Сталь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 172318 51)5 С 22 С 38/ БРЕТЕНИ Изобретение о лургии, в частнос железа, точнее к свариваемым стал нено в машиност других областях на Известны тастали, имеющие внентов углерод,никель, молибдентан, бор,кже никел качестве ос кремний, м , ванадий,содержащие овных компорганец, азот, люминий, тиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(46) 30.03.92. Бюл, М 1271) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им,И.П.бардина и Орска-Халиловский металлургический комбинат(57) Изобретение относится к металлургии,точнее к экономнолегированным свариваетносится к черной металти к сплавам на основе экономнолегированным ям, и может быть приме- роении, строительстве и родного хозяйства. Известны стали, в состав которых в качестве основных элементов входит углерод, кремний, марганец, молибден, ванадий, алюминий.Недостатком этих сталей является относительно невысокий уровень прочностных свойств,мым сталям, и может быть применено в машиностроении, строительстве и других областях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение прочности, пластичности, хладостойкости и ударной вязкости, Сталь дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас,%, углерод 0,08 - 0,17; кремний 0,2 - 0,6; марганец 0,5 - 1,2;,хром 0,5 - 1,0; молибден 0,2 - 0,7; никель 1,3 - 1,8; ванадий 0,03-0,10; алюминий 0,02 - 0,08; ниобий 0,02-0,06; азот 0,010 - 0,020; кобальт 0,03-0,3; медь 0,4-1,0; железо остальное, причем сумма (никель + кобальт) = 1,5-1,9, С целью повышения пластичности, хладостойкости и вязкости сталь дополнительно содержит лантан и кальций, мас.%: лантан 0,002 - 0,03; кальций 0,001 - 0,02, причем сумма ванадий + молибден + кобальт й- лантан + кальций) = 0,5-0,90. П римен ение стали позволяет снизить металлоемкость на 20%, увеличить срок службы изделий в 1,5 раза, сократить ремонты. 1 з.п,ф-лы, 2 табл. По уровню механических свойств эти стали приближаются к предлагаемой, однако они имеют недостаточную прочность, вязкость и хладостойкость.Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к поедлагаемой является сталь, содержащая мас,%;Углерод 0,09-0,15 .Кремний 0,2-0,5 Марганец 0,8 - .1,2 Хром 0,5 - 1,0 Молибден 0,3-0,6 Никель 1,1 - 1,6 Ванадий 0,05 - 0,1 Алюминий 0,04-0;1 Ниобий 0,02-0,1 Азот 0,015-0,03 Кобальт 0,01 - 0,2 Железо Остальное В термоулучшенном состоянии сталь имеет следующие механические свойства:Предел текучести, кгс/мм 78-80 Предел прочности, кгс/мм 87-,80 Относительное удлинение,14-15 Ударная вязкость притемпературе минус70 С кгсм/см 65 Недостатком этой стали является низкая прочность, вязкость, сопротивляемость хрупкому разрушению при отрицательных температурах. Кроме того, эта сталь имеет склонность к образованию хрупких трещин, что обусловлено выделением крупных нитридных фаз алюминия в связи с повышенным содержанием алюминия в стали. Выход годного при производстве такой стали вследствие повышенной запороченности проката с дефектами типа трещины составляет около 70%. Цель изобретения - повышение прочности, вязкости, пластичности и хладостойкости.Поставленная цель достигается тем, что в сталь, содержащую углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, молибден, алюминий, ниобий, азот, кобальт, железо, дополнительно введена медь при следующем соотношении компонентов, мас,%:Углерод 0,08 - 0,17 Кремний 0,2-0,6Марганец 0,5-1,2 Хром 0,5 - 1,0Молибден 0,2-0,7 Никель 1,3-1,8Ванадий 0,03-0,10 Алюминий 0,02 - 0,08 Ниобий 0,02 - 0,06 Азот 0,010 - 0,020 Кобальт 0,03-0,3 Медь 0,4-1,0Железо Остальное причем сумма (никель + кобальт) =. 1,5-1,9.При этом с целью повышения пластичности, хладостойкости и ударной вязкости сталь дополнительно содержит лантвн и кальций, мас,; Лантан 0,002 - 0,03Кальций 0,001 - 0,02причем сумма элементов(Ч+ Мо +Со+1 а++ Са) = 0,50-0,90.5 Предлагаемая сталь после закалки и отпуска имеет следующие механические свойства:Предел прочности, ов, Н/мм 980Предел текучести, сю 2, Н/мм 88010 Относительное удлинение, д о 14Ударная вязкостьКСЧ 7 е, Дж/см 49Нижние пределы основных легирующихэлементов(С, 81, Мп, Сг, Ч, А 1, й 1, Со, МЬ, й,15 Мо) обеспечивают минимум требуемойпрочности ( ов 980 Н/мм ). Увеличение содержания в стали этих элементов выше верхних пределов приводит к снижениювязкости из-за снижения пластичности, ухудшает свариваемость.Так, углерод в пределах 0,08-0,17% выбран с целью достижения необходимойпрочности и удовлетворительной свариваемости стали.Кремний в пределах 0,2-0,6% выбран сцелью получения высокой прочности безснижения пластичности.Марганец в пределах 0,5 - 1,2% выбранс целью обеспечения вязкости и прочности,Хром в пределах 0,5 - 1,0 выбран сцелью достижения необходимой прочностии вязкости стали,Молибден в пределах 0,2 - 0,7 овыбранс целью повышения сопротивления стали к35 отпускной хрупкости, разупрочнения сталипри сварке и повышения прочности.