Сталь

(19) ОИ СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН,22 С 38 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН У ТЕЛ ВТОРСКОМУ С что, с ц и и механи мпературах ельно содер цирконий п омпонентовОО И 14 1 ЯО 1 ХЮ 7; С Теипература эамибни АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС АМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ21) 3602678/22.22) 13, 04. 83(71) Ленинградский ордена ТрудовоКрасного Знамени технологическийинститут холодильной промышленност(56) 1. Авторское свидетельство СС9 293872, кл. С 22 С 38/58, 1971.2. Авторское свидетельство СССРВ 476329, кл. С 22 С 38/38, 1975.54)57) СТАЛЬ, содержащая углеродмарганец, хром, азот, бор, кремнийкальций и железо, о т л и ч а ю -щ а я с я темжидкотекучеспри низких тона дополнитмедь, титан,соотнсшенииУглеродМарганецХромАзотБорКремний .КальцийЦерийМедьЦирконийТитанЖелезо . елью повышенияеских свойствдо -196 С,жит церий,и следующеммас %30,02-0, 1519-2512-150,05-0,300,005-0,010,2-0,80,005-0,010,05-0,2О, 4-40,005"Оф 20,55-1,5ОстальноеИзобретение относится. к металлур 1 гии, а именно к хладостойким литым сталям, обладающим повьпаенной вязкостью, жидкотекучестью и эксплуатационной надежностью при достаточно высокой прочности для нагруженных деталей и запорной арматуры, работающих при низких температурах до -196 С.Известна нержавеющаясталь 1, предназначенная для работы при криогенных температурах, содержащая, мас. ЪпУглерод .До 0,03Марганец 8,5-10,5Никель 7-8Хром18,5-20,5МоЛибден 2-2,5Азот 0,31-0, 4Кремний до 0,8Железо Остальное 20Недостатком стали являются неудовлетворительные характеристики. жидкотекучести.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигае мому эффекту является сталь 2, содержащая, мас.ЬУглерод 0,01-0,1Хром 12-15Марганец 16-22 30Кремний О, 2-0,8Азот О, 03-0,23Бор 0,006-0.,01Кальций0,001-0,1Сера 0,01-0;04 35фосфор О, 01-0,04Железо Остальное Цель изобретения является повыше ние жидкотекучести и механических свойств при низких температурах до -196 С.Цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, марганец, хром, азот, бор, кремний, кальций, железо, дополнительно содержит, церий,. медь, титан, цирконий йри следующем соотнсваении компонентов, мас. ЪУглерод 0,02-0,15Марганец 19-25Хром 12-15Азот О, 05-0, 30Бор 0,005-0,01Кремний О,г-О,8Кальций 0,005-0, 01Церий 0,05-0,2 55Медь 0, 4-4,0Цирконий 0,005-0,2Титан 0,55-1,5Железо ОстальноеСталь может содержать примеси 60 мас. ФСера 0,001-0,04Фосфор 0,001-0)04.Совместное влияние титана и цирко. ния в указанных пределах наиболее благоприятно воздействует на структу-,ру, механические и литейные свойства.Вследствие повышенного сродствациркония к азоту введение его всталь обеспечивает поглощение азотаиз атмоСферы, что препятствует образованию свищей, пор н микропустотв слитке. Цирконий способствует повышению общего содержания азота в металле, тем самым способствует ста-.бильности аустенита при низких тем-.пературах. Легирование стали цирконием приводит к иэмельчению аустенитного зерна,Введение титана в количестве0,55-1,5 мас, й приводит к образованию в хромомарганцевых сталях легкоплавких соединений Ми и Т 1 и.повьпаает технологичность стали при выплавке. Образующиеся карбиды титана Т 1 Сзначительно упрочняют аустенитнуюматрицу, что приводит к росту времен.ного сопротивления и предела текучести отливаемой стали во всем интер"вале температур, в сравнении с изве"стной сталью. Однако Т 1 С, являясьФазой внедрения, имеет ограниченнуюрастворимость аустените, и дальней-шее увеличение содержания титанав стали нецелесообразно.