Сталь

Союз Советских Социалистических Республик(5 22) Заявлено 20,09, присоединением з 2821790/22 38/50 Государствеккый комСССРпо делам изобретеи открытий(71 Заявител нститут 54) СТ я к чернои меь использоотливок из моикелевой ста- механическими ин ыеменных маш ающих при в различных ивают из высок которым поских свойств енные требования рмостойкости,содержащая тер.Ъ.УглеродХромНикельКремнийМарганеАзот 0,025 0,035 стально меющаяерожи- примелей мав усФосфор Железо Однако повышенну ванию, обнением пр шин и мех известная с стойкость адает огран изготовлен низмов, рабаль,науг ченным и дет тающи Изобретение относитсталлургии и может бытвано при производстведифицированной хромонли с высокими физикосвойствами.Многие детали соври оборудования, работсоких температурах инапряжениях, изготавлколегированных сталеймимо высоких механичепредъявляются определпо жаростойкости и теИзвестна сталь 11 ем литья АН Украинской С ловиях термоциклических нагрузок,из-за пониженной термостойкости.Склонность известной стали к растрескиванию объясняется тем, что образующиеся сульфиды располагаются по границам аустенитного зерна, значительно ослабляют межзеренную связь и в результате быстрого нагрева и охлажения приводят к появлению трещин по границам зерен.Цель изобретения - повышениемостойкости стали.Для достижения указанной целипредлагаемая сталь, содержащая углерод, хром, никель, кремний, марганец и железо, дополнительно содержит цирконий, гафний, церий, магний и кальций при следующем соотношении компонентов, вес,Ъ:Углерод 0,16-0,30 Хром 17(8-28,1 Никель 17,24-22,14 Марганец 2, 52-5, 53 Кремний . 0,80-1,25 Гафний 0,10-0,15 Цирконий 0,08-0,20 Церий 0,01-0,08 Магний 0,001-0,01 Кальций 0,003-0,015 ЗОЖелезоОстальноебО Сталь может содержать примеси,вес.%;Сера До 0,025Фосфор До 0,035Повышение содержания углерода нстали выше нерхнего предела приводитк повышению высокотемпературнойкоррозии и эрозии по границам зерен, способствующих образованию трещин.Нижнее содержание углерода опре 10деляется тем обстоятельством, чтопри более низком его содержании ненаблюдается значительного повышениятермостойкости стали. Помимо этогодля выплавки стали требуется чистаяшихта, что в производственных условиях трудно достижимо.Хром является легирующим элементом, стабилизирующим аустентнуюметаллическую основу стали,Никель - одним из основных легирующих элементон, способствующихаустенизации металлической основыстали, повышающих физико-механические, эксплуатационные свойства стали, особенно жаростойкость и термостойкость.Марганец является сильнейшим стабилизатором аустентной металлической основы, превосходящей действиеникеля почти в два раза. Помимочастичной замены никеля, как легирующего элемента, марганец способствует повышению термостойкости ижаростойкости стали, повышает сопротивляемость стали к науглероживанию при эксплуатации литых деталей вн среде печей газовой цементации.Однако при содержании марганца, превышающем верхний предел, он способствует образованию сложных карбидныхвключений по границам зерен, Нижнее 40содержание марганца в стали определяется тем обстоятельством, что егодальнейшее понижение в составе стали не оказывает положительного влияния на ее термостойкость и жаростойкость.Кремний повышает сопротивляемостьстали к науглерожинанию и ее термостойкость. При повышении содержания кремния выше верхнего пределакремний приводит к повышению ликвации по границам зерен, что приводит к охрупчиванию стали.Гафний обладает высокой реакционной способностью к сере, кислороду, азоту, В модифицированной стали гафний связывает серу в соединение типа Н 11 ГеС 5, обладающее повышенной дЕформируемостью, Сталь, содержащая гафний, обладает повышеннойтермостойкостью за счет снижениясодержания н ней серы, Нижнее содержание гафния в стали определяетсятем обстоятельством, что сталь должна содержать свыше 0,1 этого элемента, так как при более низком его 65 содержании н стали не образуя.