Сталь

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлеио 030478 (21) 2599174/22-02 (51)М. Кл. С 22 С 38/32 с присоедииеиием заявки Ио(23) Приоритет Государственный комнтет СССР но дедам нзооретеннй и открытий(72) Авторы изобретения Ю.З,Цабаскин, Е,Г.АФтандилянц, С,Я,Шипицын,Г.Г.Цайзер, Б.А.Кириевский и Ф,М, Березовский Институт проблем литья АН Украинской ССР(54) СТАЛЬ Изобретение относится к металлургии стали и литейному производству, в частности к материалам, применяемым для изготовления деталей машиностроения и вспомогательного оборудования.Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эфФекту .является сталь химического состава, вес,%:Углерод 0,1 -0,22Марганец О,б -1,4Кремний 0,15 -0,30Ванадий 0,03 -0,2Азот 0,015-0,03Железо Остальное 1,Механические свойства известной стали (предел прочности 59,3- 70,3 кг/мм, предел текучести 45- 59,3 кг/мм, относительное удлинение . 22,2-3 ЪЪ) не удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к деталям машин из низкоуглеродистых конструкционных сталей, особенно при пониженных температурах. Кроме того, несмотря на наличие в составе стали ванадия и азота, повышающих ее теплостойкость за счет стабилизации структуры нитридами ванадия, известная сталь разупрочняется при 500550"С, так как матрица стали состоитиз нелегированного Феррита с малойэнергией связи атомов в кристаллической решетке. Это обуславливает существенное развитие диФфузионных процессов при повышенных температурахи ограничивает температурную областьприменения изделий на известной стали.Бель изобретения - повышение уровня механических свойств, хладостойкости, теплостойкости и иэносостойкостиниэкоуглеродистой коыструкцизннойстали.для достижения указанной цели 15 сталь, содержащая углерод, марганец,кремний, ванадий, азот и железо, дополнительно содержит хром, бор ицерий при соотношении компонентоввес.%:20 углерод 0,1 -0,24Марганец 0,4 -1,5Кремний 0,17 - 0,5Ванадий 0,02 -0,2Азот 0,005-0,0325 хром 0,5 -2,0Бор 0,001-0,006Берий 0,001-0,008Железо ОстальноеВвод в сталь хрома в указанных 30 тределах позволяет не только уменьап,склонность стали к хрупкому разрушению, но и увеличить прочность межатомной снязи в кристаллической решетке, что положительно сказывается в процессе применения стали в условиях повышенных температур и принодит к повышению длительной прочности ее эа счет большего значения сопротивления отрывуВведение хрома ниже 0,5 не оказывает существенного влияния на теплостойкость стали, в то время как при более 2 резко ухудшаются хладоломкость ввиду выпадения избыточйых карбидов хрома по границам зерен. Однако введением одного хрома невозможно повысить хладрломкость и теплостойкость стали, поэто му необходимо дополнительное микролегирование бором и церием.При содержании бора в указанных пределах некоторая часть атомов бора заполняет дефекты по границам 20 зерен, уменьшая неравномерность н распределении углерода и карбидов хрома,а также различие н механических свойствах приграничных и глубинных объемов зерен, Атомы бора до определенной степени залечивают дефекты структуры и .способствуют более равномерному распределению углерода в объеме металла, Снижается различие по энергетическому уровню основы зерна и границ, Кроме того, соединяясь с азотом, бор образует мелкодисперсные нитриды, которые упрочняют сталь. При содержании менее 0,001 бор не оказывает достаточно эффективного действия, а при более 0,006 образует боридную эвтектику и грубодисперсные нитридные соединения, которые вызывают ухудшение механических свойств.Введение церия в указанных пре делах позволяет получить достаточно чистые границы зерен за счет уменьшения углов раэориентиронки зерен микроструктуры и снижения величины свободной энергии границы между ни ми, За счет рафиннрующего действияцерия относительно серы и кислорода,а также равномерного распределениясеры по объему металла достигаетсяповышение механических свойств .Кроме того, церий вводится всталь для диспергирования и повышения равномерности распределениянитридов ванадия, что достигаетсяза счет поверхностно-активногодействия церия и позволяет повыситьхладостойкость стали, Введениеменее 0,001 церия не оказываетвлияния на механические снойства,а свыше 0,008 отрицательно влияетэа счет образования скоплений сульФидов церия.Азот и ванадий вводятся н ниделигатуры НВуН, позволяющей получать стабильное содержание этих элементов в стали, что весьма затруднено прн других способах ввода.Результаты механических свойствпосле нормализации 900 С приведеныв табл. 2,Результаты испытаний цементованных и закаленных образцов при 3500 Сн условиях абразивного износа после1200 м трения принедены н табл. 3.Теплостойкость, определяемая попотере твердости (НВ) стали в процессе отпуска. после закалки 900 С Сприведена н табл, 4.По сравнению с известной предлагаемая сталь имеет более высокийуровень механических свойств, особенно ударную вязкость при пониженных температурах, износостойкостьн абразивной среде и теплостойкость.Более высокие прочностные свойства и ударная вязкость стали позволяютповысить надежность и долговечностьпромышленных иэделий, а также холодостойкость н 1,5-2 раза, заменитьизделия иэ более дорогостоящих легированных сталей, сократить расходметалла н конструкциях на 10-15 иснизить их стоимость,,0 0,0 48,3 3 а Формула изобретени оме лав Сталь, содержак 1 ая углерод, марганец, кремнийу ванадий, азот и же.лезо, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повьааения уровня механических свойств, хладостойкости,иэносостойкости и теплостойкости,она дополнительно содержит хром,ор, и церий при следующем соотнонии компонентов,вес.Ъ:Углерод 0,1 -0,24Марганец 0,4 - 1,5Кремний 0.17 -0,5Ванадий О,02 -0,2 35 Азот Оу 005 - 0,03Хром 0,5 -2,0Бор 0,001-0,006Церий 0,001-0,008Железо Остальное 40 Источники информации,принятые во внимание при экспертиз1, Патент Франции Ф 2103905,кл, С 22 С, 1972.534 ототип и ц а 4 пуск,Номерплавки 00 400 500 600. 00 300 260 250 23020 0 3 0 2 5 350 320 290 250 200 180 е Прототип Составитель СРеааичев а.и авчеиио аечреж Э.чужи ева Ко енто А.Гр Тираж.694 , Подпи И Государственного комитета делам изобретений и открытий Москва, Й, Раушская наб.,аказ 8600/18 ЦНИИ по 113035