Сталь

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет С 22 С 38/50 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения С.Н. Примеров, В.Д. Краля, А.А. Щейко, В.Г. Горенко,; И.Д. Синельников и С.Н,Бобраков Институт проблем литья АН Украинской ССР(54) СТАЛЬ 15 25 Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к разработке высокопрочных сталей для отливок различного назначе 5 ния.Известны литейные и кованые конструкционные стали марок 15 Л, 20 Л, 25 Л, 20 Г 1 ФЛ, 30 ХНМЛ, применяемые для изготовления отливок машин и механизмов. Поэтому к ним предъявляются непрерывно повышающиеся требования по механическим и эксплуатационным.свойствам, особенно,по пластичности и ударной вязкости 1. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является сталь (2), содержащая в вес.%:углерод 0,26-0,4Марганец 0,8-1,6Кремний 0,2-0,6Хром 0,2-0,45Алюминий 0,02-0,08Азот 0,01-0,025 Никель 0,1-0,45Ванадий 0,04-0 ф 2 титан 0,015-0,04Кальций 0,005-0,08 Железо Остальное Эта сталь имеет следующие механические свойства:Предел прочности, кг/мм70Предел текучести, кг/мм 55Относительноеудлинение, %Относительноесужение Ъ 29Ударная вязкость, кгм/см 4,5Существенными недостатками этой стали являются крупнозернистая структура, относительно низкие прокаливаемость и механические свойства, особенно пластичносТь н ударная вязкость.Цель изобретения - повышение прокаливаемости, механических свойств, особенно пластичности и ударной вязкости. Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод,марганец, кремний, хром, алюминия, азот, никель, ванадий, титан, кальций и железо, дополнительно содержит ниобий и редкоземельные металлы (РЗМ) при следующем соотношении компонентов,в вес.Ъ:Углерод 0,26-0,4Марганец 0,8-1,6Кремний 0,2-0,6Хром 0,2-0,5Алюминий 0,01-0,05Азот 0,01-0,025Никель 0,1-0,5Ванадий 0,05-0,12Титан 0,01-0,05Кальций 0,005-0,05Ниобий 0,01-0,15Редкоземельные металлы 0,005-0,08Железо ОстальноеДополнительное введение в состав стали ниобия связано с его дополнительным влиянием на прочность за 15 счет упрочнения стали в результате дисперсного твердения. При этом ниобий препятствует развитию столбчатой дендритной и первичной 1,аустенитной) структуры стали. Более эффективное 20 влияние на структуру стали оказывают РЗМ. Как модификаторы 2-ого рода, РЗМ тормозят рост дендритов и способ- ствуют получению мелкозернистой структуры, Особенно важным является одновременное введение в сталь РЗМ, кальция и алюминия, так как в этом случае образуются многофазные неметаллические включения глобулярной, почти круглой формы, обладающие меньшим удельным весом, Это способствует З 0 их более полному удалению из расплава, а оставшиеся равномерным фоном" перераспределяются в металле, что сопровождается очищением границы зерен от вредных примесей. 35Все эти факторы обеспечивают повышение прокаливаемости стали и-ее механических свойств, особенно пластичности и ударной вязкости..Металл, выплавляли в 300 кг индук( ционных плечах методом переплава. Раскисление в печи проводили ферромарганцем и Феррокремнием по расчету. При фракционной разливке стали обрабатывали добавками лигатуры, Химические свойства выплавленных опытных сталей приведены в табл. 1.Все выплавленные составы стали заливались в опытные формы, изготовленные по выплавляемым моделям, с заготовкамиИз заготовок после закалки в воде от 860 фС и отпуске при 650 С изготавливались образцы на разрыв и ударную вязкость, результаты приведены в табл, 2,Как видно из табл. 2 механические свойства предлагаемой стали превосходят показатели по сравнению с известной сталью. Если прочностные свойства улучшаются не так заметно, то удлинение и сужение соответственно повышаются с 15 до 18,3 в 21,4 и с 29 до 35,9-38,7, что составляет повышение в среднем на 33 и на 40. Ударная вязкость повышается с 4 5 до 5,4 кгм/см , т.е. на 24.РПовышение механических свойств стали объясняется измельчением ее структуры. Например, плотность и дисперсность дендритной структуры предлагаемой стали увеличивается почти в 2 и 1,5 раза, соответственно, одновременно снижаются длина и ширина дендритов. В табл. 3 приведена характеристика дендритной структуры.Иэ табл, 3 также следует, чтопредлагаемая сталь характеризуетсяболее высокой прокаливаемостью,которую определяли по торцовой пробе.Такнапример, глубина прокаливаемостистали составляет 12,3-12,7 мм, в товремя как эта характеристика в известной стали составляет 9,5 мм.Таким образом, предлагаемая стальпревосходит известную по всем исследуемым свойствам и характеристикам,Это позволяет рекомендовать ее длширокого промышленного внедрения приизготовлении отливок различного назначения.Ожидаемый экономический эффектот внедрения стали составит около4 тыс.руб. в год за счет повышениякачества и долговечности отливокв 1,3-1,4 раза, пластичности и ударной вязкости стали на 38-24 и прокаливаемости на 25,,2 12,7 ф 0,15 Формула изобретен 0,01-0,020,1-0,50,05-0,120,01-0,050,005-0,00 01-0 15 45аргазот,итбм,анияолни- емельошежащая углерод, м ом, алюминий, а титан, кальций ч а ю щ а я с я ышения прокалив войств, она доп ниобий и редкоз следующем соотн в вес.Ъ: О,26-0,4 0,8-1,6 0,2-0,6 0,2-0,5 0,01-0,05ВНЙИПИ Заказ 10127/38 Тираж 684 Подписное илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Сталь, содернец, кремний, хрникель, ванадий,железо, о т л ичто, с целью пови механических стельно содержитные металлы принии компонентов,углеродМарганецКремнийХромАлюминий Азот 5НикельВанадийТитанКальций 5НиобийРРедкоземельные металлы 0,005-0,08Железо ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. ГОСТ 977-75 Отливки из конструкционной легированной стали. Общиетребования.2. Авторское свидетельство СССР9 469765, кл. С 22 С 38/50, 1975,