[go: up one dir, main page]

RU2336364C1 - Austenite steel - Google Patents

Austenite steel Download PDF

Info

Publication number
RU2336364C1
RU2336364C1 RU2006145220/02A RU2006145220A RU2336364C1 RU 2336364 C1 RU2336364 C1 RU 2336364C1 RU 2006145220/02 A RU2006145220/02 A RU 2006145220/02A RU 2006145220 A RU2006145220 A RU 2006145220A RU 2336364 C1 RU2336364 C1 RU 2336364C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
nitrogen
carbon
chromium
manganese
Prior art date
Application number
RU2006145220/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006145220A (en
Inventor
Лев Георгиевич Коршунов (RU)
Лев Георгиевич Коршунов
Юрий Нафтулович Гойхенберг (RU)
Юрий Нафтулович Гойхенберг
Наталь Леонидовна Черненко (RU)
Наталья Леонидовна Черненко
Original Assignee
Институт физики металлов УрО РАН
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 Институт физики металлов УрО РАН filed Critical Институт физики металлов УрО РАН
Priority to RU2006145220/02A priority Critical patent/RU2336364C1/en
Publication of RU2006145220A publication Critical patent/RU2006145220A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2336364C1 publication Critical patent/RU2336364C1/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention refers to metallurgy and can be implemented in machine and instrument building for fabrication of parts and overlaying welding on surface of parts operating under heavy contact loading. Austenite steel contains carbon, silicon, manganese, chromium, nitrogen, molybdenum, vanadium, titanium, copper, nickel tungsten, boron and iron at a following ratio of elements, wt %: carbon 0.42-1.70, silicon 0.45-4.51, manganese 7.8-20.2, chromium 12.5-20.9, nitrogen 0.17-0.51, molybdenum 0.05-0.22, vanadium 0.03-0.12, tungsten 0.05-0.10, titanium 0.01-0.15, copper 0.20-0.55, nickel 0.23-1.20, boron 0.0010-0.0250, iron - the rest.
EFFECT: there is achieved upgraded abrasive resistance at maintaining significant resistance to adhesive wear and relatively low coefficient of sliding friction.
3 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в машиностроении и приборостроении для изготовления и наплавки поверхности деталей (подшипники скольжения, втулки, направляющие и др.), работающих в тяжелых условиях контактного нагружения (высокие нагрузки, интенсивный нагрев, плохие условия смазки, присутствие абразивных частиц, наличие коррозионной среды).The invention relates to the field of metallurgy and can be used in mechanical engineering and instrumentation for the manufacture and surfacing of the surface of parts (sliding bearings, bushings, guides, etc.) operating under severe conditions of contact loading (high loads, intense heating, poor lubrication conditions, the presence of abrasive particles, the presence of a corrosive environment).

В настоящее время известны следующие аналоги заявляемой стали.Currently, the following analogues of the claimed steel are known.

Аустенитная нержавеющая сталь, стойкая против заедания, содержащая (мас.%):Austenitic stainless steel, anti-seizing, containing (wt.%):

углеродcarbon 0,03-0,100.03-0.10 хромchromium 14-1614-16 никельnickel 14-1714-17 марганецmanganese 0,5-3,00.5-3.0 кремнийsilicon 0,4-5,50.4-5.5 азотnitrogen ≤0,30≤0.30 фосфорphosphorus ≤0,05≤0.05 сераsulfur ≤0,05≤0.05 железоiron остальноеrest

Патент США №4146412, кл. 148/38 (С22С 38/02, С22С 38/58), заявл. 30.05.1978, №910484, опубл. 27.03.1979.U.S. Patent No. 4,146,412, cl. 148/38 (C22C 38/02, C22C 38/58), claimed 05/30/1978, No. 910484, publ. 03/27/1979.

