Сталь

) (11) 51)5 С 22 С 38/58 ОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН(56) АвторскоеМ 1447926, кл юл; М 23 "физики прочно ирского отделуль, Е,В,Миро Н,Тимофеев 821(088,8) свидетельство С 22 С 38/58,ти и материания АН СССР ова, Ю.Л,НоСССР988. д АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретенйе относится к металлургии, а именно к нержавеющим сталям, работающим в условиях абразивного и гидроабразивного износа и значительного нагружения.Целью изобретения является повышение пластичности при сохранении износостойкости и прочности.Сталь имеет следующий химический состав, мас. ф;Углерод . 0,1-0,7 Кремний0,3 - 2,0 Хром 7-20Азот 0,6 - .1,0 Марганец 11-20 Никель 0,01-7,0 Ванадий 1-4Ниобий 0,01 - 0,048 Титан 0,01-0,045 Цирконий 0,01 - 0,07 Железо Остальное 8 качестве примесей сталь может содержать серу, фосфор до 0,1 мас каждого.(57) Иэобретенйе относится к области металлургии, в частности к литейной нержавеющей стали, используемой для литья деталей, подвергаемых ударному воздействию и интенсивному изнашиванию. Целью изобретения является повышение пластич.ности при сохранении изностойкости ипрочности. Сталь содержит компоненты при следую 1 цем соотношении, мас,: углерод 0,1 - 0,7, кремний 0,3-2,0, хром 7 - 20, азот . 0,6-1,0, марганец 11-20, никель 0,01-7,0, ванадий 1-4, ниобий 0,01-0,045, титан 0,01- 0,045, цирконий 0.01-0,07 железо остальное. 2 табл. Оптимальное сочетание легирующих элементов обуславливает следующий механизм кристаллизации, являющийся Б ответственным за сочетание оптимальных прочностных, пластических и прочих фи- а зико-механических свойств, На базе введенных в расплав сильнейших карбидо- ф нитридообразователей несколько выше ликвидуса в расплаве образуется множество оксикарбо-нитридов разлйчной стехиометрии коллоидальной дисперсности. 8 Ю силу высокого кристаллографического сход- СР ства с решеткой твердого раствора эти соединения играют роль активных центров кристаллизации, расположенных в расплаве за счет энтропийного фактора в виде ква- а зимодулированной структуры. Указанные факторы, а также существенное переохлажение расплава обеспечивают высокую скорость кристаллизации, при этом сужается интервал критических температур,Оптимальное содержание этих компонентов дает высокую прочность и износосгойкость по механизму дисперсионногоупрочнения, а также обеспечивает высокуюпластичность, так как все включения локализуются внутри зерен и границы остаютсячистыми. Обеспечиваются высокая изотроп ность свойств и минимальное количество концентраторов напряжений,Отклонение их содержания от предла-.гаемого либо не обеспечивает эффекта модифицирования (менее 0.030 в сумме), либо 10приводит к охрупчиванию (более 0,160),При содержании углерода менее 0,1;уменьшается износостойкость в связи суменьшением упрочняющей фазы, При содержании углерода более 0,700 происходит 15охрупчивание структуры - снижается пластичность, падает сопротивление износа,Введение кремния до 0,3 не имеетсущественного влияния на свойства стали,а концентрация свыше 2,0 снижает вязкость твердого раствора, способствует графитизации, что снижает прочность стали,относительный износ,При содержании марганца менее 1100в структуре стали появляются охрупчивэющие составляющие на базе а -фазы, пластичность заметно падает. Концентрацияданного элемента свыше 200 также охрупчивает сталь и снижает сопротивление износу. 30При содержании хрома менее 70 образуется карбид типа МзС рост которого определяется закономерностями ростацементита, что способствует образованиюхрупкой, непрочной структуры сплава, Увеличение концентрации хрома свыше 200способствует образованию метастабильного карбида типа М 2 зС 6, который впоследствии распадается на карбиды М 7 Сз и МзС, врезультате чего снова происходит процесс 40разупрочнения, охрупчивания сплава,При содержании М менее 0,01 ф егоположительного воздействия на свойствастали не ощущается. При превышении содержания выше 770 существенно возрастает стоимость сплава без ощутимогоизменения физико-механических характеристик,Оптимальная концентрация ванадияпри наличии в стали более сильных карбидо-нитридообразователей (Т 1, ИК Лг) выбрана из следующих соображений: так как большая часть ванадия вытесняется в твердый раствор из карбонитридов, верхний предел взят 40, так как превышение его приводит к тому, что избыточная часть ванадия образует карбонитриды, которые локализуются вблизи границ зерен, что приводит к потере пластичности стали. Снижение концентрации ванадия ниже 10 Д заметно уменьшает упрочнение твердого раствора и ведет к потере износостойкости.Составы сталей приведены в табл. 1, П р и м е р. Выплавку проводят в индукционной пятидесятикилограммовой печи. В качестве шихтовых материалов используют стальной и чугунный лом, ферросилиций, феррохром, ферромарганец, никель, ферросплавы одного из элементов Уа и Уа групп (циркония, титана, ниобия) или модифици-, рующие смеси типа "МС". Ферросплавы первых трех элементов и никель загружаются в печь, остальное в ковш,В табл. 2 приведены физико-механические характеристики предлагаемой и известной сталей.Анализ характеристик предлагаемой и известной сталей показывает, что предлагаемая сталь (табл, 2, плавки 1 - 3) имеет повышенную пластичность при сохранении показателей прочности и износостойкости,Производство стали не требует дополнительных капитальных вложений, так как серийная технология практически не изменяется.Формула изобретения Сталь, содержащая углерод, кремний, хром, азот, марганец, никель, ванадий, ниобий, титан, цирконий, железо. о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения пластичности при сохранении износостойкости и прочности, она содержит компоненты при следующем соотношении, мэс.0:Углерод 0,1-0,7 Кремний 0,3-2.0Хром 7-20Азот 0,6 - 1,0 Марганец 11-20Никель 0,01 - 7,0 Ванадий 1 - 4Ниобий 0,01 - 0,045 Титан 0,01 - 0,045 Цирконий 0,01 - 0,07 Железо ОстальноеЗаказ 2263 Тираж, Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин