книги из ГПНТБ / Металлургия Кировского завода сборник статей к 100-летию мартеновского производства на заводе (1874-1974)

В дальнейшем хромистые стали марок Х5, ХЗ и Х4 по нормали за­ вода 1934 г. вошли в стандарт с обозначением 15Х(Х5), 40Х(ХЗ) и 45Х(Х4).

Одновременно было начато исследование марганцовистых сталей в качестве возможных заменителей хромоникелевых и хромистых ста­ лей. Выплавка марганцовистых сталей с содержанием марганца около 1,6 % в основных мартеновских печах с использованием отходов из этой же стали являлась положительным процессом (в отличие от плавки хромистых сталей с использованием отходов этих сталей). По­ вышенное содержание марганца в деталях, изготовленных из такой стали (коленчатые валы, шатуны и др.), уменьшает изнашивание дета­ лей, особенно при повышенном содержании серы. В США применя­ лись марганцовистые конструкционные стали для ответственных деталей легковых автомобилей с повышенным содержанием серы — до 0 ,1 %.

На заводе были проведены исследования опытных плавок марган­ цовистых сталей следующих составов: сталь марки 34Г2 — углерода

0,3—0,37%, марганца— 1,6—1,9%; сталь марки 45Г2 — углерода 0,4— 0,47%, марганца— 1,6 —1,9% при содержании серы менее 0,045% и фос­ фора менее 0,04%.

Сталь марки 34Г2 применялась для коленчатых валов, полуосей и других деталей трактора в термически обработанном состоянии со сле­

более 6 кгм/см2.

Сталь марки 45Г2 применялась для деталей с более высокой твер­ достью (около 300 НВ), закаливаемых в масле после механической об­ работки (оси, червяки). Отпуск деталей после закалки проводился с охлаждением в воде для устранения отпускной хрупкости.

Марганцовистые стали показали весьма хорошие технологические свойства при плавке, прокатке и термической обработке. Прокатанные из марганцовистых сталей заготовки отличались более чистой поверх­ ностью, чем из хромистой стали, и не имели волосовин.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ МАЛОЛЕГИРОВАННОЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СТАЛИ „АСКОЛЬД11 (9ХВГ)

КАК ЗАМЕНИТЕЛЯ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПРОШИВОК (БРОШЕЙ)

В 30-х годах при серийном выпуске первых советских тракторов «Фордзон-путиловец» возникли большие трудности с получением им­ портных прошивок, изготовляемых из быстрорежущей стали. Импорт специального инструмента из США почти прекратился. Отечественные инструментальные заводы не имели опыта в изготовлении такого слож­

60

ного инструмента, как прошивки длиной до 1,5 м с высокой твердостью, требуемой геометрией и точностью размеров. Поэтому возникшую проблему необходимо было незамедлительно решать у себя на за­ воде.

Для решения поставленной задачи исследовались два состава стали

снеодинаковой структурой:

1)сталь марки «Аскольд» завода «Красный путиловец» следую­

Сталь «Аскольд» применялась на заводе в небольшом количестве, главным образом для волочильных матриц и вырубных штампов холод­ ной листовой штамповки. По своим свойствам эта сталь обладала боль­ шей технологичностью на всех операциях изготовления и более низкой температурой закалки (800—820° С), чем сталь высокохромистая (1000—1100°С). Выбранные стали обладали малой чувствительностью к образованию закалочных трещин и малой деформацией после закалки.

Сталь марки Х12 применялась на заводе для изготовления воло­ чильных досок и некоторых штампов холодной штамповки.

Эти стали были выбраны для исследования и опробования с уче­ том реальных условий работы прошивок (небольшая скорость резания, необходимость высокой и однородной твердости на всех режущих зубьях инструмента). Кроме того, учитывалась необходимость вертикального положения прошивок при нагреве их перед закалкой (в целях сохране­ ния прямолинейности их перед погружением д масло).

Исследованием предусматривалось изучение деформации сталей после закалки и устойчивости аустенита при охлаждении и повторном нагревании стали из переохлажденного состояния дилатометрическим методом. Такое исследование впервые было выполнено автором статьи на заводе и представляло не только научный интерес, но было необхо­ димым для правильного установления режима термической обработки прошивок и их правки в неостывшем состоянии после закалки (рис. 6 ,

а, б и в; рис. 7, а, б и в).

В результате проведенного исследования и производственного опро­ бования было установлено, что малолегированная сталь «Аскольд» (9ХВГ) может служить заменителем быстрорежущей стали при изго­ товлении прошивок (брошей) для обработки стали с пределом прочно­ сти до 90 кг/мм2 и применением хорошей смазки.