Данная аустенитная нержавеющая сталь содержит малое количество элементов внедрения - углерода (0,03-0,10 мас.%) и азота (≤0,30 мас.%) и вследствие этого обладает низким сопротивлением абразивному изнашиванию. Абразивное изнашивание является очень распространенным и интенсивным видом изнашивания, который существенно ограничивает срок службы многих деталей и узлов машин. Известно, что уровень абразивной износостойкости сталей различных классов, в том числе аустенитных, сильно зависит от содержания в них элементов внедрения - углерода и азота, которые определяют исходную прочность сталей и сплавов, а также их способность к деформационному упрочнению в процессе изнашивания. Низкая концентрация углерода в твердом растворе (аустените) и малое количество высокопрочных специальных карбидов в структуре анализируемой аустенитной стали являются причинами невысокой прочности поверхности и соответственно интенсивного изнашивания данной стали в условиях абразивного воздействия.This austenitic stainless steel contains a small amount of penetration elements - carbon (0.03-0.10 wt.%) And nitrogen (≤0.30 wt.%) And therefore has a low resistance to abrasive wear. Abrasive wear is a very common and intense type of wear that significantly limits the life of many parts and assemblies of machines. It is known that the level of abrasive wear resistance of steels of various classes, including austenitic, strongly depends on the content of interstitial elements in them - carbon and nitrogen, which determine the initial strength of steels and alloys, as well as their ability to strain harden during wear. The low concentration of carbon in the solid solution (austenite) and the small amount of high-strength special carbides in the structure of the analyzed austenitic steel are the reasons for the low surface strength and, accordingly, the intensive wear of this steel under abrasive conditions.

Известна также высокомарганцевая аустенитная хромистая нержавеющая сталь, содержащая (мас.%):Also known high manganese austenitic chromium stainless steel containing (wt.%):

углеродcarbon ≤0,12≤0.12 кремнийsilicon 0,1-1,00.1-1.0 марганецmanganese 8,0-14,08.0-14.0 хромchromium 12.0-17.012.0-17.0 азотnitrogen 0,01-0,300.01-0.30 молибденmolybdenum 0,10-0,300.10-0.30 никельnickel 0,50-3,500.50-3.50 железоiron остальноеrest

Патент Японии №53-31811, кл. 10 J-172 (МКИ С22С 38/58), опубл. 0.5.09.1978. Авторы Созяма Нобуо, Оака Каюки, Аракава Мотохико, Ямагути Иосинори, Исида Саки.Japan Patent No. 53-31811, CL 10 J-172 (MKI C22C 38/58), publ. 09/05/1978. Authors of Co-owner Nobuo, Oaka Kayuki, Arakawa Motohiko, Yamaguchi Yoshinori, Ishida Saki.

Сталь легирована малым количеством элементов внедрения ≤0,12 мас.% углерода и 0,01-0,30 мас.% азота, вследствие чего ее абразивная износостойкость низка. Это ограничивает область применения рассматриваемой стали в качестве износостойкого конструкционного материала относительно небольшим кругом деталей, при эксплуатации которых исключено попадание в зону трения твердых абразивных частиц.Steel is alloyed with a small number of interstitial elements ≤0.12 wt.% Carbon and 0.01-0.30 wt.% Nitrogen, as a result of which its abrasion resistance is low. This limits the scope of the considered steel as a wear-resistant structural material to a relatively small circle of parts, the operation of which excludes the ingress of solid abrasive particles into the friction zone.

Известна также аустенитная нержавеющая сталь с высокой задиростойкостью, содержащая (мас.%):Also known is austenitic stainless steel with high scoring resistance, containing (wt.%):

углеродcarbon ≤0,15≤0.15 кремнийsilicon 2,5-5,52.5-5.5 марганецmanganese 6-126-12 никельnickel 5-155-15 хромchromium 13-2513-25 борboron (1-100)·10-4 (1-100) × 10 -4 и (или) кальцийand / or calcium (1-100)·10-4 (1-100) · 10 -4

более одного элемента из ряда:more than one item in a row:

титанtitanium <2,0<2.0 ниобийniobium <2,0<2.0 кобальтcobalt <4,0<4.0 вольфрамtungsten <1,5<1.5 железоiron остальноеrest

Патент Японии №54-150316, кл. 10 J-172 (C22C 38/58), заявл. 18.05.1978, №55-59573, опубл. 25.11.1979.Japan Patent No. 54-150316, CL 10 J-172 (C22C 38/58), claimed 05/18/1978, No. 55-59573, publ. 11/25/1979.

