке предлагаемой стали и стали АС40 методом отсоса проб в местах интенсивного выделения вредных примесей. Производительность прокатки определили в цехах этого же предприятия. The environmental situation was assessed in the shops of the Chelyabinsk Metallurgical Plant Mechel during the smelting and rolling of the proposed steel and AC40 steel by the method of suctioning samples in places of intense emission of harmful impurities. Rolling performance was determined in the shops of the same enterprise.

Химический состав, механические свойства, выделение вредных примесей, производительность прокатки и обрабатываемость приведены в таблице. The chemical composition, mechanical properties, emission of harmful impurities, rolling performance and workability are shown in the table.

Пример 1. Известная сталь АС40, взятая за ближайший аналог - выписка из ГОСТа 1414-75. Показано выделение вредных примесей свинца при разливке и прокатке стали. Производительность прокатки и обрабатываемость стали приняты за базовые. Example 1. Famous AC40 steel, taken as the closest analogue - extract from GOST 1414-75. The emission of harmful impurities of lead during casting and rolling of steel is shown. Rolling performance and machinability were taken as the base.

Пример 2. Содержание углерода, марганца, кремния ниже нижнего предела. Из-за пониженного содержания упрочняющих компонентов снижаются прочностные характеристики стали, что делает невозможным ее использование по прямому назначению в качестве конструкционного материала. Example 2. The content of carbon, manganese, silicon is below the lower limit. Due to the reduced content of hardening components, the strength characteristics of steel are reduced, which makes it impossible to use it for its intended purpose as a structural material.

Пример 3. Содержание упрочняющих компонентов - углерода и марганца больше верхнего предела приводит к повышению прочностных характеристик стали, но существенно снижаются пластические свойства, что ведет к повышению брака в металлургическом переделе. Повышается твердость отожженного или высокоотпущенного проката. Example 3. The content of the hardening components — carbon and manganese — greater than the upper limit leads to an increase in the strength characteristics of steel, but the plastic properties are significantly reduced, which leads to an increase in rejects in the metallurgical process. The hardness of annealed or high tempered steel increases.

Пример 4. Содержание висмута 0,08% - ниже нижнего предела. Обрабатываемость стали на уровне обрабатываемости свинецсодержащей стали. Example 4. The bismuth content of 0.08% is below the lower limit. Machinability of steel at the machinability level of lead steel.

Пример 5. Висмута больше 0,20% - верхнего предела. Снижаются прочностные характеристики. Example 5. Bismuth is more than 0.20% - the upper limit. Strength characteristics are reduced.

Примеры 6 - 8. Сталь в заявленных пределах. Механические характеристики на уровне стали АС40 или превышают их. Обрабатываемость стали оптимальная (на 30% и более превышает обрабатываемость известной стали). Examples 6 to 8. Steel within the stated limits. Mechanical characteristics at the level of AC40 steel or exceed them. The machinability of steel is optimal (30% or more exceeds the machinability of known steel).

Таким образом более высокая обрабатываемость резанием предлагаемой стали при сохранении механических свойств и технологичности производства позволяет рекомендовать ее для промышленного применения. Thus, higher machinability by cutting the proposed steel while maintaining the mechanical properties and manufacturability of production allows us to recommend it for industrial applications.

Claims (1)

Автоматная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,37-0,45
Кремний - 0,17-0,37
Марганец - 0,50-0,80
Висмут - 0,12-0,20
Железо - Остальное
Automatic steel containing carbon, silicon, manganese, iron, characterized in that it additionally contains bismuth in the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 0.37-0.45
Silicon - 0.17-0.37
Manganese - 0.50-0.80
Bismuth - 0.12-0.20
Iron - Else
RU98117898A 1998-09-29 1998-09-29 Free-cutting steel RU2135627C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98117898A RU2135627C1 (en) 1998-09-29 1998-09-29 Free-cutting steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98117898A RU2135627C1 (en) 1998-09-29 1998-09-29 Free-cutting steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2135627C1 true RU2135627C1 (en) 1999-08-27

