Сплав для легирования стали

(2 ивок -абр аботающи нного из л зобретенино и В 46нологиче аст(7 з и ос т Н т 7 пл И.Га кеви род 3 азот угл 1-4 жел пре сит А.Н (537-3, в 3- 6-5, 4 1 538048,54) СПЛАВ57). Изобрургии и м в 4я в сится к металспользовано абл. СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ МУ СВИДЕТЕЛЬ 4093525/31-0209,07.8615,12.87. БюлБелорусский теим. С.М.Киро,А,Свидуновичербицкий и В,В9. 13-198 (088торское свид4, кл, С 22торское свидеткл. С 22ДЛЯ ЛЕГИетение отожет быть и я является повышеич ст , ударной вязкости итойкости стали. Предложенныйсодержит мас.Е: марганец 55-6; титан 0,3-3; кремний0,3-4,5; ванадий 0,5-4,0остальное. Использованиеженного сплава позволяет повтносительное удлинение стали3 раза, относительное суже3,5 раза, ударную вязкость1 раза, относительный изноэатвердевания сталей со значительнымколичеством марганца, Одновременнованадий и растворенный, не связанныйв нитриды, азот являются .в расплавеповерхностно"активными веществами,Они тормозят рост зародышей кристаллизации и тем самым способствуют измельчению зерна и вовлечению в процесс затвердевания подавляющего большинства нитридов титана. Это обуслов-.ливает получение в микроструктуремелкого зерна с включениями нитридов,распределенных равномерно по его объему.При термообработке полученной стали (900-1100 С) растворенный азоти ванадий образуют мелкодисперсныенитриды ванадия, которые вводят искажения в кристаллическую решетку,способствуютувеличению наклепываемости стали в процессе работы и увеличению износостойкости,Упомянутые эффекты наиболее полно проявляются при соотношении нитридообразующих элементов (титан+ванадий) к азоту, равном 0,8-14, Еслизто соотношение ниже 0,8, то затрудняется процесс первичного и вторичного нитридообразования, что ведетк росту зерна и падению пластическиххарактеристик обрабатываемой стали,При увеличении "соотношения выше 14возникают хрупкие интерметаллическиесоединения, снижающие ударную вязкость обрабатываемой стали, Кроме того, неоправданно увеличивается количество дорогостоящих элементов всплаве и его стоимость,Структура стали, обработаннойпредлагаемой лигатурой, характеризу- .ется мелкодисперсным строением,очень тонкими и чистыми границамизерен и наличием большого"количествамелких нитридов и карбонитрндов,равномерно распределенных в основе зерна. Образованием такой структуры стали при обработке предлагаемой лигатурой и обуславливает повышение износостойкости, пластичности и ударнойвязкости стали. 20 135932Изобретение относится к литейно"му производству и может быть использовано для получения отливок, работающих в условиях ударно"абразивноБго износа,Целью изобретения является повышение пластичности, ударной вязкостиизносостойкости стали,Сплав для легирования содержит, 10мас.%:Марганец 55-80Кремний 1-4Титан 0,3-3Азот 0,3"4,5 15Углерод З-ЬВанадий 0,5-1Железо ОстальноеПри этом соотношение суммы нитридообразующих элементов ванадия ититана к азоту равно 0,8"14.Повышение содержания в сплавемарганца до 55-80% и углерода до3-6% способствует получению в обрабатываемой стали чистоаустенитной 25структуры, характеризующейся высокойпластичностью и ударной вязкостью.Упрочнение матрицы углеродом, образующим раствор внедрения, повышает износостойкость. Снижение верхнего пре. р 0дела содержания кремния с 10 до 4%благоприятно сказывается на структуре обрабатываемой стали, приводит кболее полному растворению карбидовпри термообработке и повышению пластических свойств стали. Повышениенижнего предела содержания кремнияс 0,2 до 1% обусловлено необходимостью образования хорошо раскисленнойстали, 40Дополнительное введение в составсплава ванадия и изменение пределовсодержания в нем титана и азота необходимо для образования комплексного модификатора азот+титан+ванадий 45с оптимальным соотношением компонентов. Образование комплексного модификатора в сочетании с предложеннымиинтервалами содержания марганца, углерода и кремния в сплаве приводитк появлению новых эффектов, обеспечивающих существенное улучшение показателей механических свойств и износостойкости обрабатываемой стали.Титан и азот, входящие в составсплава, образуют мелкодисперсныенитриды титана, служащие центрамипервичной, кристаллизации и устраняющие транскристаллизационный характер П р и м е р. Сплавы предлагаемого и исходного составов получали сплавлением компонентов в плазменно-индукционной печи. В качестве шихты использовали ферромарганец ФМн 78 и ФМн 1,5 (ГОСТ 4755-70), ферротитан Ти 1, ТИ 2 (ГОСТ 4761-67), ферровд3 , 1359326надий ВД 1 (ГОСТ 4760-49) и газооб- сразный азот (ГОСТ 9293-74).