[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2277135C1 - Steel - Google Patents

Steel Download PDF

Info

Publication number
RU2277135C1
RU2277135C1 RU2004137485/02A RU2004137485A RU2277135C1 RU 2277135 C1 RU2277135 C1 RU 2277135C1 RU 2004137485/02 A RU2004137485/02 A RU 2004137485/02A RU 2004137485 A RU2004137485 A RU 2004137485A RU 2277135 C1 RU2277135 C1 RU 2277135C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chromium
zirconium
vanadium
nitrogen
silicon
Prior art date
Application number
RU2004137485/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Серафимович Булыгин (RU)
Юрий Серафимович Булыгин
Юрий Николаевич Райков (RU)
Юрий Николаевич Райков
Original Assignee
Юрий Серафимович Булыгин
Юрий Николаевич Райков
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 Юрий Серафимович Булыгин, Юрий Николаевич Райков filed Critical Юрий Серафимович Булыгин
Priority to RU2004137485/02A priority Critical patent/RU2277135C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2277135C1 publication Critical patent/RU2277135C1/en

Links

Landscapes

  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, steels used for manufacture of critical parts working under high contact loads and sliding friction in diesel oil medium; injectors for fuel injection pumps.
SUBSTANCE: proposed steel contains carbon, silicon, manganese, chromium, vanadium, sulfur, zirconium, nitrogen, phosphorus, nickel and iron at the following ratio of components, mass-%: carbon, 1.6-1.8; silicon, 0.7-1.0; manganese, 0.15-0.40; chromium, 12.6-13.5; vanadium, 1.0-1.2; sulfur, 0.01-0.05; zirconium, 0.01-0.15; nitrogen, 0.01-0.05; phosphorus, lesser than 0.03; nickel, lesser than 0.35; the remainder being iron. Provision is made for reduction of tendency to setting at sliding over engageable surface and ensuring hardness higher than 61 HRc after hardening and tempering at temperature higher than 300°C, as well as reduction of tendency to absorption of decomposition products of diesel fuel.
EFFECT: enhanced contact fatigue strength during operation in diesel fuel.
2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сплавам группы стали, и может быть применено для ответственных деталей, работающих одновременно в условиях высоких контактных нагрузок и трении скольжения в среде дизельного топлива, в частности для игл распылителей форсунок топливных насосов.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to alloys of the steel group, and can be applied to critical parts operating simultaneously under conditions of high contact loads and sliding friction in a diesel fuel, in particular for nozzles of nozzles of fuel pump nozzles.

Специфические условия производства и работы игл распылителей предъявляют к материалу особые требования по обеспечению высокой контактно-усталостной прочности, минимальной склонности к коксованию поверхности и минимального коэффициента трения для предотвращения зависания иглы.Specific conditions for the production and operation of atomizer needles impose special requirements on the material to ensure high contact fatigue strength, a minimum tendency to coking surfaces and a minimum coefficient of friction to prevent the needle from hanging.

Применяемая в настоящее время для изготовления игл распылителей сталь Р18 (ГОСТ 19265-73), обладая высокой твердостью и износостойкостью, склонна к абсорбированию поверхности элементами, входящими в состав дизельного топлива (коксованию), и одновременным микрорастрескиваниям при контактно-усталостных нагрузках, схватыванию при скольжении с сопрягаемой стальной поверхностью. При повышении ресурса работы топливных насосов до 12-14 тыс. часов иглы распылителей лимитируют их работоспособность.Currently used for the manufacture of atomizer needles, P18 steel (GOST 19265-73), having high hardness and wear resistance, is prone to surface absorption by elements that are part of diesel fuel (coking), and simultaneous microcracking during contact-fatigue loads, setting during sliding with mating steel surface. With an increase in the service life of fuel pumps to 12-14 thousand hours, the needles of the atomizers limit their operability.

Прототипом предложенного изобретения является сталь Х12Ф1 (ГОСТ 5950-73), относящаяся к наиболее дешевым маркам сталей, имеющих повышенный комплекс физико-механических свойств, со следующим химическим составом, мас.%:The prototype of the proposed invention is steel X12F1 (GOST 5950-73), related to the cheapest grades of steels having a high complex of physical and mechanical properties, with the following chemical composition, wt.%:

УглеродCarbon 1,25-1,451.25-1.45 МарганецManganese 0,15-0,400.15-0.40 ХромChromium 11,0-12,511.0-12.5 ВанадийVanadium 0,7-0,90.7-0.9 КремнийSilicon 0,15-0,350.15-0.35 СераSulfur не более 0,03no more than 0,03 ФосфорPhosphorus не более 0,03no more than 0,03 НикельNickel не более 0,35no more than 0,35 ЖелезоIron остальноеrest