Family

ID=20210847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98117898A RU2135627C1 (en) 1998-09-29 1998-09-29 Free-cutting steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2135627C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4247326A (en) * 1979-08-29 1981-01-27 Inland Steel Company Free machining steel with bismuth
US4255187A (en) * 1979-08-29 1981-03-10 Inland Steel Company Bismuth-containing steel
US4255188A (en) * 1979-08-29 1981-03-10 Inland Steel Company Free machining steel with bismuth and manganese sulfide
SU1296012A3 (en) * 1980-03-27 1987-03-07 и (72) Хенрик Гифло (HU) Free-cutting steel
FR2601696A1 (en) * 1986-06-10 1988-01-22 Stanadyne Inc COLD STAINLESS STEEL BAR, COMPRISING BISMUTH, FOR EASY MACHINING
RU2080411C1 (en) * 1995-04-20 1997-05-27 Акционерное общество - Челябинский металлургический комбинат "МЕЧЕЛ" Free-cutting steel
RU2106427C1 (en) * 1996-09-13 1998-03-10 Открытое акционерное общество Челябинский металлургический комбинат "МЕЧЕЛ" Free-cutting steel

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4247326A (en) * 1979-08-29 1981-01-27 Inland Steel Company Free machining steel with bismuth
US4255187A (en) * 1979-08-29 1981-03-10 Inland Steel Company Bismuth-containing steel
US4255188A (en) * 1979-08-29 1981-03-10 Inland Steel Company Free machining steel with bismuth and manganese sulfide
SU1296012A3 (en) * 1980-03-27 1987-03-07 и (72) Хенрик Гифло (HU) Free-cutting steel
FR2601696A1 (en) * 1986-06-10 1988-01-22 Stanadyne Inc COLD STAINLESS STEEL BAR, COMPRISING BISMUTH, FOR EASY MACHINING
RU2080411C1 (en) * 1995-04-20 1997-05-27 Акционерное общество - Челябинский металлургический комбинат "МЕЧЕЛ" Free-cutting steel
RU2106427C1 (en) * 1996-09-13 1998-03-10 Открытое акционерное общество Челябинский металлургический комбинат "МЕЧЕЛ" Free-cutting steel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ 1414-75. Прокат из конструкционной стали высокой обрабатываемости резанием. Сталь АС40. Госстандарт России. -М., 1992, с. 4 и 5. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2181918C (en) Long-life induction-hardened bearing steel
KR100443341B1 (en) Free machining steel for use in machine structure of excellent mechanical characteristics
JP2004018925A (en) Steel with excellent machinability
KR100740414B1 (en) Amorphous steel with low material anisotropy and excellent strength, toughness and machinability and its manufacturing method
JPH05507125A (en) Deep hardened steel with improved fracture toughness
KR100554429B1 (en) Sulfur Free Cutting Steel
US3846186A (en) Stainless steel having improved machinability
RU2135627C1 (en) Free-cutting steel
JP2001026836A (en) Induction hardened steel and machine structural parts with excellent cold workability, rolling fatigue strength and torsional fatigue strength
US4431445A (en) Steel for machine construction having excellent cold forgeability and machinability
KR100864910B1 (en) Free Cutting Copper Alloy
RU2135626C1 (en) Free-cutting steel
RU2135625C1 (en) Free-cutting steel
RU2135628C1 (en) Free-cutting steel
JP2002038241A (en) Free cutting stainless steel
RU2128722C1 (en) Automatic alloy steel
RU2132401C1 (en) Free-machining alloy steel
RU2128725C1 (en) Automatic alloy steel
RU2128726C1 (en) Automatic alloy steel
RU2128727C1 (en) Automatic alloy steel
RU2128724C1 (en) Automatic alloy steel
RU2135624C1 (en) Free-cutting alloyed steel
RU2128723C1 (en) Automatic alloy steel
JP2000319753A (en) Low carbon sulfur free-cutting steel
US2272277A (en) Process of manufacturing steel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060930