Составы известного и предлагаемо- кго сплавов приведены в табл.1,л 5Для получения лигатуры состава 3(табл.1) в плазменно-индукционной печи расплавляли 4,2 кг ферромарганцаФМн 78 и 2,5 кг ФМн 1,5, добавлялив расплав 0,33-0,37 кг дробленого 0ферротитана и 0,25-0,30 кг дробленого феррованадия, Сразу после добавления в расплав ферротитана и феррованадия проводили его насьпцение азотом с помощью низкотемпературнойплазмы, генерируемой плазмотрономПД.Остальные составы лигатур, приведенные в табл,1, получали аналогично. 20Полученные сплавы, составы которых приведены в табл.1, использовалипри производстве высокомарганцевистой стали (ТУ 48-22-98-83). В электропечи получали углеродистую сталь 25следующего состава, постоянного длявсех случаев, мас,Х: С 0,38-0,42;Мп 2,8-3,0; Яд 0,20-0,22; Б до 0,02;Р до 0,02. В разливочный ковш вводили в жидком виде соответствующие З 0сплавы в количестве 1:8 к объему расплава углеродистой стали, После 2-5 минутной выдержки сталь разливали,Сталь перед испытаниями подвергалитермической обработке закалкой с температуры 1150 С в воду, После закалки получали аустенитную структуру свключениями мелкодисперсных нитридови карбонитридов титана и ванадия воснове зерна. Балл зерна 5-6,40При определении механическихсвойств стали использовали стандартные методы, Пробы брали по ГОСТ 977-75,от пробных брусков типа У 1, которыеотливали в сухие песчаные формы. Испытания на растяжение проводили поГОСТ 1497-73 на цилиндрических образцах диаметром 10 мм с расчетной длиной 5 Ъ мм. Определение ударной вязкости проводили по ГОСТ 9454-78 на д 0образцах типа 1 при нормальной температуре. Механические свойства проверяли на двух образцах при испытании на растяжение и на трех образцахпри определении на ударную вязкость. 55Среднее арифметическое результатовопытов принимали за окончательныйрезультат. Определяли предел текучести, временное сопротивление, отноительное удлинение после разрыва,тносительное сужение, ударную вязость, Измерение твердости проводии по Бринелю (ГОСТ 9012-59).Для моделирования условий ударно-абразивного износа испытания образцов стали, обработанной лигатуройизвестного и предлагаемого соста"вов, проводили в шаровой мельнице.Внутренние размеры барабанов: диаметр 200 мм, длина 320 мм. Мельница совершает 32 оборота в 1 мин,В каждый барабан загружали 10 кгстальных шаров (НКС 50) диаметром50 мм, щебень гранитный 6 кг и испытываемые образцы размером 10 х 10 хх 25 мм. Оценка износостойкости стали характеризовалась величиной относительного износа. За эталон принят образец стали, обработанный лигатурой известного состава.Свойства стали, обработаннойизвестным и предлагаемым сплавами,приведены в табл,2,Добавка в легирующий сплав вана дия и соответствующее изменение соотношения марганца, углерода, титана и кремния обеспечили повышениепластических характеристик обрабатываемой стали, а именно относительного удлинения в.2,7-3,3 раза, относительного сужения в 3-3,5 раза,Ударная вязкость повысилась в 4,65, 1 раза, относительный износ в1, 4-1, 6 раза,Структура стали, обработаннойпредлагаемой лигатурой, характеризуется мелкодисперсным строением, оченьтонкими и чистыми границами зерени наличием очень твердых частиц нитридов и карбонитридов, равномернораспределенных в основе аустеннтного зерна,Таким образом, использование предлагаемой лигатуры обеспечивает увеличение пластичности, ударной вязкости, повьппение наклепываемости об.работанной стали и ее сопротивлениеабразивному воздействию, что позволяет получить значительньп экономический эффект. Формула изобретения 1. Сплав для легирования стали,содержащий марганец, кремний, титан,азот, углерод и железо, о т л и -чающий с я тем, что, с целью0,3-4,53-60,5-4Остальное АзотУглеродВанадийЖелезо2. Сплав по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что отношение суммы ванадия и титана к азоту равно 0,8-14,ф 10 Таблица 1 55-80 1-4 0,3-3Содержание, мас,% Состав лигатуры 1(Ч+Т)7РеИ Т 1. 5,0 1,3 1,4 17 ОстальИзвестный ное Предлагаемый 80 55 67 Таблица 2 Сплав для легирования стали Механические свойства стали ОтносительныйКСБ, износКДж/м стали,%Х ф 9 т41МПа МПа % 650 10 11 620 1 110 ИзвестныйПредлаг аемый 900 650 27 30 3100 0,69 880 640 30 32 2800 0,77 ВНИИПИ Заказ 6117/27 Тираж 605 Подписное Произв-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 1359326 повышения пластичности, ударной вязкости и износостойкости стали, он дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас,%:МарганецКремнийТиган 3 1 0,3 4 1,7 2,5 0,2 4,5 3,5 0,5 950 680 33 890 630 11 810 560 13 4 5 0 5 0 8 То же 0,3 4 14 То же 2,4 2,3 1,70,2 4,5 23,55 0,3 0,75 35 3200 0,63 14 18000,93 15 850 0,91