НАУГЛЕРОЖЕННЫЙ СТАЛЬНОЙ ЭЛЕМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

1. Науглероженный стальной элемент, который получается с помощью: стадии науглероживания с образованием науглероженного слоя на поверхностном слое при нагревании стального элемента до или выше температуры аустенизации в науглероживающей атмосфере, где концентрация кислорода является более низкой, чем концентрация кислорода атмосферы; стадии охлаждения, осуществляемой после стадии науглероживания с охлаждением стального элемента при более низкой скорости охлаждения, чем скорость охлаждения, при которой имеет место мартенситное превращение, и охлаждением стального элемента до температуры не выше, чем температура, при которой структурное превращение, вызванное охлаждением, завершается; и стадии закаливания с нагреванием требуемой части стального элемента энергией высокой плотности до аустенитной зоны и затем охлаждения стального элемента при скорости охлаждения, не меньшей, чем скорость охлаждения, при которой имеет место мартенситное превращение, причем науглероженный стальной элемент отличается тем, что
стальной элемент содержит, в качестве базового химического состава: С: 0,1-0,40% мас.; Si: 0,35-3,0% мас.; Mn: 0,1-3,0% мас.; Р: 0,03% мас. или менее; S: 0,15% мас. или менее; Al: 0,05% мас. или менее; N: 0,03% мас. или менее; содержание Cr составляет менее, чем 0,2%, содержание Mo составляет менее, чем 0,1%; и Fe и неизбежные примеси составляют остальное,
и поверхностный слой требуемой части, на которой осуществляется стадия закаливания, содержит:
первый слой, имеющий концентрацию углерода выше, чем интервал базового химического состава, и включающий мартенситную структуру, в которой на границе раздела зерен отсутствует оксидный слой, обусловленный существованием Si;
второй слой, расположенный внутри первого слоя, имеющий концентрацию углерода в интервале базового химического состава, и включающий мартенситную структуру; и
третий слой, расположенный внутри второго слоя, имеющий концентрацию углерода в интервале базового химического состава, и не имеющий мартенситной структуры.
отличающийся тем, что
2. Науглероженный стальной элемент по п.1,  концентрация углерода поверхностной части первого слоя находится в интервале от 0,6% мас. до 0,85% мас. и постепенно снижается с приближением к интервалу базового химического состава к границе со вторым слоем.
отличающийся тем, что
3. Науглероженный стальной элемент по п.1 или 2,  второй слой имеет большую толщину, чем первый слой.
отличающийся тем, что
4. Науглероженный стальной элемент по п.1,  базовый химический состав дополнительно содержит 0,005-0,2% мас. Ti и 0,0006-0,005% мас. В.
отличающийся тем, что
5. Науглероженный стальной элемент по п.1,  базовый химический состав содержит менее 0,01% мас. Мо.
отличающийся тем, что
6. Науглероженный стальной элемент по п.1,  базовый химический состав дополнительно содержит либо один, либо оба компонента из 0,01-0,3% мас. Nb и 0,01-0,2% мас. V.
отличающийся тем, что
7. Науглероженный стальной элемент по по п.1,  базовый химический состав дополнительно содержит 0,1-3,0% мас. Ni.
отличающийся тем, что
8. Способ получения науглероженного стального элемента,  он включает:
стадию науглероживания с образованием науглероженного слоя на поверхностном слое посредством нагревания стального элемента до температуры аустенизации или выше в науглероживающей атмосфере, где концентрация кислорода является более низкой, чем в атмосфере;
стадию охлаждения, осуществляемую после стадии науглероживания, с охлаждением стального элемента при скорости охлаждения, медленней, чем скорость охлаждения, при которой имеет место мартенситное превращение, и охлаждения стального элемента до температуры не выше температуры, при которой завершается структурное превращение, вызванное охлаждением; и
стадию закаливания с нагреванием требуемой части стального элемента энергией высокой плотности до аустенитной зоны и затем охлаждения стального элемента при скорости охлаждения не ниже, чем скорость охлаждения, при которой имеет место мартенситное превращение,
в котором стальной элемент содержит в качестве базового химического состава: С: 0,1-0,40% мас.; Si: 0,35-3,0% мас.; Mn: 0,1-3,0% мас.; Р: 0,03% мас. или менее; S: 0,15% мас. или менее; Al: 0,05% мас. или менее; N: 0,03% мас. или менее; содержание Cr составляет менее, чем 0,2%, содержание Mo составляет менее, чем 0,1%; и Fe и неизбежные примеси составляют остальное.
