Литейная сталь

1% О 50 4 С 22 С 38/44 НОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТНРЫТЮ ОСУДАРСТВЕННЫИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ Д4 ЕТЕНИЯ ЬСТВ СКОМУ СВИ 21) 22) 6) 7 идетельство СССР 2 С 38/16, 1985 тельство СССР 2 С 38/28, 1985 ПИСАНИЕ ИЗ(4 15. 12.88. Бюл. У 46 ( 1) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов и Про" изводственное объединение "Уралмаш" , (72) В,Л.Шагалов, Г,Н.Плотников, Л.А.Смирнов, А.А.Реньш, Т.А.Мамонто" ва, В.М.филимонов, Т.И.Иванова и А.М.Хохлов(57) Изобретение относится к областиметаллургии и литейного производствав частности к составам ниэкоуглероди стых литейных сталей, предназначенныхдля изготовления ответственных фасонных отливок. Цель изобретения - повышение хладостойкости, уменьшениесклонности к трещинообразованию засчет измельчения структуры. Это достигается дополнительным легированиемметаном и медью. Литейная сталь имеетследующее соотношение компонентов,мас.7: углерод 0,08-0,15; марганец1, 10-1,50; кремний 0,3-0,8; хром 1, 11,5; ванадий 0,03-0,09; никель 0,40,8; алюминий 0,015-0,070; молибден0,06-0,14; церий 0,025-0,080; лантан 0,008-0,030, медь 0,10-0,50; железо - остальное; Применение предлагаемой стали позволяет снизить бракпо трещинам, повысить технологичностьи эксплуатационную надежность ответственных литых деталей. 3 табл.Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к составам низкоуглеродистых литейных сталей, предназначенных для изготовления ответственных Фасонных5 отливок, применяемых в нефтеперерабатывающем оборудовании, эксплуати" руемом в условиях низких температур.Цель изобретения - повышение хладостойкости и уменьшение склонности к трещинообразованию за счет измельчения структуры металла.Предлагаемый и известный составы стапи выплавлены в 200 кг индукциойной печи, металл разливали в 4-лепестковые трефовидные пробы по ГОСТ 977-75, Комплексные пробы Нехендзи - Самарина и модельные отливки шкивов для стендовых испытаний. Для обеспе чения одинаковых исходных содержаний примесей и газов выплавку сталей опытных вариантов осуществляли на однотиной базовой шихте по идентичной технологии. Химические составы сталей 25 опытных вариантовприведены в табл. 1Дисперсность вытравленной на шлиФах дендритной структуры определяли как сумму осевых участков на единицу длины, равную 10 мм (одно поле зре ния). Подсчет производили на микроскопе МБСв 30 полях зрения посредством суммирования числа пересечения осей дендритов с нанесенными . параллельными рисками на одинаковом расстоянии от поверхности отливок, Аналогично измеряли длину дендритов па одному дендриту максимальной длины в одном поле зрения, Склонность к горячим трещинам сравниваемых сталей определяли на комплексной пробе Нехендэи - Самарина по количеству и размеру трещин на криволинейном участке, Для определениясклонности стали к образованию холодных трещин про водили испытания ударной вязкости сырых образцов при температурах 20 о800 С и строили для сравнительного анализа соответствующие кривые с Фиксацией области падения значений. ТреФовидные пробы и модельные отливки - тормозные шкивы подвергали закалке от 910 С и отпуску при 620-640 С. Ударную вязкость при комнатной и отрицательных температурах (-20, -40,о-60, -80 С) - на образцах типа,1 по ГОСТ 1497-73. Склонность к трещинообразованию при эксплуатации проводили на интерционном стенде ленточного тормоза буровой лебедки. Тормозные шкивы по размерам и конфигурации являются геометрическим подобием (М 1:5) тормозного шкива буровой лебедки ЛБУ. Подсчет количества и максимальной длины образовавшихся трещин производили на микроскопе МБСпосле проведения 100 серий торможений (5 торможений в серии с охлаждением водой), Продолжительность торможения до полной остановки шкива 6-8 с.В табл. 2 приведены характеристики трещиноустойчивости и дендритной структуры при кристаллизации предлагаемой и известной сталей.Благодаря модифицирующему влиянию церия и лантана эа счет инокулирующего воздействия на кристаллическую структуру образующихся сульфидных и оксисульфидных фаз количество трещин на криволинейном участке прутковой пробы у предлагаемой стали значительно меньше, чем у известной., Оптимальное соотношение легирующих и модифицирующих элементов обеспечивает высокую трещиноустойчивость в области температур образования холодных трещин. Склонность к холодным трещинам у известной стали намного выше, чем у предлагаемой. Минимальные значения ударной вязкости при испытао нии образцов последней при 600 С составляют 35 и 40 Дж/см, тогда как у известной стали значения КСИ при этой температуре равны 24 Дж/см.В. табл. 3 приведены хладостойкость и склонность к трещинам при эксплуатации сталей послетермического улучшения.Повышение концентрации ванадия, титана и циркония способствуют образованию большого количества карбидных и нитридных фаз, являющихся концентраторами напряжений и очагами хрупкого разрушения стали. Наиболее высокие значения ударной вязкости при всех температурах испытания имеют составы предлагаемой стали 2 и 6, содержащей элементы на среднем уровне и при концентрации меди и лантана на верхнем уровне, В этом случае вредные примеси максимально нейтрализуются, что наряду с диспергированием структуры термообработанной стали обеспечивает высокую хладостойкость. Указанные факторы способствуют высокой трещиноустойчивости предлагаемой стали в условиях многократных нагревов и охлажде1444391 дий, никель, алюминий, молибден, церий и железо, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения хладостойкости, уменьшения склонностик трещинообравованию эа счет измельчения структуры металла, она дополнительно содержит лантан и медь приследующем соотношении компонентов,мас.7:1 ний при торможении в процессе эксплуатации. Количество трещин у известной стали в 2-3 раза больше, чем у предлагаемой стали, заметно больше и их размер.Таким образом, оптимальное сочетание вводимых меди и лантана наряду с другими элементами обеспечивает повышение хладостойкости, уменьшение склонности к трещинообразованию при охлаждении и эксплуатации отливок. Применение стали предлагаемого состава позволяет снизить брак по трещинам, повысить технологичность и экс плуатационную надежность ответственных литых деталей тормозных шкивов буровых лебедок, и срок службы нефте- буровых установок, особенно при эксплуатации в условиях Севера. 20 Формула изобретенияЛитейная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванаТ а б л и ц а 1 Сг / Ч Содержание компонентов, мас.й Состав С . Мп Бь Я А 1 Ио Се 0,12 0,90 0,40 0,95 0,24 0,64 0,039 0,32 0,009 О, 11 1, 23 0,54 1,24 0,072 0,48 О, 043 О 11 0,043 0 08 1, 10 0 30 1 10 О 03 ,О 4 О 015 0 06 О 025 0,15 1,50 0,80 1,50 0,09 0,8 0,07 0,14 0,080 О 12 1 29 0 52 1 26 О 067 0 051 О 039 О 10 О 041 6