После закалки и отпуска эта сталь показывает следующий комплекс физико-механических свойств:After quenching and tempering, this steel shows the following set of physical and mechanical properties:

- контактно-усталостная прочность - 1100 МПа,- contact fatigue strength - 1100 MPa,

- средний коэффициент трения - 0,135,- average coefficient of friction - 0.135,

- твердость - 57 HRc,- hardness - 57 HRc,

- поверхность иглы после 5000 часов работы в среде дизельного топлива черная, с сеткой мелких трещин.- the surface of the needle after 5000 hours of operation in an environment of diesel fuel is black, with a network of small cracks.

Такой комплекс физико-механических свойств стали Х12Ф1 не может удовлетворить возросшие требования к иглам распылителей форсунок топливных насосов из-за низкого уровня контактно-усталостной прочности и твердости, большого коэффициента трения, при котором возможно зависание иглы.Such a set of physicomechanical properties of X12F1 steel cannot satisfy the increased requirements for the nozzles of the nozzles of fuel pump nozzles due to the low level of contact fatigue strength and hardness, a large friction coefficient at which the needle may hang.

В изобретении достигается технический результат, заключающийся в:The invention achieves the technical result, which consists in:

- повышении контактно-усталостной прочности при работе в дизельном топливе,- increase contact fatigue strength when working in diesel fuel,

- уменьшении склонности к схватыванию при скольжении по сопрягаемой поверхности (уменьшению коэффициента трения),- a decrease in the tendency to seize when sliding along the mating surface (decrease in the coefficient of friction),

- обеспечении твердости более 61 HRc после закалки и отпуска (при температуре выше 300°С),- providing hardness of more than 61 HRc after quenching and tempering (at temperatures above 300 ° C),

- уменьшении склонности к абсорбции поверхностью продуктов разложения дизельного топлива.- reducing the tendency to absorption by the surface of the decomposition products of diesel fuel.

Указанный технический результат достигается тем, что сталь по изобретению содержит углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, серу, цирконий, азот, фосфор, никель и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:The specified technical result is achieved in that the steel according to the invention contains carbon, silicon, manganese, chromium, vanadium, sulfur, zirconium, nitrogen, phosphorus, nickel and iron in the following ratio of components, wt.%:

УглеродCarbon 1,6-1,81.6-1.8 КремнийSilicon 0,7-1,00.7-1.0 МарганецManganese 0,15-0,400.15-0.40 ХромChromium 12,6-13,512.6-13.5 ВанадийVanadium 1,0-1,21.0-1.2 СераSulfur 0,01-0,050.01-0.05 ЦирконийZirconium 0,01-0,150.01-0.15 АзотNitrogen 0,01-0,050.01-0.05 ФосфорPhosphorus менее 0,03less than 0.03 НикельNickel менее 0,35less than 0.35 ЖелезоIron остальноеrest

Содержание углерода ограничено пределами 1,6-1,8% для получения оптимального количества специальных карбидов и цементитной фазы. При содержании углерода менее 1,6% при отпуске образуется метастабильная ξ - карбидная фаза, изменение параметров которой способствует искажению решетки α фазы и повышению абсорбирующей способности. Если содержание углерода превысит 1,8%, то при данном содержании карбидообразующих элементов возможно образование, при закалке с оптимальной температуры, двойникованного мартенсита, внутренние напряжение которого способствует образованию микротрещин.The carbon content is limited to 1.6-1.8% to obtain the optimal amount of special carbides and cementite phase. When the carbon content is less than 1.6% during tempering, a metastable ξ - carbide phase is formed, the change in the parameters of which contributes to the lattice distortion of the α phase and an increase in the absorption capacity. If the carbon content exceeds 1.8%, then at a given content of carbide-forming elements, twinning martensite may form, when quenched from the optimum temperature, the internal stress of which contributes to the formation of microcracks.

Нижний предел по кремнию ограничен 0,7%. Содержание кремния ниже этого предела не обеспечит необходимого упрочнения твердого раствора и ускорения выделения из него легирующих элементов для образования карбидных фаз при отпуске. Содержание кремния выше 1,0% приведет к охрупчиванию стали за счет снижения сопротивления зарождения трещин.The lower limit for silicon is limited to 0.7%. The silicon content below this limit will not provide the necessary hardening of the solid solution and accelerate the selection of alloying elements from it for the formation of carbide phases during tempering. A silicon content above 1.0% will lead to embrittlement of the steel by reducing the resistance to crack nucleation.

