Конструкционная сталь

. Ж-, РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Центральный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии,им, И,П.Бардина(54)(57) КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, титан, алюминий, бор, иттрий, азот и железо, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения сопротивляемости стали хрупкому разрушению, она дополнительно содержит селен и барий при следующем соотношении, мас.Ъ:Углерод 0,08-0,2 Кремний 0,2-0,6Марганец 1,2-2 0 Титан 0,01-0,1 Алюминий 0,01-0,06 Бор 0,0005-0,004Иттрий 0,0001-0,05 Азот Оу 005-Оу 025 Селей 0,0002-0,08Барий 0,001-0,03 Железо Остальное0,008-0,20,2-0,61,2-2,00,01-0,10,01-0,060,0005-0,0050,0002-0,060,0001-0,050005-0025Остальное Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составам сталей, используемых для изготовления конструкций, работающих при низких температурах, например для трубопроводов, резервуаров, строительных конструкций, деталей машин.Известна сталь 1, содержащая, мас.:углерод 0,1-0,24 Марганец 0,4-1,50 Кремний 0,17-0,5 Ванадий 0,02-0,2 Кальций 0,005-0,02 Бор 0,001-0,05 Азот 0,005-0,03 Железо Остальное Данная сталь характеризуется недостаточным сопротивлением хрупкому . разрушению, большой анизотропией свойств, низкой обрабатываемостью и недостаточной прокаливаемостью.Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам к изобретению является сталь 2, содержащая, мас.:УглеродКремнийМарганецТитан.АлюминийБорКальцийИттрийАзотЖелезо Недостатком известной стали является значительная анизотропия вязкиххарактеристик, что определяет низкуюсопротивляемость стали хрупкому разрушению,Целью изобретения является повышение сопротивляемости стали хрупкому разрушению.Указанная цель достигается тем,что конструкционная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, титан, алюминий, бор, иттрий, азот,дополнительно содержит селен и барий при следующем соотношении коментов мас.: понУглерод 008-020Кремний 0,2-0,6Марганец 1,2-2,0Титан 0,01-0,10Алюминий 0,01-0,060,0005-0,0040,0001-0,050,005-0,0250,0002-0,080,001-0,03Железо ОстальноеНримеси; сера до 0,035фосфор до 0,035Нижний предел по углероду определен 0,08. Содержание углерода 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ниже 0,08 не обеспечивает достаточной прочности при содержаниидругих элементов на нижнем и среднем уровне. Верхний предел по углероду ограничен 0,20, Содержаниеуглерода выше этого предела снижаетхладостойкость стали при содержанииостальных элементов на среднем иверхнем уровнях.Нижний предел по кремнию определен 0,20. Содержание кремния нижеэтого предела не обеспечивает достаточной раскисленности металла.Верхний предел по кремнию ограничен0,6. Содержание кремния выше этогопредела может привести к охрупчиванию стали.Нижний предел по марганцу составляет 1,2. Содержание марганца ниже1,2 не обеспечивает достаточныхпрочностных свойств при содержанииостальных элементов на среднем инижнем уровнях, Верхний предел помарганцу определен 2,0, Содержаниемарганца выше этого предела снижаетхладостойкость стали.Нижнее содержание титана принято0,01. Ниже этого предела сталь недостаточно раскислена. Верхнее содержание титана ограничено 0,10.Вьше этого предела происходит охрупчивание стали.Нижнее содержание алюминия составляет 0,01 для достаточной раскисленности стали, Верхнее содержание алюминия О,06 ограничено, чтобы не допустить ухудшения качестваповерхности проката.Нижнее содержание бора взято0,0005, С этого предела начинаетсяположительное влияние бора на прокаливаемость и обрабатываемость, Верхний предел по бору составляет 0,004.Выше этого предела происходит охрупчивание стали.Нижнее содержание.иттрия составляет 0,0001 это начало положительного влияния этого элемента на обрабатываемость и вязкость. Верхнеесодержание иттрия ограничено 0,05,выше этого количества иттрий окрупчивает сталь,Нижнее содержание азота 0,005обеспечивает увеличение прочностии вязкости за счет формированиядисперсной карбонитридной фазы титана и нитридов алюминия, Верхнее содержание азота составляет 0,025,Выше этого количества в сталях этоготипа азот практически не усваивается.Нижний предел по барию 0,001определяет начало его благоприятного влияния на обрабатываемость ивязкость. Верхнее содержание бариясоставляет 0,03, Выше этого количества охрупчивается сталь.Нижнее содержание селена составляет 0,000, определяет начало его.Содержание элементов, мас. 1И Составстали,Р Т 1 Л 1 В 0,00050,0020,0040,0023 0,01 0,01 1,2 0,20 0,08 0,04 0,05 0,4 1,6 0,12 0,06 0,04 0,10 0,03 2,0 0,6 0,20 1,5 0,4 0,12 Известный Продолжение табл. 1 Содержание элементов, мас.Ва Ч Яе В Са Ре Составстали,Р Остальное 0,0002 0,001 0,015 0,005 0,0120,025 01015 0,00010,0240,050,0017 0,04 0,08 0,03 0,0011 Известный положительного влияния на обрабатываемость и вязкость за счет глобуляризаций включений. Верхнее содержание селена составляет 0,08. Выше этого количества селенохрупчиваетф сталь,Наличие в предлагаемой стали указанных количеств бария и селена способствует глобуляризации и изменению состава неметаллических включений, а также понижает анизотропию вязких характеристик, тем самым повышается сопротивляемость стали хрупкому разрушению.Выплавку стали осуществляют в 50 кг индукционной печи.Химические составы стали с соответственным содержанием элементов представлены в табл. 1.Слитки куют на сутунки, а затем прокатывают на лист толщиной 15- 40 мм. При ковке и прокатке технологических затруднений не было. Механические свойства исследованы на образцах типов И,Ч и Т(ГОСТ 9454-79) и разрывных образцахКР,Свойства стали после закалки ивысокого отпуска приведены в табл.2.Предел прочности при растяжениибз = 55-60 кгс/мм предел текучестиг6 = 46-48 кгс/мм, относительное удлинение 17-22.Из таблицы видно, что величина10 ударной вязкости, определенная наобразцах с круглым и острым надрезом в интервале температур от + 20до - 40 ОС 1 у предложенной стали на2-3 кгс/см ,выше, чем у стали прото 35 типа, а доля вязкой составляющей -на 10,Применение предлагаемой стали,например, для изготовления магистральных трубопроводов позволит засчет увеличения хладостойкости увеличить надежность трубопроводов и получить экономический эффект около40 тыс.руб в .год,1100332 Таблица 2 Сопротивление хрупкому разрушению кгм/см 1 КС ",кгм/см Ъ ВКС,кгм/смКСйпопер 1,6 60 12 15 24 1,4 50 10 14 22 1,5 45 12 21 18 1,73 30 Известный Составитель В,МуравьевРедактор Л,Повхан Техред М, Гергель Корректор Л.Пилипенко Заказ 4549/24 Составстали,Р Тираж 603 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5Филиал ППП фПатент, г.ужгород, ул.Проектная,4 Коэффициент анизотропии вязких характеристик:КСИ ,д