Сплав для раскисления и легирования стали

Изобретение относится к че:пойметаллургии, в частности к разработке состава сплава дпя одновременногораскисления и легирования сталиЦЕль изобретения - повышение5механических свойств ударной вязкости, прокаливаемости и абразивнойизноеостойкости сталиПредлагаемый сплав содержит, мас.7.:ОКремний 35-50Марганец 15-25Апюминий 5-10Кальций 0,5-5Магний 0,3-2 5Пир коний 3-15Медь 0,2-3Железо ОстальноеВыбор количественного соотношения компонентов обусловлен следующим, 20При установлении состава сплававзята ориентация на создание такогокомплексного сплава, диапазон использования которого в производстве сталишироким и не предназначается для обработки какой-нибудь одной маркистали,Современнье требования, предъявляемые к комплексным сплавам для раскисления и легирования сталей, базируются на достижении максимальнойстепени очищения металла от продуктов раскисления, на получении благоприятной формы и характера распределения неметаллических включений35оставшихся в металле.Наиболее технологически и эконо".мически эффективным является углетермический способ производствамногокомпонентных сплавов. Углетермический процесспозволяет снизить содержание кремния в сплаве до 35-507,чем обеспечивается возможность регулирования количества присаживаемого в сталь предпагаемого сплава вболее широких пределах. Вместе с тем45углетермический способ, регламенти"руя содержание в сплаве кремния в количестве 35-50 , одновременно обуславливает и необходимость поддержания отношения кремния к марганцу впределах 2-3, поскольку уменьшениеэтого отношения приводит к интенсивному образованию легкоплавкого шлакового расплава и тем самым к понижениютемпературы в реакционной зоне печи,снижению степени восстановлениятрудновосстанавливаемых окислов,повышенного расхода электроэнергии и получению сплава, не соответствующего расчетному, Следовательно, содержание в сплаве должно находится впределах 15-251,Наличие в сплаве 5 в 07. алюминияодновременно с раскислением способствует измельчению зерна в результатеобразования мелкодисперсных нитридов алюминия, которые благоприятновлияют на увеличение механическихсвойств стали и особенно ее ударнойвязкости. 1 ри его содержании менее5% не обеспечивается достаточнаяэффективность сплава из - за сниженияего раскислительной способности, Присодержании алюминия свьпде 1 И понижается удельный, вес лигатуры н повьплается ее окисляемость на воздухе иугар при использовании, что снижаеттехнико-экономические показателипроизводства стали,Кальций в количестве 0,5-5,0%благоприятно влияет на равномерностьраспределения неметаллических включений в стали, что приводит к однородности структуры стали и тем самымобеспечивает повьпдение ее пластическихи ударных свойств при сохранениидостигнутых прочностных характеристик,При содержании кальция менее 0,57не обеспечивается однородность структуры стали, что отрицательно влияетна комплекс механических свойств стали. Увеличение соДержания кальция выше 5 . нецелесообразно ввиду отсутствия возрастания эффективности еговоздействия на сталь.Магний, присутствующий и сплавев количестве 0,3-2,0% оказывает наметапл десульфирующее воздействие,выражающееся как в удалении серы изметалла, так в изменении формы сульфидов и более равномерного и распределении в объеме металла. Указанноеприводит к повьпдению пластичностистали.При содержании в сплаве магния менее 0,3 . не обеспечивается удалениесеры из металла и пластические свойства стали ухудшаются. Увеличениемагния в сплаве больше 2% связаноФс технологическими затруднениямии экономически не выгодно.При определении содержания цирковия в сплаве принимается во вниманиеего существенное влияние на формуи распределение в метапле нитридови карбонитридов, что непосредствен 13975но связано с протеканием аустенитного превращения и механическими характеристиками стали, Присутствие в сплаве с указанным соотношением компонентов 3-15% циркония позволит5 обеспечить 0,01-0,04% остаточного циркония в стали, что способствуетувеличению прокалинаемости и механических свойств стали, Содержание 1 О же циркония менее 3% не обеспечивает указанного остаточного содержания его в стали и прокалинаемость понижается. При содержании н сплаве. более 15% циркония в стали увеличивает- ТБ ся количество и размер дисперсных частиц (нитриды,. карбонитриды), вследствие чего ударная вязкость и прокалив ае мо ст ь ухудш ают ся,Ввод в сплав 0,2-3,0% меди повыша ет износостойкость и прокаливаемость обрабатываемой стали. Как известно реальные поверхности стальных изделий имеют сложный рельеф, характери" . зующийся шероховатостью и волнис-тостью, При трении таких поверхностей имеет место дискретное касание шероховатых тел и как следствие этого возникновение отдельных фрикционных связей, определяющих процесс изнашивания.