Приоритет исследования и использования стали марки 9ХВГ вза­ мен быстрорежущей при изготовлении прошивок принадлежит Киров­ скому заводу (1932 г.).

61

в) 100° 200° 000° 400° 500° 600° 700° 800°835° 900°950°

Рис. 6, а, б, в. Дилатометрическое исследование инструмен­

тальных сталей марки «Аскольд» (9ХВГ).

63

а) юп° 200° 300° 400° 500° 600° 700° 803'80S' ООО°950°Ю00°

на боздуге с 980° Сталь XI2

64

Сталь х72

Рис. 7, а, б, в. Дилатометрическое исследование стали марки

XI2.

3.КОНСТРУКЦИОННЫЕ КРЕМНЕХРОМИСТЫЕ

ИКРЕМНЕМАРГАНЦОВИСТЫЕ СТАЛИ

Вгоды первой пятилетки на заводе инженером С. М. Барановым и другими были разработаны и освоены в производстве кремнехромистые

икремнемарганцовистые конструкционные стали как заменители хромо­ никелевой стали с содержанием никеля от 1,5 до 3%. Они вошли в ГОСТ 4534-48 под разными названиями:

1)сталь марки ЗЗХС (ГОСТ 4543-61) следующего состава: угле­

рода— 0,29—0,37%; кремния— 1,0—1,3%; марганца — 0,3—0,6%; хро­ м а— 1,3—1,6%; серы — менее 0,035%; фосфора — менее 0,035%;

2) сталь марки 37ХС (ГОСТ 4543-48) следующего состава: угле­ рода— 0,32—0,42%; кремния — 1,0—1,3%; марганца — 0,3—0,6%; хро­ м а— 1,3— 1,6%; серы — менее 0,04%; фосфора — менее 0,04%.

В дальнейшем эти стали с некоторыми незначительными измене­ ниями вошли в ГОСТ 4543-61 под названием 38ХСА и 40ХС. Сталь марки 40ХС отличалась от стали марки 38ХСА более высоким содер­ жанием углерода (0,37—0,45%) и кремния (1,2—1,6%) и обеспечивала наиболее высокую твердость после закалки.

Сталь марки ЗЗХС предназначалась как заменитель хромоникеле­ вой стали в термически обработанном состоянии с пределом прочности 80—95 кг/мм2 для деталей толщиной до 100 мм п с пределом прочно­ сти 150—170 кг/мм2 — для небольших толщин изделий (до 10—15 мм).

Стали марок 38ХСА и 40ХС с повышенным содержанием углерода применялись для нецементуемых шестерен после закалки в масле при температуре 900—880° С и низкого отпуска (180—210° С) с получением высокой твердости и ударной вязкости.

Кроме указанных двух марок сталей применялась кремнехромомо­ либденовая сталь марки ЗЗХСМ для изготовления поковок ответствен­ ного назначения с требованиями повышенного предела пропорциональ­ ности, а также пластичности на тангенциальных и поперечных об­ разцах.

Были также проведены исследования и опробованы в производстве кремнемарганцовистые стали:

1) сталь марки 35ГС (ГОСТ 4543-48) следующего состава: угле­ рода— 0,3—0,4%; кремния— 1,1—1,4%; марганца — 1,1—1,4%; серы — менее 0,04%; фосфора — менее 0,04%- Эта сталь применялась для дета­ лей толщиной до 60—70 мм с закалкой в воде и последующим высоким отпуском на предел прочности 85—90 кг/мм2;

2) малоуглеродистая сталь марки 27СГ (ГОСТ 4543-48) следую­

Эта сталь обладала повышенной твердостью и вязкостью в термически

66

расширенным пределом содержания кремния, серы и фосфора приме­ нялась также для отливок с пределом прочности более 70—75 кг/мм2 (сталь марки Л-27СГТ).

Перечисленные выше кремнехромистые и кремнемарганцовистые стали использовались для разных деталей машиностроения. Стали вы­ плавляли в основных мартеновских, а также в электродуговых печах. Приоритет в разработке и первоначальном применении кремнехроми­ стых и кремнемарганцовистых сталей принадлежит Кировскому заводу.

В годы Великой Отечественной войны применялась сложнолегиро­ ванная сталь марки КДЛВТ. Химический состав стали марки КДЛВТ

меди — 0,4—0,6%.

Эта сталь отличается достаточно хорошими литейными свойствами при выплавке в кислых электропечах и повышенной ударной вязкостью (более 3 кгм/см2) после нормализации при температуре 970° С, закалки в воде при температуре 910° С и отпуска при температуре 230— 270° С на повышенную твердость (около 400 НВ).

