Сталь

СОКИ СОВЕТСКИХОЫМФПМЕПИИРЕСПУБЛИН ЗСВ С 22 С 38/52) С 22 С 38/58 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНАВТО ВУ ТАЛЬ, со кремний юминий, эо, о т что, с ц к деформ ит компоошении, м ий, хром,итан, кальа ю щ а яовьюенияому старениюпри .следуютво СССР1974. ний БорТитанКальцийЖелезо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта иУральский вагоностроительный заводим. Ф.Э. Дзержинского(56) 1. Авторское свидетельс9 519491, кл. С 22 С 38/00,2. Авторское свидетельство ССС,с я тем,стойкостиона содержщем соотнУглеродМарганеКремнийВанадийХромНикель держащая углеродванадбор, тл и челью иационннентыас.%:0,05-0,240,8-1,60,3-0,80,01-0,060,1-0,8Оу 03-0,350,03-0,070,0003-0,0030,005-0,0300,005-0,010Остальное1 О 20 Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является сталь Г 21, 40 содержащая, мас.:Углерод 0,20-0,27Кремний 0,3-0,5Марганец 0,5-0,9Хром , 0,1-0,4Никель 0,05-0,5Ванадий 0,03-0,15Бор 0,0001-0,002Медь 0,1-0,25Азот 0,005-0,015Кальций 0,001-0,02Алюминий 0,001-0,02Титан 0,001-0,15Железо ОстальноеСодержание алюминия у такой стали, равное 0,001-0,02, недостаточно и обусловливает при наличии азота повышение чувствительности к старению. Кроме того, указанное содержание алюминия не обеспечивает получения здоровых отливок с точки зрения 60 отсутствия газовых дефектов, в связи с чем сталь с карбонитридным упроч- . нением может использоваться только в деформированном состоянии( йрокат, поковки). 65 Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в качестве,материала для изготовления разнообразных по сложности и конфигурации отливок с целью снижения склонности их к старению в процессе длительной эксплуатации в условиях интенсивные динамических и энакопеременных нагрузок. Главным образом, это.относится к литым деталям транспортных средств, наиболее характерным представителем которых являются детали тележки грузовых вагонов.Известна сталь И 1, имеющая следующий химический состав, мас. 15Углерод 0,14-0,25Марганец 0,7-1,6Кремний 0,2-0,7Хром 0,10-0,35Ванадий 0,04-0,20Медь 0,15-0,50Никель 0,15-0,50Алюминий 0,015-0,08Кальций 0,006-0,1Азот 0,005-0,03 25Железо ОстальноеИзвестная сталь по уровню механических свойств и хладостойкости в состоянии поставки почти полностью удовлетворяет необходимым требованиям, но хладостойкость заметно снижается после старения как и в исходном состоянии, так и после упруго- "пластической деформации (УПД) в размере 0,8 и более, являющейся эффективным способом повышения усталостной прочности деталей. Цель изобретения - повышение стойкости стали к деформационному старению.Поставленная цель достигается тем, что сталь, включающая углерод марганец, кремний, ванадий, хром, никель, алюминий, бор, титан, каль ций и железо, содержит компоненты . при следующем соотношении, мас.:Углерод 0,05-0,24Марг.анец О, 8-1,6.Кремний 0,3-0,8Ванадий 0,01-0,06Хром 0,1-0,8Никель 0;03-0,35Алюминий 0,03-0,07Бор 0,0003-0,003Титан 0,005-0,030Кальций 0,005-0,010Железо ОстальноеНа дуговой электропечи ДСП,5 с основной футеровкой на однотипной шихте проведены плавки известной и предлагаемой стали с граничными и средними значениями компонентов, химический состав которых приведен в табл. 1.