Обработка стали сплавом с указанным содержанием меди приводит к образованию медистой прослойки, которая плотно и прочно сцеплена с мелкодисперсными частицами стали и поверхностями зерен. Указанная медистая пленка не окисляется и способна к многократной пластической деформации без разрушения. Такая пленка унеличинает пло щадь фактического контакта, способствует равномерному распределению нагрузки, что резко уменьшает износ. Кроме того, указанное количество меди уменьшает искаженность кристалли ческой решетки, при этом термодинаьаческая устойчивость системы повышается, что сопровождается торможением распада аустенита и увеличением прокаливаемости. . 80При содержании меди в сплаве менее .0,2% образующаяся медистая прослойка не достаточна для защиты контактирующей поверхности и износостойкость стали снижается. Увеличение содержания меди. в сплаве больше 3% приводит к накоплению меди под слоем окислов, при горячей обработке давленией она внедряется в границы между зернаС 4ми и тем самым вызывает образование понерхнсстных трещин.Таким образом, одновременное присутствие в сплаве кремния, марганца алюминия, ЩЗМ, циркония и меди н указанных количествах, обеспечивает высокую прокаливаемость, износостойкость и комплекс механических свойствст али.П р и м е р. Технологический процесс получения предлагаемого сплава основан на восстановлении углеродом в рудноэлектропечи окислов кремния, маргайца, алюминия, кальция, циркония.В качестве шихтовых материалов для получения сплава используют кварцит, марганецсодержащее сырье (марганцевый концентрат 1 .с, шлак у /РеМп), циркониевый концентрат, ткибульский уголь, коксик, стальную и медную стружку Учитывая специфику получения, предлагаемый сплав н виде примесей содержит,7,: фосфор 0,02-0,25 и углерод 0,2-0,6.Химический состав полученных сплавон принеден н табл.1.В 1 О кг индукционной печи полученные сплавы используют в качестве рас",кислителей и легирующих дпя сталимарки 35 Г 2.Раскисление как предлагаемым, таки известным сплавом проводятся одинаковым их количеством 6 г/кг стапи.Полученные образцы подвергают испытаниям после термообработки (закалка 950 С масло + отпуск 200 С, воздух)Результаты испытаний приведены втабл.2,Из приведенных данных табл.2,следует, что предлагаемый сплав в сраннении с известным обеспечивает повышение механических свойств (6, Ь.,д, , ая) стали в среднем на 10,1,174, 11,1, 5,8 и 33,8 (отн.),соответственно и увеличение прокаливаемости в 1,2 раза и абразивной износостойкости в 1,19 раза.Формула изобретенияСплав для раскисления и легирования стали, содержащий кремний, марганец, алюминий, кальций, магний, цирконий и железо, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения механических свойств, ударной11397529 Таблица 1 Содержание компонентов, мас,7. Ь. 1.. ". Сплав Яд МпКгтз ( Си ) Ге Предл аг аемый 1 35,0 25 О 5 О О 50 2 00 15,0 3,00 Остальное 2 42,5 3 50,0 20,0 7,5 2,8 1,15 9,0 15,0 10,0 50 0,30 .3,0 3,0 1,О 1,1 0,5 9,0 1,60 0,20 -ффИзвестный 40,0 1 О УТаблица 2 Прокали-, Абразивваемостьная износо стойкость,потерявесаобразна,Механические свойства Сплав 1Ьт ьДк м ГПа ГПа Предлагаемый 51,5 0,91 7,7 О 3 39,0 10 З 52,0 1,1 8,8 10 37,8 1049,5 0,84 7,0 10 41,0 10-з 48,2 0,71 6,0 О 47,0 1 О 079 14,30,84 15,7,099 Известный 0,89 0,69 13,5 Составитель Н.ШепитькоТехред Л.Сердюкова Редактор Н.Бобкова Корректор С. Черни Заказ 2569/28 Тираж 594 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, 1 аушская наб д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вязкости, прокаливаемости и абразивной износостойкости стали, он дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.З:Кремний 35-50Марганец 5-25 АлюминийКальцийМагнийЦирконийМедьЖелезо 5-10 0,5-5,0 0,3-2,0 3-15 0,2-3,0 Остальное