Сталь содержит малое количество углерода и в ней, кроме того, отсутствует азот. Хотя сталь легирована бором, оказывающим положительное влияние на сопротивление сталей абразивному изнашиванию, однако содержание бора в стали невелико (1-100)·10-4 и, вследствие этого, не может в полной мере компенсировать недостаток в степени легированности стали углеродом и азотом, которые оказывают определяющее влияние на абразивную износостойкость стальных поверхностей. По этой причине абразивная износостойкость рассматриваемой стали невелика. При трении и изнашивании в анализируемой аустенитной стали из-за отсутствия в ней азота не получает заметного развития механизм планарного скольжения дислокации. Планарное скольжение дислокации в аустените, как показано исследованиями авторов предлагаемой заявки, приводит к существенному снижению коэффициента трения нержавеющих аустенитных сталей. Отсутствие в рассматриваемой стали активного планарного скольжения дислокации является причиной ее повышенных коэффициента трения и интенсивности адгезионного изнашивания в условиях трения скольжения.Steel contains a small amount of carbon and, in addition, there is no nitrogen. Although the steel is alloyed with boron, which has a positive effect on the resistance of steels to abrasive wear, the boron content in the steel is low (1-100) · 10 -4 and, therefore, cannot fully compensate for the lack of alloying with carbon and nitrogen, which have a decisive influence on the abrasion resistance of steel surfaces. For this reason, the abrasive wear resistance of the considered steel is small. During friction and wear in the analyzed austenitic steel due to the lack of nitrogen in it, the planar glide mechanism of the dislocation does not receive appreciable development. The planar glide of the dislocation in austenite, as shown by studies of the authors of the proposed application, leads to a significant decrease in the friction coefficient of stainless austenitic steels. The absence of active planar slip of a dislocation in the steel under consideration is the reason for its increased friction coefficient and the intensity of adhesive wear under sliding friction.

Наиболее близкой по составу к заявляемой стали является выбранная в качестве прототипа аустенитная сталь (мас.%):The closest in composition to the claimed steel is selected as a prototype austenitic steel (wt.%):

углеродcarbon 0,05-0,150.05-0.15 кремнийsilicon 3,0-5,03.0-5.0 марганецmanganese 17-2317-23 хромchromium 14-1814-18 азотnitrogen 0,18-0,300.18-0.30 молибденmolybdenum 0.05-0,200.05-0.20 ванадийvanadium 0,03-0,100.03-0.10 титанtitanium 0,01-0,100.01-0.10 медьcopper 0,25-0,500.25-0.50 никельnickel 0.25-3,000.25-3.00 железоiron остальноеrest

Патент Российской Федерации №2207397 С2 (МКИ С22С 38/58), опубл. 27.06.2003 - Бюллетень №18.Patent of the Russian Federation No. 2207397 C2 (MKI C22C 38/58), publ. 06/27/2003 - Bulletin No. 18.

Сталь-прототип легирована небольшим количеством углерода (0,05-0,15 мас.%) и азота (0,18-0,30 мас.%), роль которых в формировании у сталей высокого уровня абразивной износостойкости чрезвычайно велика. В силу этого, основным недостатком прототипа, как и приведенных выше аналогов, является его низкое сопротивление абразивному изнашиванию. В реальных условиях эксплуатации машин, механизмов, приборов, когда имеет место проникание твердых абразивных частиц из окружающей среды в зону контакта трущихся стальных деталей, происходит их ускоренное абразивное изнашивание, приводящее в конечном итоге к сокращению ресурса работы узла и всего изделия. По этой причине к конструкционным материалам, предназначенным для деталей и узлов трения скольжения, предъявляется также требование повышенной абразивной износостойкости. Разработка аустенитных сталей, обладающих одновременно высоким сопротивлением адгезионному и абразивному видам изнашивания, а также пониженным коэффициентом трения, является, таким образом, актуальной и сложной материаловедческой проблемой.The prototype steel is alloyed with a small amount of carbon (0.05-0.15 wt.%) And nitrogen (0.18-0.30 wt.%), Whose role in the formation of high abrasion resistance steels is extremely large. Because of this, the main disadvantage of the prototype, as well as the above analogues, is its low resistance to abrasive wear. Under real operating conditions of machines, mechanisms, and devices, when solid abrasive particles penetrate from the environment into the contact zone of rubbing steel parts, they accelerate abrasive wear, which ultimately leads to a reduction in the service life of the assembly and the entire product. For this reason, structural materials intended for parts and sliding friction units are also required to have increased abrasive wear resistance. The development of austenitic steels having both high resistance to adhesive and abrasive wear, as well as a reduced coefficient of friction, is, therefore, an urgent and complex material science problem.

В основу изобретения была положена задача получения аустенитной стали, обладающей повышенной абразивной износостойкостью при сохранении значительного сопротивления адгезионному изнашиванию и относительно низкого коэффициента трения в условиях скольжения пар сталь-сталь.The basis of the invention was the task of producing austenitic steel having increased abrasive wear resistance while maintaining significant resistance to adhesive wear and a relatively low coefficient of friction under sliding conditions of steel-steel pairs.

