Конструкционная сталь

СОЮЗ СОВЕТСКИХсщюлипащижРЕСПУБЛИК здэ С 22 С 38/5 М 6 юр 4б)Б.10; ЯМА3 Е ИЗОБРЕТЕНИЯСВИДЕТВЪСТВУ АВТОРСН УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОГКРЫТЗЮ(72) А,С.Моисеева, В.А.Дзюба, В.Т.Алексеенко, Ю.А.Башнип, Н.М.Колесник, И,Е,Блохин, Ф,И.Нечипоренко, Д.Д.Токаренко и В.Н.Шевченко (7 1) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения, Производственное объединение. "Новокраматорский машиностроительный заводик Московский вечерний металлургический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 515823, кл, С 22 С 38/00, 1968.2. Марочник стали и сплавов.ЦНИИТМАШ, М., 1971, с. 115. 80 1 05513 А(54) (57) КОдержащая углхром, никелличающлью сниженияуменьшениясохраненииких свойствжит титан исоотношенииУглеродКремнийМарганецХромНикельМолибденТитанЦирконийЖелезо НСТРУКЦИОННАЯ СТХПЪ, соерод, кремний, марганец, ь, молибден и железо, о та я с я тем, что, с цесебестоимости за счет содержания молибдена при прочностных и пластичесона дополнительно содер" цирконий при следующем компонентов, мас.Ж:0,3-0,4 0,17-0,37 0,5-0,8 0,7-1,1 2,75-3,25 0,1-0,15 Я 0,1-0,15 0,05-0,1 Остальное0,30Сера 0,03Фосфор 0,03Железо ОстальноеНедостатком этоф стали являетсяее стоимость за счет использования дорогого и дефицитного вольфрама.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому 25 результату является конструкционная сталь 2 , содержащая, мас.й:Углерод 0,30-0,40Кремний 0,17-0,37Марганец 0,50-0,80 зоСера Не более0,035фосфор Не более0,035Хром 0.70-1.10 3Никель 2,75-3, 25Молибден 0,25-0,40Железо Остальное.Механические свойства стали после улучшения (закалка в масле с температурой 850-870 С, отпуск при температуре 550-560 С, охлаждение с печью или на воздухе) следующие:Не менее 20 Временное сопротивление разрыву,к / гПредел текучести,кгс/ммОтносительное удлинение, 7Относительное сужение, 7.Ударная вязкость,кгс м/см 2 80 12 40 Недостатком этого состава сталиявляется высокая стоимость за счетсодержания молибдена до 0,47. 1 ,11055Изобретение относится к металлургии, а именно к конструкционным сталям, и может быть использовано для изготовления деталей экскаваторов и рудоразмольных мельниц, работающих в условиях низких и нормальных тем,ператур, испытывающих высокие контактные и изгибающие напряжения,Известна конструкционная сталь 1 1, содержащая, мас,7: 10Углерод 0,37-0,43Кремний 0,17-0,37Марганец 0,40-0,80Никель 2,50-3,0ВольФрам 0,80-1,00Хром Не более 13Целью изобретения является снижение себестоимости стали эа счет уменьшенин содержания молибдена при сохра.ненни высоких прочностных и пластических свойств,Поставленная цель достигается тем,что конструкционная сталь, содержащаяуглерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден и железо, дополнитель -но содержит титан и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.7.Углерод 0,30-0,40Кремний О, 17-0,37Марганец 050-0,80Хром 0,70-1,10Никель 2,75-3,25Молибден 0,10-0,15Титан 0,10-0,15Цирконий 0,05-0,10Железо ОстальноеТитан - карбидообраэующий элемент,вводится в предлагаемую сталь для измельчения зерна, повышения ударнойвязкости, снижения отпускной хрупкосГи. Цирконий вводится в сталь для повышения прочностнь:х свойств. Находясь в твердом растворе, он уменьшает отпускную хрупкость, увеличивает прокаливаемость.П р и м е р, Выплавку сталей производили в индукционной печи ИСТемкостью 50 кг с набивным тиглем из кислой огнеупорной массы методом сплавления предельного высококачественного чугуна, отходов метизного производства и соответствующих ферросплавов,Порядок загрузки и плавления материалов следующий.На дно тигля загрузили часть отходов метиэного производства химического состава,7,: С 0,14;Бд 0,06; Мп 0,43, затем - высококачественный чугун марки ПВК(ГОСТ 805-80). По мере плавления материалов в печь добавили оставшуюся часть метиэного производства и одновременно гранулированный никель Н 2 (ГОСТ 849-70). После полного расплавления шихты иа нагрева металла до температуры 1600 С в печь последовательно ввели ферромолибден ФМо 60 (ГОСТ 4759-79), ферросилиций ФС 45 (ГОСТ 1415-78) феррохром ФХ 006 А (ГОСТ 4757-79). Ферромарганец Мпб (ТУ 14-5-80-77) ввели эа 7 мин до выпуска плавки. Ферротитан Тн 2 (ГОСТ 4761-67) ввели эа34 мин до выпуска. плавки. Окончательно металл раскислили в ковше алюминием АВ 88 (ГОСТ 295-79) из расчета0,0004 кг на 1 кг металла.Ферросиликоцирконий ФСЦР 50 (ТУ-5-83-77) ввели в хорошо раскисленный металл и выдержали в ковше 1 мин,Температура металла перед выпуском 1660 оС, выдержкой металла в ков- ше в течение 1 мин достигли температуры 1590 С.Металл разливали из ручного 50-килограммового ковша в восьмигранные изложницы, прогретые до температуры 80 С, на слитки массой 40 кг. Слитки в изложницах охлаждали до температуры 120 С.Для снятия напряжения слитки подвергали отжигу по режиму: нагрев доотемгературы 850-870 С, выдержка 3 ч, охлаждение с печью. После отжигаслитка подвергали ковке. Слитки нагревали в печи в течение 2 - х ч до температуры 1200 С.Ковку производили на молоте МПЧ 1 Т с применением плоских бойков шириной 150 мм по схеме: круг - квадрат - круг. Уков, полученный при ковке, изменялся от 2,5 - до 3,5 при переходе от донной к прибыльной части. Ковку производили в интервале температур 1200-800 оС, который контролировали оптическим пирометром Пром.нь".Охлаждение поковок произвели в металлической таре, после чего подвергли35изотермическому отжигу. Изотермический отжиг провели в электрической печи СНЗ по режиму: нагрев по мощности печи до температуры 850-870 оС, выравнивание 0,.5 ч, выдержка 1,5 ч, 10 охлаждение с открытой крышкой печи до температуры 200-250 С. Крышку печи закрыли. При температуре,200-250 С произвели выравнивание в течение 0,5 ч, выдержку 4 ч, нагрев до температуры 640-660 С, выравнивание 1 ч, выдержку 25 ч и охлаждение с печью до температуры 100 С. После изотеромического отжига поковки порезали 13 4йа заготовки и подвергли улучшению.отпуск при температуре 560-570 С, вы"держка 1 ч, охлаждение с печью). После изготовления образцы подвергли механическим испытаниям,Изготовление и испытание образцовна растяжение провели по ГОСТУ 149761, на ударную вязкость по ГОСТУ9454-60, твердость по Бринеллю (ГОСТ9012-59),В табл. 1 приведены составы предлагаемой и известной стали.Состав 1 имеет значения содержаниякомпонентов ниже нижнего предела;состав 2 - значения содержания компонентов по нижнему пределу; состав 3оптимальные значения содержания компонентов; состав 4 - значения содержания компонентов по верхнему пределу; состав 5 - значения содержаниякомпонентов выше верхнего предела;состав 6 - состав известной стали.В табл, 2 приведены характеристикииспытуемых составов стали.Анализ результатов механическихсвойств (табл.2) показал, что оптимальное содержания молибдена, титанаи циркония в составах ВФ 2, 3 и 4 сос.тавляет 0,1-0,15 Х Мо, 0,1-0,15 Т0,05-0,1 Е 2 г (табл. 1).Снижение в стали молибдена ниже0,1 Е, титана - ниже 0,1 Х, циркония -ниже 0,057. хотя и приводит к снижениюсебестоимости стали, однако понижаетпрочностные и пластические свойстваПовышение ссдержания молибдена выше 0,157, титана - выше 0,153, циркония - выше 0,107 позволяет незначительно повысить механические свойствастали, однако ведет к удорожанию стали.Применение конструкционной сталипредлагаемого состава позволит сьэкономить дорогостоящий молибден, уменьшить себестоимость стали, применитьменее дефицитные и более дешевые легирующие элементы, при этом сохранить высокие прочностные;и пластические свойства стали,1105513 Т а блиц а 1 Состав, У1 2 3 4 5 6 Компоненты 0,28 0,30 0,40 0,42 Углерод 0,35 Кремний 0,37 0,17 0,27 0,15 0,39 0,80, 0,47 0,50 0,65 0,85 0,65 0,70 0,90 1,10 1,15 3,30 2,70 3,00 3,25 0,10 0,15 0,05 0,12 0,20 0,05 0,10 0,12 0,20 0,02 005 0,08 0,10 0,15 Остальное Осталь- Осталь- Остальное Остальное Остальное Железо ное ное Таблица 2 Показатели Сочетав, Ф 1 . 2 3 4 5 6 Временное сопротивлениеразрыву, ИПАкгсмм 1015 1078 1081 1083 1090 1080 103 110 110 110 111 110 889 940 941,8. 942 950 942 ИПаПредел текучести, кгс 7 см 90,7 960 96,1 96,1 96,2 96,114,4 14,4 14,4 14,5 14,4 Относительное удлинение,Х 13,1 40,2 45,8 46,0 46,1 47,0 , 46,0 Относительное сужение,Х Ударная вязкость, Дж/мкгс м/мм 68 еЗ 68 э 6 68 э 7 69 фО 686 58,8 6,9 7,0 7,0 7,0 7,0 6,0 Твердость, НВСебестоимость шихты для плавки 1 ч",стали, р. 278 318, 320 321 325 320 175,91 185,45 195,54 196,5 226,43 ВЕщщи Заказ 5549/20 Тираж 603 ПоущсноеФилиал ППИ тент , г.Ужгород, ул.Проектная, 4 % МарганецХромНикельМолибденТитанЦирконий 0,30-0,40 0,17-0,37 0,50-0,80 0,70-1,10 2,75.-3,25 0,25-0,40