Никель в пределах 1,3-1,8% и кобальт0,03 - 0,3% выбраны с целью повышения сопротивления стали хрупкому разрушений,40 повышения прочности и вязкости стали.Ванадий в пределах 0,03 - 0,10 выбраны с целью повышения прочности разупрочнению при отпуске.Алюминий в пределах 0,02 - 0,08 вы 45 бран для повышения вязкости стали.Ниобий в пределах 0,02-0,06 овыбранс целью повышения прочности и хладостойкости стали,Азот в пределах 0,010-0,020% выбран с50 целью повышения прочности,За счет введения в сталь кальция и лантана достигается увеличение вязкости стали,%так как эти элементы способствуют уменьшению степени ликвации таких легирующих эле 55 ментов, как кремний, марганец, углерод, чтовызывает повышение однородности структуры. Кроме того, лантан и кальций способствуют глобуляризации неметаллическихвключений, что приводит к уменьшению напряжений вокруг них и к дополнительномуповышению вязкости стали.Введение в сталь кальция более КО 2%и лантана более 0,030% приводит к загрязнению стали и ухудшает свойства.Введение кальция менее 0,001% недостаточно для достижения эффекта увеличения однородности структуры.При сумме содержания (никель и кобальт) менее 1,5% падает прочность стали инедостаточна вязкость и хладостойкость.Содержание суммы легирования (Ю + Со),более 1,9% нерационально и приводит кповышению пластических свойств стали.Содержание меди в пределах 0,4 - 1,0 о является наиболее оптимальным с цельюповышения прочности и вязкости.Содержание меди ниже 0,4 не влияетна прочность, а содержание меди выше 1 вызывает охрупчивание стали за счет диаперсионного твердения и большой брак поповерхностным дефектам,Комплексное легирование стали ванадием, молибденом, кобальтом, лантаном икальцием необходимо с целью повышениявязкости, хладостойкости, а также снижения разупрочнения при сварке, Оптимальное содержание этих элементов в суммедолжно быть в пределах 0,50-0,90. Содержание этих элементов ниже нижнего предела не оказывает существенного вияния наповышение вязкости и хладостойкости, асодержание их выше указанного пределаприводит к понижению вязкости и хладостойкости и загрязнению стали неметаллическими включениями.Сталь выплавляли в индукционной печиоткрытой выплавкой с разливкой на трислитка.В табл. 1 приведен химический составпредлагаемой и известной сталей,Слитки ковали на сутунки размером 45 х100 х 250 мм и прокатывали на лист толщиной 20мм на стане горячей прокатки. Листы подвергали термической обработке в электропечах, закалку листов осуществляли в бакес водой. После закалки производили отпуск при 600-650 С. Иэ листов вырезали образцы на растяжение и ударную вязкость. Образцы вырезали поперек направленияпрокатки,5 В табл. 2 приведены результаты механических испытаний образцов, Испытание нарастяжение производили по ГОСТ 1497 - 81,определение ударной вязкости - по ГОСТ9454-78.10 Как видно иэ полученных данных предлагаемая сталь по сравнению с известнойимеет более высокую. прочность, пластичность, хладостойкость, вязкость,Экономический эффект от применения15 предлагаемой стали в энергетическом машиностроении составляет 250 тыс, руб.Формула изобретения1. Сталь, содержащая углерод, кремний,марганец, хром, молибден, никель, ванадий,20 алюминий, ниобий, азот, кобальт, железо, о тличающаясятем,что,сцельюповышения прочности, она дополнительно содержит медь при следующем соотношениикомпонентов, мас.%:25 Углерод 0,08 - 0,17Кремний 0,2 - 0,6Марганец 0,5 - 1,2Хром 0,5 - 1,0Молибден 0,2-0,730 Никель 1,3 - 1,8Ванадий 0,03-0,10Алюминий0,02 - 0,08Ниобий 0,02 - 0,06Азот 0,010 - 0,02035 Кобальт 0,03 - 0,3Медь 0,4 - 1,0Железо Остальноепричем сумма (никель+ кобальт) = 1,5 - 1,9.2. Сталь, по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я40 тем, что, с целью повышения пластичности,хладостойкости и ударной вязкости, она дополнительно содержит лантан, кальций,мас.%:Лантан 0,002 - 0,0345 Кальций 0,001-0,02причем сумма (ванадий + молибден + кобальт+ лантан + кальций) = 0,50-0,90.1 1 11 1 1 1 13 11 11 1 1 1 1 1 3 3ла раеФьае 11 1 Ч оаФ ФЪ ФО ф оЦЪ о ФЧ а Фоь с о о1 1 1 О С а аа В о о 3а. ФЪ р о во о а о ЧМ о о о оФ, а В ао о о а чФо ос ао а р М ь ь СФоеС ФОь а а о оо ал аа ео о О ФО ф фФьО С 3 О М В ФОЪ О О Со Фо ЦЪ ьса в а с в а о о р о а о 131 1 1 1 11 1 1 1 1 3 1 13 3 3 13 1 1 11 1 1 1 1 1 3 1111 1 1 1 1 1 1 1 11 1 3 1 1 1 1 11 М а а о Ч аь С 3 ФО Сь а а В ь а ЦЪь С 3 а1 О 1723186 ТабЛица 2,Составитель О,НикольскийТехред М.Моргентал Корректор О.Ципле; Редактор М,Петрова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1045 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 475