Поставленная задача решается благодаря тому, что известная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, азот молибден, ванадий, титан, медь, никель и железо, дополнительно содержит вольфрам и бор при следующих соотношениях компонентов (мас.%):The problem is solved due to the fact that the known steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nitrogen, molybdenum, vanadium, titanium, copper, nickel and iron, additionally contains tungsten and boron in the following ratios of components (wt.%):

углеродcarbon 0,42-1,700.42-1.70 кремнийsilicon 0,45-4,510.45-4.51 марганецmanganese 7,8-20,27.8-20.2 хромchromium 12,5-20,912.5-20.9 азотnitrogen 0,17-0,510.17-0.51 молибденmolybdenum 0,05-0,220.05-0.22 ванадийvanadium 0,03-0,120.03-0.12 вольфрамtungsten 0,05-0,100.05-0.10 титанtitanium 0,01-0,150.01-0.15 медьcopper 0,20-0,550.20-0.55 никельnickel 0,23-1,200.23-1.20 борboron 0,001-0,0250.001-0.025

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемая сталь отличается дополнительным содержанием вольфрама и бора при определенном соотношении компонентов. Это подтверждает соответствие критерию изобретения «новизна».Thus, in comparison with the prototype, the proposed steel has an additional content of tungsten and boron with a certain ratio of components. This confirms compliance with the criteria of the invention of "novelty."

С целью доказательства соответствия предлагаемого изобретения критерию «изобретательский уровень» рассмотрим отличительные признаки объекта и других известных технических решений данного раздела техники.In order to prove the compliance of the invention with the criterion of "inventive step", we consider the distinguishing features of the object and other well-known technical solutions of this section of the technology.

В результате исследований, проведенных авторами предлагаемого изобретения, было впервые установлено, что наличие активного планарного скольжения дислокации в азотсодержащих хромомарганцевых нержавеющих аустенитных сталях приводит к существенному снижению их коэффициента трения и интенсивности адгезионного изнашивания в условиях сухого трения скольжения пар металл-металл. Последующие исследования этих же авторов показали, что активное планарное скольжение дислокации, обусловливающее снижение сопротивления поверхностного слоя пластической деформации в направлении трения, оказывает отрицательное влияние на абразивную износостойкость азотсодержащих низкоуглеродистых хромомарганцевых аустенитных сталей. Известно, что абразивная износостойкость аустенитных сталей может быть существенно повышена за счет увеличения содержания в них таких элементов, как углерод, азот, бор. Однако рост содержания углерода в аустените, приводящий к увеличению энергии дефектов упаковки, препятствует активному развитию в азотсодержащих нержавеющих аустенитных сталях планарного скольжения дислокации. Это должно способствовать увеличению коэффициента трения рассматриваемых сталей. Введение азота в количестве более 0,5 мас.% часто характеризуется ростом коэффициента трения азотсодержащих хромомарганцевых нержавеющих аустенитных сталей. Литературных данных, касающихся влияния бора на развитие в аустенитных сталях планарного скольжения дислокации, нами не было обнаружено.As a result of studies conducted by the authors of the present invention, it was first established that the presence of active planar slip of a dislocation in nitrogen-containing chromomanganese stainless austenitic steels leads to a significant decrease in their friction coefficient and intensity of adhesive wear under dry sliding friction of metal-metal pairs. Subsequent studies by the same authors showed that active planar slip of a dislocation, which causes a decrease in the resistance of the surface layer of plastic deformation in the friction direction, has a negative effect on the abrasive wear resistance of nitrogen-containing low-carbon chromium-manganese austenitic steels. It is known that the abrasive wear resistance of austenitic steels can be significantly increased by increasing the content of elements such as carbon, nitrogen, boron. However, an increase in the carbon content in austenite, which leads to an increase in the energy of stacking faults, impedes the active development of planar slip dislocations in nitrogen-containing stainless austenitic steels. This should help increase the coefficient of friction of the considered steels. The introduction of nitrogen in an amount of more than 0.5 wt.% Is often characterized by an increase in the coefficient of friction of nitrogen-containing chromomanganese stainless austenitic steels. We did not find any literature data on the effect of boron on the development of planar glide dislocation in austenitic steels.

