Сталь

(19) 111 ВСЮ С 2 госУддРственный Комитет Сс по длдм изов етений и отнР СВИДЕТЕЛЬСТВУ И АВТОРСН(71) Институт черной металлургии(56) 1, Сталь 09 Г 2 С. ГОСТ 19282-732, Авторское свидетельство СССР9 865958, кл . С 22 С 38/38, 198 1. барий и железо, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью повьппения пластичности и предела усталостного разрушения в горячекатаном состоянии, она дополнительно содержит бор, азот и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас. 7.;Углерод 0,05-0,15 Марганец 0,2-0,5 Кремний 0,7-2,5Алюминий О, 01-0, 06 Бор 0,0005-0,01 Кальций 0,001-0,015 Барий О, 001-0, 010 Цирконий 0,01-0,05 Азот 0,001-0,01 Железо Остальное0,12 1,3-1, 7 0,5 - 0,8 0,30 0,30 0,30Остапьное Недостатки этой стали - низкие прочность и пластичность склонность 25 к образованию трещин и расслоя, анизотропия механических свойств,Наиболее близка к предлагаемойстали по технологической сущности30и достигаемому эФФекту сталь 1.2 3,содержащая, мас.7.:Углерод 0,07-014Марганец 1,2-2,0Кремний 0,2-0,6Ванадий 0,05 - 0,14Хром 0,01-0, 30Алюминий 0,01-0,06Медь 0,01-0,30Титан 0,01-0,05Кальций 0) 001-0, 018Барий 0,001 - 0,010Редкоземельныеметаллы 09001-01010Железо Остальное45Эта сталь имеет следующие значения механических свойств в горячекатаном состоянии;Предел прочности, кг/мм 56Предел текучести, кг/мм 46Относительное удлинение,Е 22Ударная вязкость на образцахс острым надрезом при -15 С,кгм/см 8Недостаток известной стали - низкая пластичность при температурахгорячей и холодной прокатки, что затрудняет производство горячекатаноголиста малых толщин и холоднокатаного 40 1 1109Изобретение относится к металлургии, конкретнее к конструкционным низколегированным сталям, и может быть исполЬзовано при производстве тонколистового проката для машиностроения, в частности для автомобилестроения.Задачи снижения металлоемкости ,и повышения конструктивной прочности требуют создания новьп марок сталей, 10 сочетающих высокую прочность .и пластичность, экономичных в производстве, технологичных в обработке.Известна сталь 1 1содержащая, мас. %: 15УглеродМарганецКремнийХромНикель 20МедьЖелезо листа, Кроме того, для нее характерны склонность к осевой ликвации, концентрационная и структурная неоднородность проката под влиянием комплеКСа легирующих элементов с сильнойкарбидообразующей способностью(марганец, ванадий, хром, титан) инизкой растворимостью в твердом состоянии (медь). Это приводит к нестабильности механических свойств, снижает предел усталостного разрушения,ухудшает обрабатываемость стали методами штамповки, гибки. Использование в составе стали таких деФицитных элементов как ванадий и марганец ограничивает возможности ее производства,Цель изобретения - повышение пластичности и предела усталостногоразрушения стали в горячекатаномсостоянии.Для достижения поставленной целисталь, содержащая углерод, марганец,кремний, алюминий, кальций, барийи железо, дополнительно содержит бор,азот и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас. 7:Углерод 0,05 - О, 15Марганец 0,2-0,5Кремний 0,7-2,5Алюминий 0,01-0,06Бор 0,0005-0,01Кальций 0,001-0,0 15Барий О, 001-0, 010Цирконий 0,01 - 0,05Азот 0,001-0,01Железо ОстальноеВ качестве примесей сталь можетсодержать менее 0,02 мас. Е ФосФора,менее 0,01 мас, Е серы,Дополнительное введение в сталь бора и азота увеличение содержания кремния позволяет получить достаточно высокую прочность, исключив из состава стали ванадий, хром, медь и зна- чительнО понизив содержание марганца. Это способствует повьппению пластичности.и предела усталостного разрушения. Дополнительное введение в сталь циркония позволяет исключить титан и редкоземельные элементы, что уменьшает содержание неметаллических включений, исключает образование карбидов титана и способствует дальнейшему увеличению пластичности и ударной вязкости,Углерод при содержании менее 0,05 мас. 7, не обеспечивает требуемойпрочности, а более 0,15 мас. 7 снижает пластичность и способствует образованию эвтектических карбидов бора.Марганец в количестве менее0,2 мас.недостаточен для стабильного хода раскисления и обессериванияв процессе плавки, а в количествеболее 0,5 мас. 7. снижает пластичность,Кремний при содержании менее0,7 мас. % не обеспечивает необходимой прочности, а при содержании более2,5 мас. 7. снижает пластичность иударную вязкость,Алюминий при содержании менее0,01 мас. 7 не обеспечивает достаточно интенсивного образования карбонитридов в целях стабилизации свойстви карбонитридного упрочнения, а присодержании более 0,06 мас. 7 возрастают концентрация алюминия в твердомрастворе и количество включений окислов алюминия, что ухудшает пластичность и снижает предел усталостногоразрушения.