Нижний предел по хрому составляет 12,6%. Содержание хрома ниже этого уровня не обеспечит достаточного количества специальных карбидов, что отрицательно скажется на контактно-усталостной прочности. Верхний предел по хрому ограничен 13,5%. Содержание хрома выше этого предела вызовет образование избыточного количества специальных карбидов, что не дает оптимального количества углерода в твердом растворе и необходимого упрочнения и приведет к повышенному коксованию поверхности.The lower limit for chromium is 12.6%. A chromium content below this level will not provide enough special carbides, which will negatively affect contact fatigue strength. The upper limit for chromium is limited to 13.5%. The chromium content above this limit will cause the formation of an excess of special carbides, which does not give the optimal amount of carbon in the solid solution and the necessary hardening and will lead to increased coking of the surface.

Пределы по марганцу выбраны в интервале 0,15-0,4%. Содержание марганца ниже 0,15 не обеспечит достаточной раскисленности металла, выше 0,4% - приведет к облегчению образования метастабильной карбидной фазы, усиливающей абсорбирующую способность стали.The limits for manganese are selected in the range of 0.15-0.4%. A manganese content below 0.15 will not provide sufficient deoxidation of the metal, above 0.4% - will lead to the facilitation of the formation of a metastable carbide phase, enhancing the absorbent capacity of steel.

Пределы по ванадию ограничены 1,0-1,2%. Содержание ванадия ниже 1,0% не обеспечит полное связывание углерода и выделение специальных карбидов и карбонитридов при высоком отпуске, что отрицательно повлияет на контактную прочность. Содержание ванадия выше 1,2% приводит к увеличению остаточного аустенита после закалки, снижению твердости в процессе отпуска в результате его распада при повышенных температурах и уменьшению дисперсности карбидной фазы и, как следствие, уменьшению контактно-усталостной прочности.The vanadium limits are limited to 1.0-1.2%. A vanadium content below 1.0% will not ensure complete carbon binding and the release of special carbides and carbonitrides during high tempering, which will negatively affect contact strength. A content of vanadium above 1.2% leads to an increase in residual austenite after quenching, a decrease in hardness during tempering due to its decomposition at elevated temperatures, and a decrease in the dispersion of the carbide phase and, as a consequence, a decrease in contact fatigue strength.

Нижний предел по цирконию определен 0,01%. Содержание циркония ниже этого предела не обеспечит необходимое рафинирование границ зерен и их оптимальный размер 6-8 балла.The lower limit for zirconium is defined as 0.01%. The content of zirconium below this limit will not provide the necessary refinement of grain boundaries and their optimal size of 6-8 points.

Верхний предел по цирконию ограничен 0,15%. Содержание циркония выше этого предела не изменяет величину зерна, а приводит к образованию сложных карбидов хрома и циркония, которые, располагаясь по границам зерен, способствуют повышенной абсорбции продуктов разложения топлива.The upper limit for zirconium is limited to 0.15%. The zirconium content above this limit does not change the grain size, but leads to the formation of complex carbides of chromium and zirconium, which, located at the grain boundaries, contribute to increased absorption of fuel decomposition products.

Содержание серы ограничено пределами 0,01-0,05%, тем самым исключается возможность схватывания металла при поступательном движении, в результате чего снижается коэффициент трения. Содержание серы выше 0,05% приведет к чрезмерному загрязнению стали неметаллическими включениями и снижению контактной прочности.The sulfur content is limited to 0.01-0.05%, thereby eliminating the possibility of setting metal during translational motion, as a result of which the coefficient of friction is reduced. A sulfur content above 0.05% will lead to excessive contamination of the steel with non-metallic inclusions and a decrease in contact strength.

Нижний предел по азоту определен 0,01%. Содержание азота ниже этого предела не обеспечит дисперсионного выделения достаточного количества карбонитридов хрома при отпуске, в результате чего снижается твердость.The lower limit for nitrogen is determined to be 0.01%. A nitrogen content below this limit will not provide dispersion precipitation of a sufficient amount of chromium carbonitrides during tempering, resulting in a decrease in hardness.

Верхний предел по азоту 0,05%. Содержание азота выше этого предела приведет к образованию крупных карбонитридов хрома, высокой карбидной неоднородности, повышению коэффициента трения.The upper limit on nitrogen is 0.05%. A nitrogen content above this limit will lead to the formation of large chromium carbonitrides, high carbide heterogeneity, and an increase in the coefficient of friction.

