Литейная сталь

ОООЗ СОВЕТСКИХОВМцНРМ ЕаииРЕСПУБЛИК ВСЮ С 22 С 38/2 ОБРЕТЕ ДЕТЕЛЬСТ ит кальций,мере, один элржащей магнийцем соотноше зеннова Грузныханов О, 1-0,31-34-84-80,01-0,40,01-0,20,01-0,30,05-0,2 во СС974.СССР идетель 38/24, тельст 38/38,АЛЬ, содержащаямарганец,лезо, о т л ичто, с цельюости и трещиранении прочсвойств, она,005-0,3 стальное ез БАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ(54)(57) ПИТЕЙНАЯ СТ углерод,.кремний, хро молибден, ванадий и ж ч а ю щ а я с а тем, возвышения ударной вяз ноустейчивости при со ностиых и пластических.801148891 А дополнительно содерж церий и, по крайней мент из группы, сод и лантан, при следуки компонентов, мас.7:.УглеродКремнийХромМарганецМолибденВанадийКальцийЦерийПо крайней мере один элемент из группы, содержащей магний и ланИзобретениеотносится к металлургии, а именно к изысканию литейной высокопрочной стали с повышенной ударной вязкостью и трещиноустойчивостью.Известна литейная конструкционная сталь, имеющая химический состав, мас,%: 0,24-0,28 1,5-1,8 0,8-1,0 1,8-2, 2 0,15-0,2 0,05-0,08 0,005-0,01 ОстальноеУглеродМарганецКремнийХромВанадийЦерийМагнийЖелезо 10 15 8-1025-35 После термической обработки(по режиму; двойная нормализацияпри 900 - 920 С с последующим низкимоотпуском при 280-300 С с охлаждениемна воздухе) сталь имеет следующиемеханические свойства:Предел прочности, МПа 1400-1600Предел текучести, МПа 1200-1300Относительное удлинение, %Относительное сужение,%Ударная вязкость притемпературе 20 С, ЗОкДж м 400-700Трещиноустойчивость стали составляет 450 Н (11,Однако эта сталь при удовлетворительных значениях прочностных и плас-З 5тических свойств имеет низкие показатели по ударной вязкости и трещиноустойчивости, что существенно ограничивает возможность ее,использования для деталей сложной конФигурации,40работаюп(их в условиях повышенныхдинамических нагрузок.Наиболее близкой по техническойсущности и достигаемому эФФектук предлагаемой является литейная 45сталь, имеющая химическии состав,мас.%:Углерод 015-0,25Марганец 2,15-4,2Хром 2,0-5,0 50Молибден 0,3-0,46Ванадий 0,1-0,35Кремний 0,1-0,5Железо ОстальноеМеханические свойства указанной 55стали после термической обработкиПредел прочности, МПаПредел текучести, МПаОтносительное удлинение, %Относительное сужение, %Ударная вязкость притемпературе 20 С,кДж/м 2 430-580Трещиноустойчивость этой стали составляет 600 Н ( 21.Известная сталь по значениям прочностных и пластических свойств находится на уровне стали ( 1 1, но имеет лучшие показатели по трещиноустойчивости. Однако значения ударной вязкости этой стали не позволяют использовать ее для деталей, работающих при высоких динамических нагрузках.Цель изобретения - повышение ударной вязкости и трещиноустойчи 1450-1600 1220-1310 9-10,340-48 вости при сохранении прочностныхи пластических свойств.Поставленная цель достигается темчто литейная сталь, содержащая углерод, кремний, хром, марганец, молибден, ванадий и железо, дополнительносодержит кальций, церий и, по крайней мере, один элемент из группы,содержащей магний и лантан, при следующем соотношении компонентов,мас.%:Углерод 0,1-0,3Кремний 1-3Хром 4-8Марганец 4 - 8Молибден 0,01 - 0,4Ванадий 0,01-0,2Кальций 0,01-0,3Церий 0,05-0,2По крайней мере,один элемент изгруппы, содержащеймагний и лантан 0,005-0,3Железо ОстальноеОбеспечение высоких значений ударной вязкости и трещиноустойчивостипри сохранении прочностных и пластических свойств достигается легированием хромом, марганцем и кремнием,взятыми в больших количествах, а также кальцием, церием, магнием и лантаном.