Сравннтельные испытания проведены как в исходном состоянии (после нормализации, так и по схеме: деформация в размере 10 и такая же деформация со старением (нагрев до .250 С, выдержке 1 ч), характеризующих чувствительность стали к старению (стандартная методика).Результаты испытаний, представленные в табл. 2, показывают, что известная сталь варианты 1-31, содержащая азот, несмотря на довольно высокие ударную вязкость и хладостойкость, склонна к старению в отличие от предлагаемой стали. Ударная вязкость известной стали при температуре 20 фС после старения снижается по сравнению с деформированным состоянием на 18-35, причем наибольшее падение значений ударноЯ вязкости наблюдается у вариантов 1 и 3, имеющих повышенную концентрацию азота, Еще в большей степени чувствительность к старению наблюдается. у образцов известной стали, испытанных при отрицательных темйературах, когда КСЧпосле старения составляет 0,05-0,10 МДж/м т.е. сталь находится в хрупком состоянииУ предлагаемой стали (варианты 4-12) величины ударной вязкости после старения практически не изменяются по сравнению с деформированным состоянием как при 20 ф С, так и при -40 С. Сталь остается вязкой и имеет низкий порог хладоломкости. Это обусловлено поверхностно-активным и рафинирующим действием бора, титана и кальция, которые в хорошо раскисленном алюминием металле наи1070204 старения, что исключает внезапныеотказы деталей в процессе эксплуатации.Предлагаемая сталь может использоваться для изготовления ответственных литых деталей тележки грузовых вагонов: боковых рам и надрессорной балкиЭкономический. эффект от внедренияизобретения составляет 1 млн.10 256 тыс. руб. в год,Т а б л и ц а 1 Содержание, Ъ, компонентов более полно очищают границы зерен,фаз и структуры составляющих от вредных примесей и охрупчивающих фаз,являющихся очагами разрушения состаренного металла,Проиавпенные партии ответственных литых деталей вагонов, изготовленных из предлагаемой стали, прошлистендовые испытания и показали высокую стойкость против хрупких разрушений в условиях естественного Вариант.Сталь С Мп81 Сг Ы Ч 0,09 0,23 0,75 0,40 0,25 0,30 0,23 0,75 0,40 0,25 0,30 0,23 0,75 0,40 0,25 0,30 Известная Известная Известная 0,09 3 4 0,09 Предлагаемая1070204 Таблица 21 Деформация на 10КСЧ, МДж/мф, притемпературе,фС ДеФормация на 10 и старение, КСЧ, МДж/м, притемпературе,С Исходное оостояние,КСЧ,МДж/мф, притемпературе,фС Ва- риант 20 0 "20 -4020 0 -20 -40 20 0 -20 -40 0,34 0,22 0,34 0,22 0,60, 0,45 0,30 0,48 0,34 0,27 0,16 0,32 0,21 0,12 0,05 4 1,52 1,26 1,05 084 1,281,02 О,0,85 . 1,24 0,96 0,78 0,62 5 1,82 1,46 1,25 1,12 1,58 1,19 1,.02 0,78 1,49 1,16 0,98 0,71 6 1,34 108 092 0,75 0,93 0,74 0,68 0,45 0,91 0,66 0,62 0,41 7 1,47 1,21 0,95 0,81 1,21 0,96 0,78 0,59 1,15 0,89 0,74 0,55 0,76 8 1,41 1,12 0,94 1,17 0,90 0,68 0,52 1,10 0,90 0,71 0,52 9 1,37 1,09 0,90 0,74 1,09 0,79 0,72 0,49 1,02 0,71 0,64 0,43 10 1,50 1,26 0,98 0,80 1;26 1,10 0,78 0,60 1,20 0,88 0,76 0,58 11 1,46 1,21 0,92 0,76 1,19 1,06 12 1,54 1,20 0,98 0,80 1,25 1,00 0,68 0,54 1,14 0,94 0,61 0,50 0,78 0,60 1,20 0,97 0,72 0,57 Составитель С. ДеркачеваРедактор Н. Безродная ТехредМ.Гергель Корректор Й, Эрдейи Заказ 11650/29 Тираж 603 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 филиал ППП ППатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1 403 2 0,82 3 0,76 0,84 0,76 Офб 3 0,65 0,52 0,34 0,68 0,54 0,52 0,42 0,44 0,32 0,32 0,18 0,52 0,44 0,08 0,10