Бор в количествах. менее0,0005 мас. 7 расходуется преимущественно на раскисление и не способствует упрочнению от образования боридных включений и измельчения зерна стали, при его содержании свыше 0,01 мас. 7 возможно снижение пластичности из-за выделения включений боридов в виде сетки по границам зерен и образования боридной эвтектики. Это отрицательно сказывается также на ударной вязкости и пределе усталостного разрушеееияАзот в количестве менее 0,001 мас,не обеспечивает необходимого упрочнения путем образования карбонитридов алюминия и бора, а в количестве более 0,01 мас. 7 усиливает охрупчивание и способствует снижению пластичности. Кальций при содержании менее 0,001 мас. 7. недостаточно интенсивно еаскисляет и обессеривает сталь, а при содержании более 0,015 мас,он может расходоваться на восстановление окислов других элементов и взаимодействовать с материалами футеровки сталеразливочных устройств, увеличивая содержание неметаллических включений в стали.Барий при содержании менее 0,001 мас. 7 не способствует глубокому раскислению стали и сфероидизац 1 пе неметаллическЕГ. Включеней с цельюповьшения пластичности и пределаусталастнаго разрушения. При содержании более 0,010 мас. % бария увеличпвается число неметаллическцхвключений оксисульфидного типа, чтоотрицательно влияет на пластичностьстали.Введение в состав стали цирконияв количестве 0,01-0,05 мас. % приводит к очистке границ зерен от неметаллических включений, что способствует повышению трещиноустойчивостистали, снижению ее температурногопорога хлацноломкости, повышению предела усталостного разруше 11 ця. Цирконий, являясь нцтрцдообразующим элементом, образует нитриды циркония,что повышает прочностные характеристики стали. При содержании его меньше 0,01 мас, % не достигается нужныйуровень прочностных свойств, а содержание ццркония более 0,05 мас, 7, приводит к чрезмерному упрочнению, чтозначительно затрудняет прокатку иштампуемость стали.Для определения механическихсвойств в индукционной печи выплавля- ЗОют сталь предложенного (пять вариан- .тов), известного (три варианта) ибазового составов (два варианта).Сталь разливают в слитки весом 50 кг,циаметром 200 мм. Слитки проковываютна заготовки толщиной 50 мм, которые З 5 прокатывают на полосу (за пять проходов с промежуточным подогревом) .Температура конца прокатки 900-890 С.Образцы для определения механическихсвойств готовят по ГОСТ 1497-73, 409454-78, 23026 - 78. Механическиеиспытания проводят по ГОСТ 1497-73,9454-78, 23026-78.Химический состав опытных плавокпредставлен в табл. 1; результаты 45опрецеления механических свойствв табл. 2. Как показывают проведенные испытания, сталь предложенного состава 0 имеет характеристики пластичности(с ), предел усталостного разрушения и ударную вязкость при -15 С выше, чем сталь базового и известногосоставов, без снижения ее прочности. у Таким образом, предложенный составстали позволяет добиться повьппенияпластичности и предела усталостногоразрушения. При этом обеспечиваетсяэкономия легирующих добавок - марган1109467 и пластичности за счет введенияв сталь бора, б",рия, циркония и азота. Бор способствует образованию боридных включений и измельчению зернастали. В сочетании с азотом механизмупрочнения происходит путем образования карбонитридов алюминия-и бора,Снижение температуры хладноломкостии повышение предела усталостного раз"10 рушения происходит при введениив сталь бария и кальция, которые спо) собствуют очистке границ зерен отнеметаллических включений,Таблица 1 Содержание легирующих элементов, мас. 7 Составстали Медь Вана- Титан Никель йпомидий ний УглеМарга- Крем- Хромнец ний Род Предлагаемый 3 Извес тый 007 1,20 020 001 001 005 001 Оз 10 1 э 50 030 От 025 0 025 009 002 014 200 060 003 030 014 005 0,04 Базовый О, 10 1, 3 0,5 О, 01 0,.01 0,01 0,30 О, 12 1,7 0,8 0,30 0,30 10 1 ца, хрома, меди, ванадия, титана. Улучшение механических свойств позволяет повысить эксплуатационную стой,кость и надежность изделий из стали предложенного состава, а экономия легирующих элементов удешевляет эту стальЭкономический эффект за счет эка" номии легирующих элементов составляет 8 руб. т.Предлагаемая сталь по сравнению с базовой сталью 09 Г 2 С (ГОСТ 19282-73 имеет повышенные значения прочности 004 015 060 .0,05 0,20 0,70 О, 10 0,35 1,50 О,15 0,50 2,40 О, 17 0,55 2,65 0,008 0,010 0,040 0060 0,07011094 б 7 Продолжение таблицы 1 Примеси, мас. Х Состав сталей с Цирко- Азотний ГЗМ Фосфор Сера Предлагаемый 0,01 0,01 Известный 0,01 0,001 0,001 0,005 0,005 0,018 0,010 0,01 0,01 Базовый Менее 0,020,02Менее 0,020,02 10 Таблица 2 Предла гаемый,0 0 5 10 48 27 495 620 5 10 Содержание легирующих элементов, мас Бор Кальций Барий 0,0003 0,0005 0,0005 0,005 0,0005 0,0005 0,001 0,001 0,01 0,001 0,005 0,005 0,005 0;02 0,005 0,015 О, 010 0,05 0,01 0,015 0,020 0,015 0,100 0,015 Менее0,02Менее0,02Менее0,02Менее0,02Менее0,02 0,001 Менее0,020,005 Менее0,020,010 Менее0,02 О, 05-0, 07 О, 05-0, 07 0,05-0,07 0,05-0,07е 1,1 3035,илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна Известный6 46 Подпис комитета СССР ий и открытий ая наб., д. 4/5 Тираж 603Государственногопо делам изобретенсква, Ж, Раушск