Лигатура

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 4 С 22 С 35/О Т СССРОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ ВСЕСЯй=:КДй П ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ титут еви ургии ом и изоб ти и(57) Изобретение относится к металли может быть использовано в литейсталеплавильном производстве. Цельретения - повышение хладостойко ЯО 1411350 А 1 ударно-абразивной износостойкости стали. Для достижения указанной цели сплав содержит марганец, кремний, хром, углерод, титан, ванадий, азот, ниобий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.о,": марганец 40 - 70; кремний 1 - 3; хром 4,0 - 9,0; углерод 0,15 - 3,0; титан 0,3 - 3,5; ванадий 0,5 - 2,5; азот 0,7 - 3,0; ниобий 0,4 - 4,0; железо остальное. Изменение содержания в лигатуре марганца, кремния и ванадия, а также соотношений легирующих элементов обеспечили повышение хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости обрабатываемой стали, а именно ударной вязкости при 230 К в 2,1 - 2,5 раза, ударной вязкости при 210 К в 2,4 - 3,0 раза, относительного износа в 1,1 в 1,25 раза. 2 табл.Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок, работающих в условиях ударно-абразивного износа при понижен ных температурах,Цель изобретения - повышение хладо стойкости и ударно-абразивной износостойкости стали.Предлагаемая лигатура содержит вана, дий, кремний, марганец, хром, титан, угле; род, азот, ниобий и железо при следующем Осоотношении компонентов, мас.Я:Марганец 40 - 70Кремний 1 - 3Хром 4 - 9Углерод 0,15 - 3,00 Титан 0,6 - 3,5 Ванадий 0,52,5 Азот 0,7-3,0 Ниобий 0,4-4,0 Железо Остальное Повышение содержания в сплаве марганца с 5 - 25 до 40 - 70 мас,о" способствует получению в обрабатываемой стали струк туры, характеризующейся высокой пластич ностью и ударнои вязкостью, в том числе ию; при отрицательных температурах. Понижение содержания кремния с 5 - 30 до 0,1 -25 2 мас.о; благоприятно сказывается на структуре обрабатываемой стали.Повышение содержания в сплаве марганца до 40 - 70 мас.о" существенно меняет характер воздействия лигатуры и входящих в нее элементов на обрабатываемую сталь.Комплексное воздействие элементов в предлагаемом соотношении способствует образованию такой структуры стали, которая обес, печивает сочетание высокой прочности и вязкости стали, в том числе и при отрицательных температурах. Повышенное содер-жание марганца способствует получению стабильной зустенитной структуры, устойчивой при больших отрицательных температурах, Так как основу лигатуры составляет марганец, азот содержится в ней в значи гельной мере в твердом растворе. При обработке стали предлагаемой лигатурой значительная часть азота остается в твердом растворе, стабилизируя аустенит и благоприятно сказываясь на его прочностных и пластических свойствах. Той же цели способствует повышенное содержание азота в лигатуре и значительно меньшее содержание кремния.Понижение содержания кремния до 1,0 - 3,0 мас. Я благоприятно сказывается на структуре обрабатываемой стали, приводит к полному растворению карбидов и кзрбидонитридов при термообработке, повышению вязкости свойств стали при отрицательных температурах, увеличению ударно-абразивной стойкости отливок.55Снижение верхнего предела содержания углерода до 3 мас.о 4, а также нижнего предела до 0,15 мас.о", несколько уменьшает количество карбидов в структуре, что способствует повышению вязкости и снижению порога хладноломкости стали. Повышение пределов содержания титана до 0,6 - 3,5 мас. Я вызывает образование мелко- дисперсных китридов и карбонитридов титана, служащих как центрами первичной кристаллизации, так и упрочнителями аустенитного зерна против абразивного истирания, что способствует улучшению износостойкости.Небольшие количества ванадия существенно увеличивают начальную твердость стали, что снижает абразивный износ в первый период эксплуатации до получения отливкой достаточного наклепа под действием ударных нагрузок. Однако с повышением содержания ванадия существенно снижается ударная вязкость, в том числе и при отрицательных температурах, тогда как твердость существенно не растет. Поэтому содержание ванадия в лигатуре уменьшено до 0,5 - 2 5 мас УоВведение в сталь с помощью предлагаемой лигатуры определенного соотношения марганца, кремния и ванадия в сочетании с присутствием ниобия и азота способствует образованию комплексного модификатора, что в сочетании с предлагаемыми интервалами содержания других элементов в лигатуре приводит к существенному улучшению хладостойкости и износостойкости обрабатываемой стали. Структура стали, обработанной предлагаемой лигатурой, характеризуется мелкозернистым строением, чистымк границами и наличием мелкодисперсных китридов и карбонитридов, равномерно распределенных по объему аустенитного зерна.