Максимальное ограничение фосфора и никеля обуславливается возможностями электросталеплавильного агрегата.The maximum limitation of phosphorus and nickel is determined by the capabilities of the electric steelmaking unit.

Совместное дополнительное легирование предложенного сплава цирконием, азотом, кремнием, а также повышенное содержание углерода, ванадия и хрома в указанных диапазонах позволило получить необходимый комплекс его эксплуатационных характеристик.Joint additional alloying of the proposed alloy with zirconium, nitrogen, silicon, as well as an increased content of carbon, vanadium and chromium in the indicated ranges made it possible to obtain the necessary complex of its operational characteristics.

Сталь химическим составом по предложенному изобретению изготавливается в электросталеплавильных агрегатах. Особенностей в завалке шихты, ведении плавки, разливке не имеется. В шихту добавляют феррованадий (ТУ 14-5-98-78), феррохром азотистый (ГОСТ 4757-59), ферросиликацирконий (ТУ 14-5-83-77), силикокальций (ГОСТ 4762-71).Steel chemical composition according to the invention is manufactured in electric steelmaking units. There are no special features in loading the charge, conducting smelting, and casting. Ferrovanadium (TU 14-5-98-78), nitrogenous ferrochrome (GOST 4757-59), ferrosilicacirconium (TU 14-5-83-77), silicocalcium (GOST 4762-71) are added to the charge.

В таблице 1 приведены химический состав сталей (в % по массе), выплавленных при реализации изобретения (см. плавки №1-3), а также химический состав сталей, выходящих за диапазоны значений, указанных в предложенном изобретении (см. плавки №4-10).Table 1 shows the chemical composition of the steels (in% by weight) smelted during the implementation of the invention (see melting No. 1-3), as well as the chemical composition of steels that fall outside the ranges specified in the proposed invention (see melting No. 4- 10).

В таблице 2 приведены характеристики физико-механических свойств сталей по таблице 1, имеющих основное значение для условий работы игл распылителей.Table 2 shows the characteristics of the physicomechanical properties of steels according to table 1, which are of primary importance for the working conditions of atomizer needles.

Стали (плавки №1-3) имеют большую контактно-усталостную прочность и пониженный коэффициент трения по отношению к сталям (плавки №4-9) и значительно превосходят по эксплуатационным характеристикам известную сталь Х12Ф1 (плавка №10).Steels (smelting No. 1-3) have greater contact fatigue strength and a reduced coefficient of friction with respect to steels (smelting No. 4-9) and significantly exceed the known steel X12F1 (smelting No. 10) in terms of performance.

Таким образом, после закалки 1150°С и отпуска 520°С предлагаемая сталь имеет следующий комплекс физико-механических свойств:Thus, after quenching 1150 ° C and tempering 520 ° C, the proposed steel has the following set of physico-mechanical properties:

- твердость - 65-68 HRc,- hardness - 65-68 HRc,

- коэффициент трения - 0,080-0,086,- coefficient of friction - 0,080-0,086,

- контактно-усталостная прочность - 1600-1750 Мпа,- contact fatigue strength - 1600-1750 MPa,

- поверхность игл распылителей после 5000 часов работы в среде дизельного топлива чистая, светло-коричневая, без трещин.- the surface of the spray needles after 5000 hours of operation in a diesel fuel environment is clean, light brown, without cracks.

Ожидаемый экономический эффект обусловлен снижением себестоимости применяемого материала и увеличением срока службы форсунок топливных насосов и составит около 25 млн. руб.The expected economic effect is due to a decrease in the cost of the material used and an increase in the service life of the fuel pump nozzles and will amount to about 25 million rubles.