4. МАРГАНЦОВОХРОМИСТАЯ СВАРИВАЕМАЯ СТАЛЬ МАРКИ 20ХГ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ

АВАРИЙНЫХ КРАНОВ

21 м) должны были иметь повышенную прочность материала и изго­ товляться путем сварки.

В то время еще не было промышленного опыта в изготовлении по­ добного рода конструкций с применением сварки. Отсутствовали стан­ дарты и ведомственные нормали на низколегированную свариваемую сталь повышенной прочности. Своевременное и правильное установле­ ние химического состава свариваемой стали с заданными свойствами, отработка всех технологических инструкций, технологии сварки и элек­ тродов необходимы были для обеспечения надежности кранов и сроков их выпуска.

После проведения исследования механических и сварочных свойств нескольких опытных плавок с разным содержанием углерода и марганца и низким содержанием хрома был принят следующий состав

67

рии и обеспечивала следующие механические свойства после прокатки

на сварочные характеристики и механические свойства после прокатки марганцовистых низкоуглеродистых сталей в термически необработан­ ном состоянии.

автором статьи и внедрена на заводе в 1938 г.

Работа по изысканию новой высокопрочной стали возникла в связи со значительным износом цементированного слоя и выходом нз строя сильно нагруженных шестерен диаметром около 600 мм, изготовляв­ шихся по чертежу из наилучших стандартных высокопрочных сталей.

Предварительно проведенные исследования вышедших из строя ше­ стерен, изготовленных из сталей марок ХН4 и 18ХНВ(М)А, показали, что главнейшим недостатком этих сталей было наличие значительного количества непревращенного аустенита (остаточного) в цементирован­ ном слое наряду с мартенситной структурой.

При разработке состава легирования новой стали была учтена не­ обходимость устранения этих недостатков и получения цементирован­ ного слоя более высокой твердости и прочности. Для решения постав­ ленной задачи был установлен состав легирования стали в направле­ нии снижения содержания никеля (до 3%) при некотором повышении количества хрома (примерно до 1,5%).

После проведения ряда опытных электроплавок с разным содержа­ нием никеля и хрома и цементации на глубину около 1,6—1,7 мм, а также последующей термической обработки при разных режимах были установлены химический состав стали марки 12Х2НЗМА и новый метод термической обработки: закалка цементированных деталей после пред­ варительной стабилизации структуры цементированного слоя перед за­ калкой с помощью высокого отпуска при температуре около 650° С.

После указанной термической обработки цементированные образцы и детали из стали марки 12Х2НЗМА обладали весьма высокой и одно­ родной твердостью на поверхности (HRC более 62—63), а самое глав­

68

ное, цементированный слой после закалки почти не содержал остаточ­ ного аустенита. Сердцевина деталей из стали марки 12Х2НЗМА после цементации и термической обработки по механическим свойствам мало отличалась от хромоникелевых цементуемых сталей с более высоким содержанием никеля (около 4%).

Сталь 12Х2НЗМА первоначально выплавлялась в электрических печах, а в военные годы и послевоенный период также и в мартенов­ ских основных печах. Термическая обработка заготовок шестерен и дру­ гих деталей из стали марки 12Х2НЗМА состояла из нормализации штам­ пованных заготовок при температуре 940—950°С и высокого отпуска их при температуре 650°С (для смягчения под механическую обработку). Детали цементировались при температуре 920° С на глубину 1,5—1,8 мм, затем проходили высокий отпуск при температуре 650° С, после чего за­ каливались в масле при 800—810° С. Отпуск после закалки выполнялся при температуре 170-—180° С длительностью не менее 3 час.

Сталь марки 12Х2НЗМА имела широкое использование в военные годы для деталей с высокими требованиями цементированного слоя по износостойкости, прочности и вязкости сердцевины.

Приоритет разработки и применения стали марки 12Х2НЗМА при­ надлежит Кировскому заводу.

6. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОПРОЧНОЙ СТАЛИ

МАРКИ 45ХНМФА

Сталь марки 45ХНМФА была разработана инженером ЦЗЛ В. А. Цукановым и внедрена на Кировском заводе в 1938—1940 гг. для торсионных валов. Вал работал на усталость и подвергался односто­

0,5—0,8%; хрома— 0,8—1,1%; никеля— 1,3—1,8 %; молибдена — 0 ,2 — 0,3 %; ванадия — 0,1—0,2%.

По техническим условиям к торсионным валам толщиной около 70 мм и длиной около 2000 мм предъявлялись следующие требования

основной материал для изготовления торсионных валов, а также и дру­ гих деталей.

Приоритет разработки и внедрения стали марки 45ХНМФА при­ надлежит Кировскому заводу.

69