Сталь

Сею а СоевтскиаСоциалистическихРвспубпик ОП ИСАНИЕИЗОВРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 865956(22) Зая влеио 11,01,80 (21) 2893322/22-02с присоединением заявки РЙав дакает изобрвтеииЯ и атармтий(54) СТАЛЬ 0,36 - 0,6 0,4 - О,8 0,4 - 0,8 12-140,05 - 0,20 Изобретение относится к металлургии, а именно к сталелитейному производству, в честности к изысканию коррознонностойких сталей, обладающих при высокой твердости повышенным уровнем литейных и механических свойств.Известны хромистые стали 1 Х 13 Л, 2 Х 1 ЗЛ, 2 Х 13 Л, Х 25 ТЛ 11,Указанные марки стали применяются, в осповном, для изготовления отливок, работающих 10 в агрессивных средах, и поэтому имеют повышенное содержание хрома, В связи с этим они характеризуются неудовлетворительной жидкотекучестью и крупнокристаллической струк. турой,Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является сталь 12, содержащая, вес.%:Углерод 0,36 - 0,45Кремний Не более 0,8 Марганец Не более 0,3 Хром 12-14 Железо Остальное Примеси серы Не более 0,025Примеси фосфора Не более 0,03.Существенными недостатками известной стали являются относительно невысокая твердость, коррозионная стойкость, литейные и механические свойства, особенно пластичность и ударная вязкость, Это снижает качество н надежность изготовленных из нее режущих, мери. тельных и хирургических инструментов, пружин, пластин, клапанов н других деталей,Цель изобретения - повышение твердости, коррозионной стойкости, комплекса литейных н механических свойств.1 оставленная цель достигается тем, что сталь содержащая углерод, кремний, марганец, хром и железо, дополнительно содержит ниобий, анюмнний, титан, кальций и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес,%:УглеродКремнийМарганецХромНиобий865956 4него предела крайне нежелательно по причинепоявления чрезмерного количества нитридови оксидов. Последние в этом случае располагаются на границах зерен и резко снижаюткоррозионную стойкость, литейные и механические свойства стали.Введение в состав стали кальция и РЗМ объ.ясняется их исключительно благоприятным влиянием на ее структуру, а также на количество,1 О состав, форму и распределение неметаллических включений. Структура становится болеегомогеиной и мелкозернистой, включения приобретают глобулярную форму и более полюудаляются из расплава, а оставшиеся равномер.но распределяются в стали, что сопровождается очищением границ зерен. При этом: их химическая стойкость повышается. В результатесущественно повышается весь комплекс свойствстали, а именно: жидкотекучесть, коррозиои.ная стойкость и; особенно, пластичность и удар.20ная вязкость. 0,005 - 0,050,005 - 0,10,005 - 0,08 Таблица 1 Содержание химических элементов, вес.%11 11 1 Е 1 С 8 Мп Сг ИЬ А 1 Т Са РЗМ Известная 1. 0,23 0,62 0,58 12,6 Предлагаемая 2. 051 040 066 . 136 007 0102 0005 002 0,06 12 э 8 Оз 12 Оэ 005 Оз 04 001 0,44 0,72 0,57 0,005 3. 0,36 0,64 0,80 12,0 0,05 0,03 0,10,005 0,05 0,48 0,80 0,80 12,4 0,14 0,009 0,06 . 0,04 0,08 Оэ 6 Оэ 72 Оэ 40 1410 Ов 20 0105 Ов 008 Оэ 08 0,007 АлюминийТитанКальцийРедкоземельныеметаллы 0,005 - 0,08Железо ОстальноеВведение в состав стали ннобия связанос его.способностью повышать критические точ.. ки стали, что объясняется образованием терми.чески стойких и труднорастворимых карбидовниобия. Эти карбиды изменяют зерно, препятствуя его росту при высоких температурах.Повышение температуры закалки н низкийотпуск стали.способствует увеличению ее твердости и измельчению структуры при условиисодержания ниобня в пределах 0,05-0,2 вес.%,Меньшее его содержание не оказывает благоприятного влияния на свойства стали, а боль.шее приводит к образованию развитой карбидной сетки на границах зерен, что снижает кор.роэнонную стойкость и, особенно механическиесвойства стали. Введение в сталь ннобня в укаэанных пределах практически не влияет накоррознонную стойкость, литейные и частичномеханические свойства стали.и 25Более существенное влияние на эти свои.ства оказывают малые добавки алюминия, тн.тана, кальция и РЗМ. Алюминий и титан свя.зывают свободный азот в нитрнды, что не толь.ко очищает сталь от свободного азота, но и из.