Сталь

.801109465 3 д) С 22 С 38/54ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ища щаЬЮ(71) Украинский ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательский институт металлов и Центральный научно-исследовательскийинститут черной металлургииим. И,П.Бардина(54) (57) СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, алюминий, кальций, бор и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочнрсти и термостойкости, она дополнительно содержит никель и магний при следующем соотношении компонентов, мас. Е:Углерод 1,0-2,0 Кремний 1,0-2,5 Марганец 0,3-0,8 Хром О, 1-1,0 Молибден 0,1-0,3 Алюминий 0,02-0,2 Кальций 0,01-0,2 Бор 0,005-0,01 Никель 0,1-1,0 Магний 0,01-0,1 Железо ОстальноеИзобретение относится к металлургии, в частности к сталям, применяемым для изготовления литых прокатных валков.Известны стали для валков 9 ХМФ и 9 Х 2 МФ Г 1Однако эти стали обладают относительно невысокими свойствами в литом состоянии.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь .23 состава, мас. 7.;Углерод 0,45-0,95 Кремний О, 5-4 Марганец О, 1-2 Сера 0,001-0,015 Молибден и/или 10 0,1-1,500005-0,006 20 40 Выбор граничных параметров элементов в указанных пределах объясняется следующим.При содержании углерода и кремния менее 1 мас, % не обеспечивается кристаллизация графита из расплава, Формируемая структура имеет недостаточные твердость и термическую выносливость. При содержании углерода 55 более 2,0 мас, 7. наряду с графитом по границам зерен образуется грубая цементитная сетка, Такая структура хромБорАлюминий и/илититан О, 01-05Кальций 00005-003 Железо Остальное Недостатками известной стали яв ляются относительно низкие прочностные свойства и термостойкость.Цель изобретения - повьппение прочности и термостойкости стали.Для достижения указанной цели 30 сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, алюминий, кальций, бор и железо, дополнительно содержит никель и магний при следующем соотношении компонентов,мас, %:Углерод 10-2,0Кремний 1, 0-2,5Марганец 0,3-0,8Хром 0,1-1,0Молибден 0,1-0,3Алюминий 0,02-0,2Бор 0,005-0,0Кальций 0,01-0,2Никель О, 1-1,0Магний 0,01-0,1 45 Железо Остальное 65 2снижает пластические характеристики и термостойкость. При содержании кремния свыше 2,5 мас, % несколько ухудшаются прочностныс характеристики стали,Действие никеля аналогично действию кремния. Введение никеля обеспечивает формирование стабильной перлитной структуры. Использование никеля в количестве менее 0,1 мас.7 неэффективно. С увеличением содержания никеля болеемас, % ухудшается Форма графитных включений, они становятся более крупными и разветвленными, что ухудшает термическую стойкость стали. Введение в сталь кальция и магния (0,01-0,2 мас. 7 каждого) обеспечивает получение шаровидного и компактного графита. Их совместное применение является более эффективным.Кальций предварительно связываетдемодификаторы, облегчает магниювзаимодействие с углеродом и обеспечивает большую эффективность процесса модифицирования и сфероидизации.Кроме того, уменьшается расход магния и снижается пироэффект. При использовании этих элементов в количествах менее 0,01 мас. % не проявляется модифицирующее влияние, а приболее 0,2 мас. % увеличивается загрязненность неметаллическими включениями, а также возникает эффект цеглобуляризации,Применение алюминия в количестве0,02-0,2 мас, 7 и бора 0,005001 мас, % способствует измельчению зерна, увеличению диснерснойструктуры, повьппению сопротивленияизносу,Бор увеличивает прокаливаемостьматериала и способствует измельчениюграфитовых включений, Наиболее эффективно проявляется его влияние приодновременном раскислении металлаалюминием, Введение алюминия, крометого, повышает число центров графитизации.Содержание бора до 0,005 мас, %практически не оказывает влияния наФормирование избыточной карбиднойфазы, а слецовательно, не изменяетуровня тверцости, Содержание его более 0,01 мас. % приводит к поттвттениюкрупных карбидных включений с лет ебуритом, что ухудшает термическую выносливость материала.3 11094Применение алюминия в количестве менее 0,02 мас. 7. недостаточно для раскисления и увеличения центров кристаллизации, измельчения зерна в стали. Содержание алюминия свыше 0,2 мас. 7 значительно увеличивает загрязненность неметаллическими включениями, ухудшает уровень прочности и пластичности и не изменяет число центров графитизации. 10Для определения прочностных, пластических характеристик и термИческой выносливости предлагаемой стали выплавляют 5 составов: три из них соответствуют граничным и оптимальному значениям входящих в состав компонентов, два - вне предлагаемых пределов.Для обеспечения сопоставительного анализа с известной сталью отливают также состав, соответствующий составу известной стали с оптимальнымсоотношением компонентов.Выплавку производят в 200-килограммовой индукционной печи с кислой 25 футеровкой,В табл. 1 приведен химическийсостав отлитых плавок; в табл . 2 - уровень свойств.Анализ свойств и структуры показал, что максимальный уровень свойствимеют отливки 2,3 и 4, состав которых соответствует составу предлагаемой стали. Сталь (отливка 1), в коб 5 4торой компоненты взяты в количестве ниже предлагаемьж пределов, не имеет в структуре включений графита, а уровень твердости (213 НВ) недостаточен для надежной работы прокатных валков в условиях износа.В отливке 5, химический состав которой превышает верхний предел со-. держания компонентов в предлагаемой стали, имеются графитные включения, отличающиеся большим разбросом размеров по сравнению с отливками 2,3 и 4 (20-60 и 10-30 мкм соответственно), Кроме того, в структуре имеется карбидная фаза в виде грубой цементитной сетки по границе зерен, что уменьшает термическую стойкость материала (число циклов до разрушения не превышает 105).Сталь (отливка 6), отлитая в соответствии с составом известной стали, имеет более низкие прочностные свой-. ства и термическую выносливость. Повышение прочностных свойств и термостойкости уменьшает поломки валков на 252, сокращает простои станов и время на перевалки валков (на 125 ч), что облегчает труд обслуживающего персонала, увеличивает производительность станов на 0,757.Предлагаемая сталь может использоваться в литом состоянии и послеповерхностного упрочнения.