отличающийся тем, что
9. Способ получения науглероженного стального элемента по п.8,  стадия охлаждения начинается непосредственно после стадии науглероживания, с тем чтобы не осаждать твердый раствор углерода в аустените, созданный на стадии науглероживания, в виде зерна графита.
отличающийся тем, что
10. Способ получения науглероженного стального элемента по п.п.8 или 9, стадия науглероживания осуществляется в таких условиях, что поверхностная концентрация науглероживания стального элемента после диффузии составляет 0,8% мас. или менее.
отличающийся тем, что
11. Способ получения науглероженного стального элемента по п.8,
стальной элемент, на котором осуществляется стадия науглероживания, имеет первую часть и вторую часть, в которой скорость диффузии углерода, поступающего при осуществлении обработки науглероживанием, отличается от скорости диффузии углерода первой для первой части из-за их форм, причем поступающий углерод во второй части имеет более низкую скорость диффузии, чем в первой части, и
стадия науглероживания осуществляется в таких условиях, что поверхностная концентрация науглероживания в первой части находится в интервале 0,65±0,1% мас.
отличающийся тем, что
12. Способ получения науглероженного стального элемента по п.9,
стальной элемент, на котором осуществляется стадия науглероживания, имеет первую часть и вторую часть, в которой скорость диффузии углерода, поступающего при осуществлении обработки науглероживанием, отличается от скорости диффузии углерода первой для первой части из-за их форм, причем поступающий углерод во второй части имеет более низкую скорость диффузии, чем в первой части, и
стадия науглероживания осуществляется в таких условиях, что поверхностная концентрация науглероживания в первой части находится в интервале 0,65±0,1% мас.
отличающийся тем, что
13. Способ получения науглероженного стального элемента по п.10,
стальной элемент, на котором осуществляется стадия науглероживания, имеет первую часть и вторую часть, в которой скорость диффузии углерода, поступающего при осуществлении обработки науглероживанием, отличается от скорости диффузии углерода первой для первой части из-за их форм, причем поступающий углерод во второй части имеет более низкую скорость диффузии, чем в первой части, и
стадия науглероживания осуществляется в таких условиях, что поверхностная концентрация науглероживания в первой части находится в интервале 0,65±0,1% мас.
отличающаяся тем, что
14. Цементируемая сталь для науглероженного стального элемента по п.1,
цементируемая сталь имеет базовый химический состав, имеющий: С: 0,1-0,40% мас.; Si: 0,35-3,0% мас.; Mn: 0,1-3,0% мас.; Р: 0,03% мас. или менее; S: 0,15% мас. или менее; Al: 0,05% мас. или менее; N: 0,03% мас. или менее; и
содержание Cr: составляет менее 0,2% мас. и содержание Мо составляет 0,1% мас. или менее; и Fe и неизбежные примеси составляют остальное.
отличающаяся тем, что
15. Цементируемая сталь по п.14,  базовый химический состав дополнительно содержит Ti: 0,005-0,2% мас. и В: 0,0006-0,005% мас.
отличающаяся тем, что
16. Цементируемая сталь по п.14 или 15,  базовый химический состав содержит менее 0,01% мас. Мо.
отличающаяся тем, что
17. Цементируемая сталь по п.14,  базовый химический состав дополнительно содержит либо один, либо оба компонента из Nb: 0,01-0,3% мас. и V: 0,01-0,2% мас.
отличающаяся тем, что
18. Цементируемая сталь по п.15,  базовый химический состав дополнительно содержит либо один, либо оба компонента из Nb: 0,01-0,3% мас. и V: 0,01-0,2% мас.
отличающаяся тем, что
19. Цементируемая сталь по п.16,  базовый химический состав дополнительно содержит либо один, либо оба компонента из Nb: 0,01-0,3% мас. и V: 0,01-0,2% мас.
отличающаяся тем, что
20. Цементируемая сталь по п.14,  базовый химический состав дополнительно содержит Ni: 0,1-3,0% мас.
отличающаяся тем, что
21. Цементируемая сталь по п.15,  базовый химический состав дополнительно содержит Ni: 0,1-3,0% мас.
отличающаяся тем, что
22 Цементируемая сталь по п.16,  базовый химический состав дополнительно содержит Ni: 0,1-3,0% мас.
отличающаяся тем, что
23. Цементируемая сталь по п.17,  базовый химический состав дополнительно содержит Ni: 0,1-3,0% мас.
отличающаяся тем, что
24. Цементируемая сталь по п.18,  базовый химический состав дополнительно содержит Ni: 0,1-3,0% мас.
отличающаяся тем, что
25. Цементируемая сталь по п.19,  базовый химический состав дополнительно содержит Ni: 0,1-3,0% мас.