Хром, марганец и кремний, взятыев больших количествах (4 - 8, 4-8и 1-3 мас.% соответственно), снижаюттемпературу начала мартенситногопревращения, упрочняют кристалличес3 11488 кую решетку о+Ге и способствуют образованию "реечного" мартенсита, что обеспечивает высокую прочность стали. Повышенные количества хрома, марганца и кремния способствуют более полному раскислению стали.Кроме этого, хром и марганец способствуют получению высокого уровня трещиноустойчивости стали за счет повышения ее высокотемпературной 10 прочности.Кальций и количестве 0,01-0,3 мас.Х приводит к очищению границ зерен и изменению их энергетического состояния. Кроме того, кальций предохраня ет металл от повторного окисления.Церий в количествах 0,05- 0,2 мас.% уменьшает число неметаллических включений в стали, придает им глобулиризованную Форму, очищает 20 границы зерен и упрощает металлическую матрицу, а также способствует обессериванию стали в результате образования легковсплывающих тугоплавких оксисульфидных включений, 25 30 Лантан в пределах 0,005- 0,3 мас.% способствует более равномерному распределению неметаллических включений в теле и по границам зерна, что положительно влияет на вязкость стали. Магний является поверхностно-ак-. тивным элементом. Частицы магния, находясь в парообразном состоянии, при температуре кристаллизации стали обладают минимальным значением поверхностной энергии и адсорбируются на поверхности раздела расплав - кристалл, образуя сплошную мономолекулярную пленку, тормозящую развитие кристаллитов. В результате этого в стали происходит образование мелкоглобулярной структуры. Кроме того магний в количестве до 0,3 мас.% изменяет состав, Форму и характер расположения неметаллических включений и тем самым способствует повышению трещиноустойчивости. 91 4Сталь выплавляют в открытой индукционной печи емкостью б 0 кг с основной Футеровкой. Кремний, хром, марганец, молибден и ванадий вводятв виде Ферросплавов, кальций, магнийи церий - в виде лигатур, лантан -в чистом виде.Механические свойства определяютна образцах, вырезанных из пробныхбрусков, согласно ГОСТ 977-75.После термической обработки порежиму: нормализация при 920 фС;.закалка с 880 С охлаждение на воздухе:отпуск при 200 С сталь обеспечиваетследующий уровень механическихсвойств:Предел прочности, ИПа 1550-1 б 80Предел текучести, ИПа 1220-1330ОтйЬсительноеудли"нение, % 10,8-12,0Относительное сужение, % 45-53Ударная вязкость притемпературе 20 С,кДж/м 850-1140Трещиноустойчивость предлагаемойстали составляет 750-850 Н.Примеры конкретного исполненияисследований механических свойстви трещиноустойчивости стали приведены в таблице,Результаты изучения свойств предлагаемой стали показали ее преимущество по ударной вязкости и трещиноустойчивости при сохранении высокого уровня прочностных и пластических свойств в сравнении с известной,сталью.Сочетание высокой ударной вязкости и трещиноустойчивостис высокимуровнем прочности и пластичностипредлагаемой стали позволяет использовать ее в изделиях новой техникипри изготовлении тяжелонагруженныхдеталей сложной конФигурации, рабо"тающих в условиях повышенных динамических нагрузок.Годовой экономический эффект отвнедрения предлагаемой стали составит 55880 руб,Олм олм Ол ило мло мло й 1 1 Г;13148891 о о о а л л СО СО СО о в о л л л О О Ю Й 1 б О СО л л л о о о о о осо О О О м м мо о О СО О О В и л л в о с 3 Г о о СО л сч сч ФЭ О О о ж о л л л м сч 4 Г .с о о Щиоло оло оло оло МЪ о о Ф о ч1Ж Ю Юо