Суть изобретения заключается в том, что предлагаемый состав азотсодержащей нержавеющей хромомарганцевой аустенитной стали оптимизируется таким образом, чтобы при сохранении в аустените активного планарного скольжения дислокации, обеспечивающего стали низкий коэффициент трения и малую интенсивность адгезионного изнашивания, существенно повысить сопротивления стали абразивному изнашиванию. Увеличение абразивной износостойкости азотсодержащей хромомарганцевой аустенитной стали достигается за счет повышения содержания в ней углерода и азота, а также введения бора и вольфрама. В закаленной от 1100°С стали углерод присутствует преимущественно в виде специальных карбидов титана, ванадия, вольфрама, молибдена и хрома. Часть углерода (≤0,3%) находится в γ-твердом растворе. Наличие в структуре стали высокопрочных специальных карбидов, а также твердорастворное упрочнение аустенита атомами углерода, азота и бора существенно повышают сопротивление аустенитной стали абразивному изнашиванию. Присутствие в γ-твердом растворе атомов азота, хрома и марганца способствуют развитию в стали при пластической деформации планарного скольжения дислокации.The essence of the invention lies in the fact that the proposed composition of nitrogen-containing stainless chromium-manganese austenitic steel is optimized in such a way that, while maintaining active planar slip dislocation in the austenite, which provides the steel with a low friction coefficient and low adhesive wear intensity, significantly increase the steel resistance to abrasive wear. An increase in the abrasion resistance of nitrogen-containing chromium-manganese austenitic steel is achieved by increasing the content of carbon and nitrogen in it, as well as the introduction of boron and tungsten. In steel hardened from 1100 ° С, carbon is mainly present in the form of special carbides of titanium, vanadium, tungsten, molybdenum and chromium. Part of the carbon (≤0.3%) is in the γ-solid solution. The presence of high-strength special carbides in the steel structure, as well as solid-solution hardening of austenite with carbon, nitrogen, and boron atoms, significantly increase the resistance of austenitic steel to abrasive wear. The presence of nitrogen, chromium, and manganese atoms in a γ-solid solution promotes the development of dislocations in steel during plastic deformation of planar slip.

Все вышеизложенное обеспечивает соответствие заявляемого объекта критерию «изобретательский уровень».All of the above ensures compliance of the claimed object with the criterion of "inventive step".

Для получения заявляемой стали слитки массой 2-50 кг выплавляли в электропечи на воздухе. Содержание серы и фосфора во всех сплавах не превышало 0,03% (мас.). Химический состав сплавов приведен в таблице 1.To obtain the inventive steel, ingots weighing 2-50 kg were smelted in an electric furnace in air. The content of sulfur and phosphorus in all alloys did not exceed 0.03% (wt.). The chemical composition of the alloys is given in table 1.

Таблица 1Table 1 Химический состав сплавовThe chemical composition of the alloys Сплав №Alloy number Содержание элементов, мас.%The content of elements, wt.% СFROM SiSi MnMn CrCr NN MoMo VV TiTi WW CuCu NiNi ВAT 1one 0,090.09 4,24.2 21,521.5 15,515,5 0,250.25 0,150.15 0,080.08 0,060.06 -- 0,360.36 1,91.9 -- 22 0,350.35 0,320.32 7,367.36 12,012.0 0,110.11 0,040.04 0,010.01 0,010.01 0,020.02 0,150.15 0,150.15 0,00050,0005 33 0,420.42 0,450.45 7,87.8 12,612.6 0,170.17 0,050.05 0,030,03 0,010.01 0,050.05 0,20.2 0,230.23 0,00100.0010 4four 0,910.91 3,23.2 16,116.1 16,316.3 0,270.27 0,100.10 0,070,07 0,080.08 0,070,07 0,400.40 0,600.60 0,01000,0100 55 1,701.70 4,514,51 20,220,2 20,920.9 0,510.51 0,220.22 0,120.12 0,150.15 0,100.10 0,550.55 1,201.20 0,02500.0250 66 1,781.78 5,505.50 24,024.0 22,322.3 0,550.55 0,300.30 0,150.15 0,220.22 0,150.15 0,600.60 2,002.00 0,03000,0300