Таблица 1Table 1 № плавкиNo. of swimming trunks УглеродCarbon КремнийSilicon МарганецManganese ХромChromium ВанадийVanadium СераSulfur ЦирконийZirconium АзотNitrogen ЖелезоIron 1one 1,651.65 0,70.7 0,150.15 12,612.6 1,21,2 0,0250,025 0,010.01 0,010.01 ост.rest 22 1,61,6 0,950.95 0,280.28 12,812.8 1,01,0 0,0260,026 0,090.09 0,0170.017 ост.rest 33 1,81.8 1,01,0 0,400.40 13,513.5 1,11,1 0,0200,020 0,150.15 0,0250,025 ост.rest 4four 1,451.45 0,70.7 0,250.25 12,512.5 0,80.8 0,0220,022 0,240.24 0,0150.015 ост.rest 55 1,51,5 1,201.20 0,260.26 12,712.7 0,80.8 0,0420,042 0,090.09 0,0150.015 ост.rest 66 1,41.4 0,90.9 0,220.22 13,113.1 0,80.8 0,050.05 0,080.08 0,0090.009 ост.rest 77 1,71.7 0,60.6 0,210.21 13,213,2 1,151.15 0,0220,022 0,260.26 0,0260,026 ост.rest 88 1,61,6 0,50.5 0,300.30 12,812.8 1,251.25 0,0250,025 0,050.05 0,0160.016 ост.rest 99 1,851.85 1,41.4 0,350.35 12,512.5 0,80.8 0,0200,020 0,060.06 0,0170.017 ост.rest 10 (прототип)10 (prototype) 1,25-1,451.25-1.45 0,15-0,350.15-0.35 0,15-0,400.15-0.40 11,0-12,511.0-12.5 0,7-0,90.7-0.9 0,0300,030 -- -- ост.rest

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (1)

Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, серу, цирконий, азот, фосфор, никель и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:Steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, vanadium, sulfur, zirconium, nitrogen, phosphorus, nickel and iron in the following ratio, wt.%: УглеродCarbon 1,6-1,81.6-1.8 КремнийSilicon 0,7-1,00.7-1.0 МарганецManganese 0,15-0,40 0.15-0.40 ХромChromium 12,6-13,512.6-13.5 ВанадийVanadium 1,0-1,21.0-1.2 СераSulfur 0,01-0,050.01-0.05 ЦирконийZirconium 0,01-0,150.01-0.15 АзотNitrogen 0,01-0,050.01-0.05 ФосфорPhosphorus Менее 0,03Less than 0.03 НикельNickel Менее 0,35Less than 0.35 ЖелезоIron ОстальноеRest
RU2004137485/02A 2004-12-22 2004-12-22 Steel RU2277135C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004137485/02A RU2277135C1 (en) 2004-12-22 2004-12-22 Steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004137485/02A RU2277135C1 (en) 2004-12-22 2004-12-22 Steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2277135C1 true RU2277135C1 (en) 2006-05-27

Family

ID=36711362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004137485/02A RU2277135C1 (en) 2004-12-22 2004-12-22 Steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2277135C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3276031A4 (en) * 2015-03-26 2018-12-19 Hitachi Metals, Ltd. Sliding component and sliding structure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ 5950-73, Прутки и полосы из стали Х12Ф1, 1973. ГОЛЬДШТЕЙН М.И. и др., Специальные стали, Москва, Металлургия, 1985, с.353, 359, 366. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3276031A4 (en) * 2015-03-26 2018-12-19 Hitachi Metals, Ltd. Sliding component and sliding structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101316474B1 (en) Valve seat of engine and manufacturing method therof
RU2490353C2 (en) Low-alloy steel powder
JP4050829B2 (en) Carburized material with excellent rolling fatigue characteristics
TW201107495A (en) High strength low alloyed sintered steel
CN110541125B (en) High-wear-resistance bainite complex phase structure steel rail for heavy haul railway and manufacturing method thereof
US20200071803A1 (en) Sintered steel alloy for wear resistance at high temperatures and fabrication method of valve-seat using the same
CN105980590B (en) Steel alloy and the component for including such steel alloy
EP3085795A1 (en) Carburizing alloy steel having improved durability and method of manufacturing the same
KR101745192B1 (en) Ultra high strength spring steel
KR20070091345A (en) Rolling-sliding elements and process for production of the same
RU2277135C1 (en) Steel
KR101845761B1 (en) Ferritic spheroidal cast iron for exhaust system
Bagliuk Properties and structure of sintered boron containing carbon steels
KR20040105278A (en) Composition of cast iron for engine exhaust system in automobile
CN106048451A (en) Wear-resistant alloy spring steel and thermal treatment process thereof
KR20100103243A (en) Ultra high-strength spring steel
KR101745196B1 (en) Ultra high strength spring steel
EP0486760A1 (en) Steel with excellent peel resistance and suitable for apparatus parts in contact with alcoholic fuels
KR101598663B1 (en) Cylinder liner
JP3748586B2 (en) Durable fuel injection valve device and method for manufacturing the same
JP2003231943A (en) Case hardening steel superior in temper softening resistance
KR20080053774A (en) Compound alloy for exhaust manifold of vehicle
CN109097696B (en) Stainless bearing steel and preparation method thereof
CN112088226A (en) Martensitic stainless steel
RU2085610C1 (en) Cast ferrite-perlite steel

Legal Events

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

Effective date: 20151223