тся карбосульфиды гафния. Ограничение содержания гафния по верхнему пределу связано с тем, что с дальнейшим повышением содержания гафния н сульфидах и деформируемость значительно снижается,Кальций является сильнейшим раскислителем стали, Он способствует глубокому обессериванию, Верхнее содержание кальция в стали определяется пределом ее растворимости в металгической матрице, Нижнее содержание кальция определяется тем обстоятельством, что при более низком содержании кальций не оказывает своего эффективного влияния на раскисление стали.Церий в значительной степени нейтрализует вредное влияние на термостойкость таких элементов как свинец, висмут и т.д. Помимо этого церий является рафинирующим элементом. Его десульфирующая способность в значительной степени занисит от времени выдержки жидкого металла перед разливкой. Верхний предел по содержанию церия в стали определяется пределом его растворимости в высоколегированной металлической основе. При содержании церия ниже нижнего предела церий практически не оказынает влияния на термостойкость стали.Цирконий в стали способствует измельчению сернистых нключений,образованию стойких карбидов и нитридов, повышает прокалинаемость стали, а также улучшает еежидкогекучесть. Цирконий способствует более равномерному распределению сернистых включений по объему металла, распределению их в значительной степени внутри зерен, а не по границам зерен. Ограничение содержания циркония по нижнему пределу обуслонлено пределом растноримости циркония в твердом растворе легированной стали. При содержании циркония ниже нижнего предела он влияет в основном только на нрокаливаемость стали и не способствует измельчвнию сернистых включений. Ограничение содержания циркония по верхнему пределу обусловлено высокой Растворимостью в жидком металле образующихся при раскислении стали окислов циркония. При содержании циркония выше верхнего предела окислы циркония выпадают н значительном количестве по границам зерен при кристаллизации стали, снижая ее ударную вязкость.Магний является интенсивным рафинирующим элементом, способствующим глубокой дегазации кристаллизации стали со значительным переохлаждением, что положительно сказывается.на ее механических и служебных свойствах. Верхнее содержание магния встали определяется пределом егорастворимости в металлической высоколегированной основе стали. Нижний предел содержания магния в стали определяется тем, что.при содержании магния ниже нижнего предела магний не оказывает своего положительного влияния на переохлаждение стали.Химический состав стали четырех плавок приведен в табл. 1, механические свойства - в табл. 2.С,таль 67,1 31,5 40 31,3 40 31,7 40 18,1 45 Известная 68,3 17,9 45 68,0 18,4 45 21,2 69,7 33,4 45 32,9 45 45 Предлагаемая 69,4 21,5 21,7 33,4 45 70,0 61,0 30,0 45 55 29,.9 45 55 19,2 19,0 60,3 60,8 19,3 29,4 45 55 22,9 22,6 35,1 50 55 35,0 50 55 35,0 50 55 70,3 69,8 69,5 23,1 формула изобретения Составитель Л. СуязоваРедактор И. Николайчук. ТехредЕ. ГаврилешкоКорректор С Номада Заказ 3945/80 Тираж 681 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Испытания на термостойкость проводятся на образцах 10 х 1010 мм, вырезанных из нижней части трефовидной пробы. Количество кубиков составляет 3 шт. из каждой плавки. Термостойкость стали определяют путем многократной заливки кубиков указанного размера. после нагрева их до 1200+100 С в течение 5 мин и охлаждение в ноде. Термостойкость образца выражается числом циклон переменных нагревов до появления первых трещин.Из полученных результатов следует, что термостойкость предлагаемой стали в 1,29-1,31 раза выше термостойкости известной стали. Сталь, содержащая углерод, хром,никель, кремний, марганец и желе-. зо, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения термостойкости, она дополнительно содержит кальций, магний, гафний, цирконий,церий при следующем соотношении ком 40 понентов, вес.%:Углерод Оу 16-0,30Хром 17,80-28,10Никель . 14,24-22,14Марганец 2,52-5,5345 реми" 0,80-1,25Гафний 0,10-0,15Цирконий Оу 08-0,20Церий 0,01-0,08Магний 0,001-0,01Кальций 0,003-0,015Железо ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе.1. Авторское свидетельство СССР55 9 177080, кл. С 22 С 38/58, 1966.