Сплав №1 соответствует прототипу, сплавы №№3, 4, 5 соответствуют заявляемой стали, сплавы №№2, 6 соответствуют сталям, химический состав которых выходит за пределы легирования заявляемой стали. Слитки отжигали при 1200°С в течение 12 часов и ковали в прутки сечением 10×10 мм. Прутки закаливали от 1100°С в воде. После указанной термообработки структура сплавов №№2-6 была аустенитно-карбидной, а сплава №1 (прототип) - аустенитной. В микроструктуре аустенитной матрицы сплавов присутствовали плоские скопления дислокации - мультиполи, свидетельствующие о склонности сталей к планарному скольжению. Из прутков сталей изготавливали образцы размером 7×7×20 мм для испытаний на трение и изнашивание. Испытание сталей на абразивное изнашивание осуществляли в условиях скольжения (возвратно-поступательное движение) рабочей (торцовой) части образцов по поверхности закрепленного абразива - шкурки марки 14А16НМ (электрокорунд зернистостью 160 мкм). Средняя скорость скольжения образца составляла 0,175 м/с, нормальная нагрузка 49 Н, длина рабочего хода образца 100 мм, величина поперечного смещения шкурки за один двойной ход образца 1,2 мм, путь трения - 17,6 м. Относительную абразивную износостойкость материала определяли как отношение потери массы образца армко-железа (эталон) к потере массы образца испытываемого материала. Потери массы образцов измеряли взвешиванием на аналитических весах с точностью 0,0001 г. Абразивную износостойкость материала определяли по результатам 2-4 параллельных испытаний. Испытание материалов на трение изнашивание в условиях сухого трения скольжения (адгезионный механизм изнашивания) выполняли в условиях трения скольжения стальных пар в воздушной среде по схеме палец-пластина. Данные испытания аустенитных сталей проводили в паре со сталью 45 (пластина), термообработанной на твердость 52-54 HRC (закалка от 850°С в масле, отпуск 200°С - 2 часа). Трение осуществляли при возвратно-поступательном движении образца (пальца) со скоростью 0,07 м/с и нормальной нагрузке 294 Н. Путь трения образца составлял 80 м, температура в зоне трения пары не превышала 50°С. Интенсивность изнашивания образцов рассчитывали по формуле Ih=Q/ρ·L·S, где Q - потери массы образца, г; ρ - плотность материала образца, г/см3; L - путь трения, см; S - геометрическая плотность контакта, см2. Коэффициент трения рассчитывали по формуле f=F/N, где F - сила трения, H; N - нормальная нагрузка, Н. Микротвердость сплавов измеряли при нагрузке 1,96 Н. Результаты испытаний приведены в таблицах 2 и 3.Alloy No. 1 corresponds to the prototype, alloys No. 3, 4, 5 correspond to the claimed steel, alloys No. 2, 6 correspond to steels whose chemical composition goes beyond the alloying of the claimed steel. The ingots were annealed at 1200 ° С for 12 hours and forged into bars with a cross section of 10 × 10 mm. The rods were quenched from 1100 ° C in water. After this heat treatment, the structure of alloys No. 2-6 was austenitic-carbide, and alloy No. 1 (prototype) was austenitic. The microstructure of the austenitic matrix of alloys contained plane accumulations of dislocations — multipoles, indicating that the steels are prone to planar slip. Samples of size 7 × 7 × 20 mm were made from steel rods for friction and wear tests. The steel was tested for abrasion under sliding conditions (reciprocating motion) of the working (end) part of the specimens on the surface of the fixed abrasive - 14A16NM skins (electrocorundum with a grain size of 160 microns). The average sliding speed of the sample was 0.175 m / s, the normal load was 49 N, the length of the working stroke of the sample was 100 mm, the lateral displacement of the skin in one double stroke of the sample was 1.2 mm, and the friction path was 17.6 m. The relative abrasion resistance of the material was determined as the ratio of the weight loss of the armco-iron sample (reference) to the weight loss of the sample of the test material. The weight loss of the samples was measured by weighing on an analytical balance with an accuracy of 0.0001 g. The abrasive wear resistance of the material was determined by the results of 2-4 parallel tests. Testing materials for friction wear under conditions of dry sliding friction (adhesive wear mechanism) was performed under sliding friction of steel pairs in air according to the finger-plate scheme. These tests of austenitic steels were carried out together with steel 45 (plate), heat-treated for hardness of 52-54 HRC (quenching from 850 ° C in oil, tempering 200 ° C - 2 hours). Friction was carried out with the reciprocating movement of the sample (finger) at a speed of 0.07 m / s and a normal load of 294 N. The friction path of the sample was 80 m, the temperature in the friction zone of the pair did not exceed 50 ° C. The wear rate of the samples was calculated by the formula I h = Q / ρ · L · S, where Q is the sample mass loss, g; ρ is the density of the sample material, g / cm 3 ; L is the friction path, cm; S is the geometric density of the contact, cm 2 . The friction coefficient was calculated by the formula f = F / N, where F is the friction force, H; N - normal load, N. The microhardness of the alloys was measured at a load of 1.96 N. The test results are shown in tables 2 and 3.

Из таблицы 2 видно, что заявляемая сталь (сплавы №№3,4, 5) имеет в 1,4-1,8 раза более высокую абразивную износостойкость, чем прототип (сплав №1), а также превосходит в абразивной износостойкости сплавы №№2, 6.From table 2 it is seen that the inventive steel (alloys No. 3.4, 5) has 1.4-1.8 times higher abrasive wear resistance than the prototype (alloy No. 1), and also surpasses alloys No. No. in abrasive wear resistance 2, 6.

