Сталь

ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) заявлено 1 21 031 (2 )3344674/22-.02 И) М. Кл,з с присоединением заявки Нов, С 22 С 38/58 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54 ) СТАЛЬ Изобретение относится к металлургии, а именно к низколегированным литым сталям для тяжелонагруженных деталей, работающих при низких температурах.Известна сталь 1), содержащая вес,Ъ:Углерод Ок 08 016Марганец 0,40-1,25Кремний Ок 20-0142Никель 1 80-2 20Медь гю 20-гг 50Ванадий 008"015Алюминий 0,02-0,08Кальций Окооб-ОкогМолибден Ок 15-Оф 25По крайней мере один элемент, выбранный из группыНиобий Ок 02-0 04Церий Оу 08;Ою 15Железо ОстальноеЭта сталь обладает комплексом свойств, позволяющим использовать ее при изготовлении деталей для работы при пониженных температурах. Она обладает хорошей свариваемостью и стойкостью против атмосферной корро.зии. Однако уровень ее свойств ока.эывается в ряде случаев недостаточным, особенно при изготовлении ответственных деталей, работающих при низких температурах в условиях циклического нагружения.Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности и достигаемому результату является сталь 2), содержащая, вес.Ъ:Углерод 0,12-0,25Марганец Оф 7-1160Кремний 0,2-0 70Хром 0,1-0,35Ванадий Ою 04-Ою 20Алюминий О,О 15-О,О 8Медо О,15-0,60 Никель 0,15-0,50Кальций 0 ю 006-Ою 10Азот Ою 005-0,03Железо ОстальноеУказанная сталь удовлетворяет требованиям по технологичности и комплексу прочностных и пластических свойств, однако при изготовлении из нее литых деталей, работающих в условиях циклического нагружения при нихких температурах, выявляется недостаточная сопротивляемость ее к об- ЗО разованию и распространению хрупкихтрещин. Это связано с наличием значительного количества остРоугольныхнитридов алюминия, являющихся инициаторами усталостных трещин, а такжесульфидов марганца и железа, вызываю-,щих хрупкое разрушение,Целью изобретения является повышение сопротивления хрупкому разрушению и хладостойкости.Поставленная цель достигается тем,то сталь, содержащая углерод, марга- онец, кремний, хром, ванадий, йикель,медь, алюминий, кальций, азот и железо, дополнительно содержит барий ицирконий при следующем соотношениикомпонентов, вес.: 35Углерод0,04-0,16Марганец 0,7-1,60Кремний 0,2-0,70Хром 0,1-0,80Ванадий 0,04-0,25Никель 0,03-0,30Медь 0,03-0,30Алюминий 0,02-0,055Кальций 0,0005-0,01Азот 0,005-о,03Барий 0,001-0,01Цирконий 0,0005-0,03Железо ОстальноеСодержание серы и фосфора в сталипредлагаемого состава ограничиваетсяверхним пределом 0,05, так как прибольшем их содержании вредное влияние на свойства стали Ие удаетсянейтрализовать даже при совместномвведении кальция, бария и циркония.35Металл выплавляли в индукционных печах подействующим технологическим инструкциям, В качестве шихтовой заготовки использовали армко-железо. Легирующие элементы и элементы-раскис 40 лители вводили в виде ферросплавов, а также силикокальция и, силикобария. Окончательное раскисление и ввод в еталь алюминия, кальция, бария и циркония проводили из расчета ос" таточного их количества в стали на верхнем, среднем и нижнем уровнях состава.Механические свойства сталей, химсостав которых приведен в таблице, определяли на образцах, вырезанных из треф по ГОСТ 977-75. Режим терми-. ческоГ: обработки - нормализация 920 Се 4 ч, охлаждение на воздухе. Для определения эффективного коэф",фициента концентрации напряженийК и коэффициента чувствительностик концентраторам напряженийпро"водили. испытания на многоцикловуюусталость. Испытания проводили на образцах круглого профиля по ГОСТ2860-65 по схеме чистого изгиба симметричным циклом на машине МУИ"6000на базе 10 циклов с частотой 2700цикл/мин,Энергоемкость разрушения (КСТ) определяли на ударных образцах с предва"рительно нанесенной усталостной трещиной по ГОСТ 9454-78. Порог хладноломкости (Т) определяли по наличию в изломе ударных .образцов 50волокнистой составляющей.Для определения склонности сталик хрупкому разрушению определяли такую характеристику, как критическийкоэффициент интенсивности напряжений, который описывает поле напряжений в вершине трещины в момент начала ее развития, т,е. в началехрупкого разрушения. Указанная характеристика определяет работоспособность тела с трещиной (например,с трещиной усталости).Испытания для определения критического коэффициента интенсивности напряжений проводили на испытательноймашине ИНСТРОН согласно ГОСТ 7855-68и 9651-73. Испытывались образцы навнецентренное растяжение с трещиной усталости.Как видно из таблицы, у предлагаемой стали по сравнению с известнойна 25 повышается критический коэффициент интенсивности напряжений(К), на 10-20 снижается эффективный коэффициент концентрации напряжений (К), на 10-20 снижается коэффициент чувствительности к концентраторам напряжений (с), По сравнению с известной у предлагаемойстали в два раза увеличивается энергоемкость разрушения образца с усталостной трещиной (КСТ). Порог хладноломкости (Т Бо) снижается от +5 ОС(у известной) до -33 еС (у стали предлагаемого состава).Ориентировочный расчет показывает,что экономический эффект от внедрения стали составит 540 тыс.руб. вгод.998573 формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 503933, кл. С 22 С 38/00, 1975. 2, Авторское свидетельство СССР Р 519491, кл. С 22 С 38/00, 1974.Состайитель С.ДеркачеваТехред Е.Харитончик Корректор А.ференц Редактор О.Половка Заказ 1383/48 Тираж б 25 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, никель, медь, алюминий, кальций, азот и же лезо, о т л и ч а ю щ а я с я тем что, с целью повышения сопротивления хрупкому разрушению и хладостойкости, она дополнительно содержит барий и цирконий при следующем соот. 10 ношении компонентов, вес.Ъ:Углерод 0,04-0,1 бМарганец 0,7-1,6Кремний О, 2-0,7Хром 0,1-0,8 15 ВанадийНикельМедьАлюминийКальцийАзотБарийЦирконийЖелезо О, 04-0, 250,03-0,30,03-0,30,02-0,0550,0005-0,010,005-0,030,001-0,010,0005-0,03Остальное