Прн нагреве стали, содержащей Ти Е , аустенитное зерно растет медленнее, чем без них. Кроме того,эти легирующие элементы уменьшаютчувствительность стали к перегреву.Цирконий в выбранном интервале легирования способствует как повышениюплотности литого материала, так иулучшению жидкотекучести стали на55-60. по сравнению.с известнойпричем увеличение жидкотекучестизначительно повышается про низкойтемпературе разливки см.чертеж).На чертеже представлена зависимость жидкотекучести от температурыразливки.Механические свойства стали исследовали на.металле пяти опытных плавок, выплавленных в открытой индукционной печи емкостью 150 кг. Химический состав опытных плавок приведенв табл. 1.,Сталь разливали в корковые оболочки для получения натурных литыхмногоходовых вентилей, а также втрефообразные литейные пробыГОСТ 7565-73) для изготовления образцов для механических испытаний.При определении механических характеристик на статическое одноосноерастяжение применяли короткие цилиндрические образцы 9 5 К диаметром 10 ммпо ГОСТ 11150-.75Механические испытания на одноосное статическое растяжение производили на универсальноймашине типа Инстрон при температурах20, -100 и -196 С. Для определения1101467 Содержание компонентов, мас. . Сталь плавки Сг . Б Р СМпБ Предлагаемая 22,0 13,5 О, 0,30 0,040 0,020 0,001 0,20 . 0,030 0,09 15,0 0,15 25,0 0,30 .0,040 24,9 13,8 0; 020 0,001 0,026. 0,04 0,21 0,05 19,0 12,0 0,02 0,026 13,2 0,06 22,2 0,18 0,10 19,9 14,8 0,18 . 0,032 0,028 Известная6 Продолжение табЛ 7 1 Содержание компонентов, мас.1 1 Сталь плавки В Са Се Ег Сц Тх Предлагаемая 0,34 0,007 0,007 0,15 0,10 2,0 1,0 0,010 0,80 0,010 0,20 0,20 4,0 1,5 0,54 0,007 0,012 . 0,12 0,11 0,8 0,9 0,005 0,005 07 ю 05, 0,005 0,4 0,20 0,55 0,61 0,007 0,006 0,12 0,13 1,2 5 1,3 Известная6 0,43 0,009 0,01 характеристик вязкости прн динамическом изгибе применяли образцы типа 11 по ГОСТ 9454-78. Механические характеристики предлагаемой стали и известной приведены.в табл. 2.Из приведенных данных видно, что с понижением температуры испытанияпрочность для всех исследованных сталей растет, а пластичность и вязкость падают. Стали предлагаемого состава в литом состоянии (плавки 1-5) во всем интервале температур имеют более высокие ха" рактеристики прочности, чем извест ного.Для оценки работоспособности на. 15 турных изделий из предлагаемой стали и известной проведены испытания шести многоходовых вентилей. Тонкостенные литые многоходовые вентили изготовлены по вцплавляемым моделям. 20 Хладостойкость литых вентилей оценивали при испытании внутренним давлением и ударным нагружением при температурах 20 и -196 С. Результатыиспытаний многоходовых литых тонкостенных вентилей внутренним давлением при температурах 20 С и -196 Сприведены в табл. 3Прочность, . вязкость и хладостойг. кость предлагаемой стали в литом состоянии в интервале температур от 20 до -196 С выше, чем у извест" ной. Ударная вязкость (КСУ) при -196 С выше в два раза, жидкотекучесть на 60, расход жидких продуктов при захолаживании тонкостенных изделий на 30, уменьшаются возникаюшие при захолаживании термические напряжения из-за возможности попуче" ния тонкостенных отливок на 25. в сравнении с известной сталью. Предлагаемая сталь 5 олее технологична,Табл ица 1-196 30 ВНИИПИ Заказ 4726/15Тираж 603 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4Не разрушился Не разрушился Раз рушился вяз коРазрушился хрупко