мельчает зерно, что важно, исходя из изотроп. Звности механических свойств, для повышенияпластищюсти н вязкости стали,Остаточное содержание алюминия и титанав стали находится в пределах 0,005 - 0,05 и0,005 - 0,1 вес,% соответственно. Снижение их З 5концентрации не обеспечивает благоприятныхизменений в структуре, а увеличение выше верх 1 Кальций и РЗМ обеспечивают глубокое раскисление и рафинирование стали. Кроме того,онн положительно влияют на свойства стали,как микролегирующие добавки,Оптимальное содержание кальция н РЗМ находится в пределах 0,005-0,8 вес.%. Меньшееих содержание не эффективно, а большее -но причине их высокой раскислительной способ.ности вызывает избыточное образование окис.лов, фаз РЗМ, колониями скапливающихся награницах зерен, что резко снижает свойстваВ табл. 1 представлены химические свойствапредлагаемой стали в зависимости от разпич.ных концентраций дополнительно вводимых компонентов.1Время допоявленияМКК, ч Повыше. Скоростькоррозиии об.разцов,г(м ч Механические свойства ние жид.котекучести, % 6 в,кг(ммНЯС Известная 1. 2,5 0,029 12 18 26 52 38 64 Предлагаемая 42 16 24 4 6 56 43 17 25 4,5 56 4,5 0,018 30 0,017 44 19 26 4,6 57 0,019 68 18 26 4,5 57 0,020 69 17 25 4,4 53 6. 0,018 35 Примечание. Термическая обработка образцов состоит иэ закалки от 1020 С н низкого отпуска при 300 О С. Технология выплавки предлагаемой сталине отличается суйественно от извеетной, Неко торое отличие заключается в модифицированнв стали комплексной лигатурой и введении феррониобия в печь. Добавку лигатуры вводят под струю расплава, что не требует дополнительных технических решений,50Формула изобретения Как видно иэ данных табл, 2, предлагаемая сталь составов 2 - 6 превосходит известную сталь состава по всему комплексу исследуемыхсвойств.Весьма важным является повышение твердости предлагаемой стали иа 4 - 5 ед, НВС. Учитывая, что пластические характеристики и удар. юя вязкость предлагаемой стили выше, чем известной, это имеет существенное значение для повышения качества режущих, мерителвных хирургических инструментов и других деталей, так как обеспечивается необходимое сочетание вязкой сердцевины и высокой твердости в по. верхностном слое. В частности, относительное удлинение и сужение увеличиваются соответственно на 40 - 50 и 30 - 40%, а ударная вязкость возрастает в 1,5 раза. Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром и железо, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения твердости, корз 5 роэионной стойкосш, комплекса литейных имеханических свойств, она дополнительно со.держит ниобий, алюминий, титан, кальций и редкоземельные металлы при следующем соотРношении компонентов, вес,%: 5 865956 бПри этом сталь выплавляют в индукционной в 10%-ном растворе хлористого натрия. Объем печи ЛПЗ. В процессеразливки расплав растворов поддерживают постоянным, произвообрабатывают комплекснои добавкой, содержа.дя через каждые 50 - 70 ч их смену, В каждой щей алюминий, титан, кальций и РЗМ. Ниобий серии плавок параллельно испытывают 3 образ. вводят в печь в виде феррониобия. ца. Одновременно проводят испытание на стой.Все опытные составы стали исследуют на кость против МКК по методу АМ (ГОСТ 6032- твердость, коррозионную стойкость, литейные 58)и механические свойства, Твердость и меха- Из литейных свойств исследуют жндкотекуиические свойства контролируют испытанием честь, как одно иэ наиболее важных свойств, стандартных образцов, изготовленных из клине- о во многом определяющих качество отливок. видных проб, на разрыв и ударную вязкость. Жидкотекучесть стали оценивают по методу ваКоррозионную стойкость оценивают по ско. куумного всасывания путем замеров длины рости коррозии образцов и по склонности ста- заполнения расплавом кварцевой трубки дили к межкристаллитной коррозии (МКК), Ис- аметром 3 мм при разрежении 200 мм рт. ст, пытание на коррозионную стойкость проводят 15 Результаты испытаний приведены в табл. 2,Таблица 2865956 РедкоэемелвныеметаллыЖелеэо Составитель Л. СуяэоааТехред А.Бабинец Корректор У. Пономаренко Редактор Н. Егорова Подписное Заказ 7995/4 Тираж 684ВНИИПИ Государстиенного комитета .СССРпо делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж.35, Рауптская иаб д. 4/5 Филиал ПП 11 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 УглеродКремнийМарганецХромНиобийАлюминийТитанКлвций 0,36-0,60,4-0,80,4-0,812-140,05-0,200,005 - 0,050,005 - 0,10,005 - 0,08 0,005-008 Остальное Источники информации,5 принятые во внимание при экспертиэе. Марочник стали для машиностроения. М., 1965, с, 483. 2. ГОСТ 5632-72, Сталь 4 Х 13.