Лигатуру предлагаемого и известного составов получают сплавлением компонентов в плазменно-индукционной печи. В качестве шихты используют марганец металлический, ферромарганец, феррохром, ферровакадий, феррониобий, ферротитан и газообразный азот. Составы известкой и предлагаемой лигатур приведены в табл. 1. В качестве примеси лигатура содержит до 0,35 Я фосфора и до 0,05 Я серы,Известную и предлагаемую лигатуры используют для обработки стали следующего химического состава, мас,о 4: С 0,40 - 0,45; Мп 2,5 - 3,2; % 0,20 - 0,30; 8 до 0,02, Р до 0,02, выплавленной в электропечи.В разливочный ковш вводят жидкую лигатуру с температурой 1580 - 1600 К в количестве 1;8 к объему расплава углеродистой стали, выпускаемого при температуре800 - 1850 К. После 2 - 5 минуТной выдержки сталь разливают, заливая пробы на механические испытания, Из проб вырезают стандартные образцы, содеркакие основных элементов определяют химическим методом. Проводят испытания образцов стали на растяжение. Испытания на ударную вязкость проводят ка призматических образцах ти411350 1 О формула изобретения Таблица 1 Содержание компонентовь мас, 7 Состав чигатуры Мп 81 Сг С Т Ч И ИЪ Ре 1(известный) 10,0 13,0 6,0 2,0 1,6 13 0,5 Остальное 0,4 1,0 9 О О 15 3 5 О 5 3 О 2 70 3 40 4 55 3,0 4,0 3,0 0,6 2,5 0,7 4,0 2,0 6,5 14 2,2 1,5 1 ь 8 2,3 32,0 4,0 2,0 4,5 0,3 3,5 0,3 6,0 0,10 75 0,411 4 ь 5 Оь 2 5 ьО Оь 2 пас размерами 10 Х 10 Х 55 и надрезом посередине глубиной 2 мм и радиусом 1 мм, Испытания на твердость проводят по Бринелю. Полученные образцы предварительно подвергают закалке с температуры 1400 К в воду. После закалки получают чисто аустенитную структуру с включениями мелко- дисперсных нитридов и карбонитридов по объему зерна. Балл зерна 5 - 6. Для моделирования условий ударно-абразивного износа испытания образцов стали, обработанной сплавом известного и предлагаемого барабанов: диаметр 200 мм, длина 320 мм. Мельница совершает 32 об./мин. В каждый барабан загружают 1 О кг стальных шаров (НКС 50) диаметром 50 мм, щебень гранитный 6 кг и испытываемые образцы размером 10 к, 10 К 25 мм. Оценку износостойкости стали проводят по величине относительного износа. За эталон принят образец стали, обработанный лигатурой известного состава. Оценку хладостойкости проводят по величине ударной вязкости, измеренной на образцах, предварительно охлажденных до 230 К и 210 К. Свойства сталей, обработанных известным и предлагаемым сплавами, приведены в табл. 2 Изменение содержания в лигатуре марганца, кремния и ванадия, а также соотношений легирующих элементов обеспечивают повышение хладостойкости и ударно- абразивной износостойкости обрабатываемой стали, а именно ударной вязкости при 230 К в 2,1 - 2,5 раза, ударной вязкости при 210 К в 2,4 - 3,0 раза, относительного износа в 1,1 - 1,25 раза. Лигатура, содержащая ванадий, кремний, марганец, хром, титан, углерод, азот, ниобий и железо, отличающаяся тем, что, 15 с целью повышения хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости стали, она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:Марганец 40 - 70 Кремний 1 - 3 20 Хром 4 - 9Углерод 0,15 - 3,00 Титан 0,6 - 3,5 Ванадий 0,5 - 2,5 Азот 0,7 - 3,0 Ниобии 0,4 - 4,0 Железо Остальное.1411350 Механические свойства стали Ударно-абразивныйизнос, 7. остав игаКСЧ при КСЧ при КСЧ при 293 КФ 230 Кэ 210 Кэ кДж/м 2 кДж/м 2 кДж/м 2 уры 30 0 1 0 400 0 67 21 1980 28 2400 34 3100 19 1050 14 1000 750 0,79 100 0 25 100 800 0,6 850 630 950 645 39 360 480 СоставительТехред И. Ве Тираж 594 митета СССР Ж - 35, Рауское предпрн А, Бармыковрес Корректор С. ЧерниПодписноепо делам изобретений и открытиишская наб., д, 415тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор Н, ЯцолаЗаказ 3622/25ВНИИПИ Государственного к113035, МоскваПроизводственно-полиграфич б,МУа МПа 7. 00 720 3 Таблица 2