Сплав для легирования стали

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 01) 504 С 22 С 35/О ОБРЕТЕН ТОРСНОМУ ЕТЕЛЬСТ 54) (57) СПЛАВ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ,ержаший ванадий, марганец, кремхром, углерод, азот и железо, т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с елью получения высокого содержания зота в литом состоянии, а также поышения степени усвоения легирующих лементов в стали, он содержит компоенты в следующем соотношении, мас.7:Ванадий 35,1-55,0Марганец 0,5-40,0Кремний 0,5-14,00,01-5,00,01-0,491:0 - 3,9Остальное(56) Авторское свидетельство СССРФ 638626, кл. С 22 С 35/00, 1978.Авторское свидетельство СССРФ 246861, кл. С 22 С 35/00, 1979. сод ниГ ХромУглеродАзот1:елезо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов ванадийсодержащих сплавов для легирования стали.Целью изобретения является получение высокого содержания азота в сплаве в литом состоянии, а также повышение степени усвоения легирующих элементов в стали.По сравнению с известным в предла О гаемом сплаве интервалы значений углерода и кремния сужены, отсутствует алюминий, содержание ванадия выше, а углерода ниже.Предложенное соотношение ингреди ентов обусловливает высокую нитридообразующую способность сплава, что позволяет насыщать его азотом путем продувки газообразным,а отом исходного сплава в жидком состоянии и по О лучить азотсодержащий сплав в литом виде. Аэотирование сплава в жидком виде упрощает аппаратурное оформление процесса азотирования.Готовый продукт представляет со бой литой компактный материал.Сплавы данного состава (безазотистые) выплавляют в 50 кг: электродуговой печи силикотермическим восста: новлением элементов из шихты, вклю- , ЗО чающей техническую пятиокись ванадия, окись хрома, металлический марганец, кристаллический кремний, железную стружку (марки ИЖ) и известь.Жидкий металл продувают в футерованных изложницах через пористое днище азотом в процессе охлаждения сплава от температуры разливки 1760- 1780 С до полной кристаллизации слитока, 40Составы полученных сплавов приведены в табл,1. Для сравнение получены сплавы 1,2 и 3, взятые в качестве известных, и сплавы 4 и 8, у которых соотношение компонентов выходит за укаэанные пределы, Сплавы 1 и 2 получены путем предварительного.измельчения до Фракции -0,2 мм и последующего твердофазного насыщения их азотом при 200 С. Сплавы 3-8 полученыопутем жидкофазного насьпцения азотом,Наиболее благоприятное влияние на степень насьпцения сплава азотом оказывает ванадий, затем марганец и хром. Углерод, кремний и алюминий, снижают нитридообразующую способность сплава, Верхний предел по со-держанию азота в сплаве может быть достигнут при максимальном содержаниив нем ванадия и минимальном углероде (сплав 9),В известных сплавах (1,2 и 3)требуемая концентрация азота может быть достигнута только путем твердофазногонасыщения. Готовый продукт прн этомв процессе насыщения азотом не спекается и представляет собой порошкообразный материал Фракции -0,2 мм.При этом в литом азотированномсплаве известного состава (сплав 3),а также сплаве 4 не может быть достигнута требуемая концентрация азота и она составляет всего 0,47 длясплава 3 и 0,5% для сплава 4. Этообстоятельство не позволяет использовать указанные сплавы для легирования стали.Таким образом, предложенный сплав(5-8) в отличие от известного можетбыть изготовлен в питом виде и представляет собой компактный материалплотностью 6,8-7,2 гсм и с т.пл.1380-1460 С, который при легировании стали погружается в металл,Пределы содержания указанных компонентов найдены опытным путем и являются, оптимальными.Прн: содержании ванадия менее 35,17нитридообраэующая способность сплаварезко снижается и требуемое количество азота не может быть достигнутопутем жидкофазного насыщения; При содержании ванадия более 557. сплав становится тугоплавким и утрачивает жидкоподвижность, что затрудняет егоьпродувку, не позволяет получать однородный по составу металл и неизбежно приводит к снижению степени усвоения легирующих элементов в процессе легирования,Присутствие марганца в сплаве в указанных пределах необходимо как с точки зрения легирования стали марганцем, так и защиты ванадия от окисления, так как марганец в присутствии кремния является хореам раскислителем. Кроме того, марганец в значительной степени повышает нитридообразующую способность сплава, однако при содержании марганца в сплаве выше 40% снижается активность ванадия, при этом концентрация марганца в стали становится вьппе допустимой.;Кремний при содержании его в сплаве в количестве 0,5-15,0% значительно снижает угар ванадия при легирова 1222700нии, кроме того, придает сплаву хрупкость.и понижает температуру плавления.Высокое содержание кремния в сплаве (более 157) нежелательно ввидуснижения активности азота. Снижениеконцентрации кремния в сплаве менее0,57, приводит к повышенному угару ванадия при легировании,. Углерод в указанных пределах оказывает полезное действие, повышаяхрупкость сплава и снижая температуру плавления. Однако содержаниеего в количестве 0,5 Х и более недопустимо ввиду резкого снижения концентрации азота в сплаве. Кроме того,сужается область применения сплававвиду ограниченного содержания углерода в стали. Снижение концентрации углерода в сплаве менее 0,012 нецелесообразно ввиду уменьшения хрупкости сплава и потери жидкоподвижности, а также ввиду технологических трудностей получеРноя такого сплава.При исследовании усвоения легирующих элементов полученных сплавов в процессе легирования ими азотсодержащей стали марки 14 ГССАФ (трубнаясталь для газопроводов в северномисполнении) выявлено, что с понижением содержания азота в сплаве егоусвояемость в стали возрастает(табл.2).При содержании азота в сплаве ме; нее 17 не достигается требуемая его кон центрация в стали, в связи с этимсплавы 3 и 4 не использованы для ле гирования данной марки стали.Как видно из табл.2, усвояемостьванадия и других элементов в процессе легирования стали значительно выше при использовании предложенногосплава в сравнении с известным.Таким образом, использование изобретения позволяет упростить технологию 2 О получение сплава (может бытьполученпутем жидкофазного насыщения сплаваазотом), улучшить его технологическиесвойства (компактный азотсодержащийванадиевый сплав, получают в литом д 5 виде, при легировании стали погружается в металл), а также повыситьстепень усвоения легируюших элементов.