Из таблицы 3 следует, что при сухом трении скольжения в паре со сталью 45, когда имеет место адгезионное изнашивание исследуемых пар, коэффициент трения и интенсивность изнашивания заявляемой стали (сплавы №№3, 4, 5) имеют практически такие же величины, как и прототип (сплав №1). Из данной таблицы также видно, что коэффициент трения и интенсивность изнашивания сплавов №№2, 6 заметно выше, чем у заявляемой стали (сплавы №№3, 4, 5).From table 3 it follows that with dry sliding friction paired with steel 45, when there is adhesive wear of the test pairs, the friction coefficient and wear rate of the inventive steel (alloys No. 3, 4, 5) are almost the same values as the prototype (alloy No. 1). This table also shows that the friction coefficient and wear rate of alloys No. 2, 6 are significantly higher than that of the inventive steel (alloys No. 3, 4, 5).

Таблица 2table 2 Микротвердость (Н) и абразивная износостойкость (ε) сплавовMicrohardness (N) and abrasion resistance (ε) of alloys Сплав №Alloy number Н, МПаN, MPa εε 1one 26002600 1,71.7 22 28002800 2,42,4 33 33003300 2,72.7 4four 35503550 2,92.9 55 42004200 3,03.0 66 42504250 2,62.6

Таблица 3Table 3 Интенсивность изнашивания (Ih) и коэффициент трения (f) сплавов при испытании в паре со сталью 45 в режиме адгезионного изнашиванияWear rate (I h ) and friction coefficient (f) of alloys when tested in tandem with steel 45 in the mode of adhesive wear Сплав №Alloy number Ih I h ff 1one 1,5·10-7 1.5 · 10 -7 0,290.29 22 2,5·10-7 2.5 x 10 -7 0,310.31 33 1,5·10-7 1.5 · 10 -7 0,290.29 4four 1,5·10-7 1.5 · 10 -7 0,290.29 55 1,4·10-7 1.4 · 10 -7 0,280.28 66 1,7·10-7 1.7 · 10 -7 0,400.40

Claims (1)

Аустенитная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, азот, молибден, ванадий, титан, медь, никель и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вольфрам и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:Austenitic steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nitrogen, molybdenum, vanadium, titanium, copper, nickel and iron, characterized in that it additionally contains tungsten and boron in the following ratio of components, wt.%: углеродcarbon 0,42-1,700.42-1.70 кремнийsilicon 0,45-4,510.45-4.51 марганецmanganese 7,8-20,27.8-20.2 хромchromium 12,5-20,912.5-20.9 азотnitrogen 0,17-0,510.17-0.51 молибденmolybdenum 0,05-0,220.05-0.22 ванадийvanadium 0,03-0,120.03-0.12 вольфрамtungsten 0,05-0,100.05-0.10 титанtitanium 0,01-0,150.01-0.15 медьcopper 0,20-0,550.20-0.55 никельnickel 0,23-1,200.23-1.20 борboron 0,0010-0,02500.0010-0.0250 железоiron остальноеrest
RU2006145220/02A 2006-12-19 2006-12-19 Austenite steel RU2336364C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006145220/02A RU2336364C1 (en) 2006-12-19 2006-12-19 Austenite steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006145220/02A RU2336364C1 (en) 2006-12-19 2006-12-19 Austenite steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006145220A RU2006145220A (en) 2008-06-27
RU2336364C1 true RU2336364C1 (en) 2008-10-20

Family

ID=39679589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006145220/02A RU2336364C1 (en) 2006-12-19 2006-12-19 Austenite steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2336364C1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2373297C1 (en) * 2008-11-25 2009-11-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Manufacturing method of forges from austenite steels stabilised with titanium
WO2010097103A1 (en) * 2009-02-26 2010-09-02 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Steel material composition for producing piston rings and cylinder sleeves
RU2403137C1 (en) * 2009-04-08 2010-11-10 ООО "Композит" Facing wire
RU2507294C2 (en) * 2011-11-18 2014-02-20 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. Austenitic stainless steel
RU2569435C1 (en) * 2014-08-25 2015-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Heat-resistant bearing steel
RU2635645C1 (en) * 2017-03-20 2017-11-14 Юлия Алексеевна Щепочкина Steel
RU2643773C1 (en) * 2017-06-01 2018-02-05 Юлия Алексеевна Щепочкина Wear resistant alloy based on iron
RU2650945C1 (en) * 2017-12-19 2018-04-18 Юлия Алексеевна Щепочкина Steel
RU2656911C1 (en) * 2017-09-15 2018-06-07 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" Wear-resistant metastable austenitic steel

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB668889A (en) * 1949-10-29 1952-03-26 Jessop William & Sons Ltd Improvements in or relating to austenitic nickel-chromium steels
GB675809A (en) * 1949-04-22 1952-07-16 Electric Furnace Prod Co Improvements in iron base alloys for high-temperature service
GB741053A (en) * 1952-08-22 1955-11-23 Hadfields Ltd Improvements in and relating to the manufacture of steel
SU1694684A1 (en) * 1989-12-25 1991-11-30 Предприятие П/Я Р-6286 Steel
RU2177510C2 (en) * 1996-01-16 2001-12-27 Компани Женераль Дез Этаблиссман Мишлен-Мишлен э Ко Ready for use metal wire and method of production of said wire

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB675809A (en) * 1949-04-22 1952-07-16 Electric Furnace Prod Co Improvements in iron base alloys for high-temperature service
GB668889A (en) * 1949-10-29 1952-03-26 Jessop William & Sons Ltd Improvements in or relating to austenitic nickel-chromium steels
GB741053A (en) * 1952-08-22 1955-11-23 Hadfields Ltd Improvements in and relating to the manufacture of steel
SU1694684A1 (en) * 1989-12-25 1991-11-30 Предприятие П/Я Р-6286 Steel
RU2177510C2 (en) * 1996-01-16 2001-12-27 Компани Женераль Дез Этаблиссман Мишлен-Мишлен э Ко Ready for use metal wire and method of production of said wire

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2373297C1 (en) * 2008-11-25 2009-11-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Manufacturing method of forges from austenite steels stabilised with titanium
WO2010097103A1 (en) * 2009-02-26 2010-09-02 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Steel material composition for producing piston rings and cylinder sleeves
CN102282395A (en) * 2009-02-26 2011-12-14 联邦摩高布尔沙伊德公司 Steel material composition for producing piston rings and cylinder sleeves
US8580048B2 (en) 2009-02-26 2013-11-12 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Steel material composition for producing piston rings and cylinder sleeves
RU2403137C1 (en) * 2009-04-08 2010-11-10 ООО "Композит" Facing wire
RU2507294C2 (en) * 2011-11-18 2014-02-20 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. Austenitic stainless steel
RU2569435C1 (en) * 2014-08-25 2015-11-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Heat-resistant bearing steel
RU2635645C1 (en) * 2017-03-20 2017-11-14 Юлия Алексеевна Щепочкина Steel
RU2643773C1 (en) * 2017-06-01 2018-02-05 Юлия Алексеевна Щепочкина Wear resistant alloy based on iron
RU2656911C1 (en) * 2017-09-15 2018-06-07 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" Wear-resistant metastable austenitic steel
RU2650945C1 (en) * 2017-12-19 2018-04-18 Юлия Алексеевна Щепочкина Steel

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006145220A (en) 2008-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3176278B1 (en) Carbonitrided bearing member
JP5760453B2 (en) Carburized material
US20150078957A1 (en) Bearing steel
JP4273609B2 (en) Rolling bearing
RU2336364C1 (en) Austenite steel
JP5400089B2 (en) Bearing steel excellent in rolling fatigue life characteristics, ingot material for bearing, and production method thereof
JP2005113256A (en) Rolling bearing
Wu et al. Sliding wear behaviors of low alloy high strength martensite wear-resistant steels
Jia et al. Influence of shot-peening treatment on wear resistance of medium manganese steel
KR20100092458A (en) Steel for high-frequency quenching with excellent cold workability, rotary member made of said steel, and motion guiding apparatus using said rotary member
JP4923776B2 (en) Rolling and sliding parts and manufacturing method thereof
JP2005282854A (en) Rolling bearing
RU2207397C2 (en) Austenite steel
JP6347926B2 (en) Hardened steel for gears with excellent pitting resistance under hydrogen environment
Senthilkumar et al. Effect of cryogenic treatment on the hardness and tensile behaviour of AISI 4140 steel
JP2019026881A (en) Steel member
El-Baradie et al. Austempering of spheroidal graphite cast iron
RU2040584C1 (en) Constructional steel
JP4904106B2 (en) Rolling parts
JP2006169565A (en) Rolling support device
Krawczyk et al. Influence of a matrix on properties of mottled cast iron applied for mill rolls
JP7532061B2 (en) Bearing steel with excellent rolling fatigue life
RU2514901C2 (en) Steel
Yang et al. Study on the effect of tempering on the impact abrasive wear performance of 45Si2MnCr2Mo ultra-high strength steel
RU2061783C1 (en) Steel

Legal Events

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

Effective date: 20091220