Сталь для отливок

11543 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК сц С 22 С 38 ГОСУДАРСТ О ДЕЛАМН ТОРСНОМУ С ЬСТ что, с целью повышения ударной вязкости и усталостной прочности, снижения порога хладколомкости и чувст вительности к концентраторам напряжений, она дополнительно содержит барий при следующем соотношении ком ахаров,кова,в, В,Т. ЖелА,. Мамонтова 0,3 - 0,6 0,8 - 1,8 сти зво ло- ино. БорАзотБарийЖелезо2. Сталь и ДЛЯ ОТЛИВОК,ремний, марий, титан,бор, азотщ а я с я соанец,олиби жетем,оа м, чт.с яонцент щения к кон преде ари ентр аци ах 10-6 Й КОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский ин тут тяжелого машиностроения Прои ственного объединения "Уралмаш" и Центральньй научно-исследовательский институт материалов и техно гии тяжелого и транспортного маш строения(54) (57) 1. СТАЛЬ держащая углерод, хром, никель, вана ден, медь, алюмини лезо, о т л и ч а понентов, мУглеродКремнийМарганецХромНикельВанадийТитанМолибденМедьАлюминий 0,05 - 0,3 0,5 - 1,5 0,01 - 0,1 0,005 - 0,03 0,01 - 0,12 0,03 - 0,3 0,01 - 0,060,002- 0,005 0,004- 0,018 0,001-0,008 Остальное отличавеличина отн надия и титан находится в .Цель изобретения - повышение ударной вязкости и усталостной прочности, снижение порога хладколом- . кости и чувствительности к концентра торам напряжений. Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составам низколегированных сталей, предназначенных для литых деталей машин, эксплуатируемых в климатических условиях районов Крайнего Севера и. Сибири.Известна малоуглеродистая сталь 11 состава, мас.7:Углерод 0,05 - 0,10Кремний 0,15 - 0,35МарганецНикель 0,8 - 1,2Хром 012Азот 0,002 - 0,030РЗМ 0,005 - 0,030Цирконий 0,001 - 0,040Алюминий 0,01 - .0,06Молибден 0,01 - 0,3Ванадий О, 02 - 0,20Титан 0,005 - О, 10Кальций 0,001 - 0,080 .Медь 0,2 , - 0,5Железо ОстальноеНаиболее близкой по технической сущности и достигаемым свойствам является сталь 2 для отливок состава, мас.7.:Углерод 0,08Марганец 0,50Кремний 0,02Хром 0,01Никель 0,1Молибден 0,05НиобийВанадий 0,005 ТитанЦирконийАлюминий остаточный 0,15Азот 0,045Нитрид алюминия 0,03 - 0,12Бор 0,0005- 0,01Медь 0,05 - 1,0Железо ОстальноеИзвестные стали по механическим и служебным свойствам удовлетворяют требованиям, предъявляемым к сталям для литых деталей машин. Однако в экстремальных условиях эксплуатации сталь имеет недостаточный уровень сопротивления хрупкому и вязкому разрушениям усталости.Указанная цель достигается тем,что сталь для отливок, содержащаяуглерод, марганец, кремний, хром,никель, ванадий, титан, молибден,5 медь, алюминий, бор, азот и железо,дополнительно содержит барий, приследующем соотношении компонентов,мас.й:Углерод 0,05 - 0,20Хром 0,05 - 0,3Кремний 0,2 - 0,6Марганец 0,8 - 1,8Никель 0,5 -. 1,5Ванадий 1 "0,10Титан 0,005 - 0,03Молибден 0,01 - 0,12Медь 0,03 - 0,30Алюминий 0,01 " 0,06Вор 0,002 - 0,005Азот Оф 004 Оь 018Барий 0,001 - 0,008Железо. ОстальноеКроме того, величина отношенияконцентрации ванадия и титана к кон 25центрацни бария находится в пределах10-60,Введение в сталь бария в указан,ных пределах (9,001 0,0083) предотвращает образование вредного сульфида титана, в большей степени обеспечивает глобуляризацию и удаление(эа счет интенсивного барботажа)неметаллических включений, так какувеличение развеса слитков увеличи 1 О вает образование более мелких глобулей, ведет к замене остроугольныхсульфидов на более мелкие, распоЛагающиеся в теле зерна, что приводит 4 О к повышению работы зарождения трещины. После присадки бария содержание кислорода и водорода в стали снижаетсяпримерно в 1,5 раза, содержание жеазота практически не меняется.45 Адсорбируясь на межкристаллитных границах, барий устраняет воэможность образования на них охрупчива" ющих фаэ, способствуя возрастанию 50 количества и дисперсности упрочняющих составляющих в объеме кристаллитов.При адсорбировании бария на границах высокоуглеродистых карбонитридов, образующихся при распаде твердого 55 раствора в толще кристаллов, возникает тонкий адсорбционный слой бария, который оказывает ".барьерное" действие на дальнейший рост частиц вто 35 вает загрязненность стали, обуславли1154368 Прочность и пластичность на растяжение определяют на машине ИИР спостоянной скоростью деформации(0,013 мм/с) в холодильной камере.При испытании на растяжение используют образцы ф 5 мм десятикратнойдлины.Предел усталости определяют причистом изгибе с вращением на образцах диаметром 17 мм, Испытания про 7водят на машине МУИна базе 10циклов нагружения.Результаты механических испытаний 30стали приведены в табл. 2 и 3.Иэ приведенных данных видно, чтопредложенная сталь имеет более высокие показатели ударной вязкости, предела усталости, обладает пониженными З 5 склонностью к хрупким разрушениями чувствительностью к концентраторамнапряжений по сравнению с известнойсталью. 40 Использование предложенной стали за счет повышения ее надежности, механических и динамических характеристик по сравнению со сталью 20 ХГСФЛ для деталей ковша шагающих45 экскаваторов позволит увеличить срок службы литых деталей с 2,3 до 4 лет. рой фазы и тем самым повышает степень дисперсности образующихся карбонитридов ванадия и титана.Значительно снижая в стали содер - жанне кислорода, серы и водорода, 5 барий предотвращает связывание бора в.устойчивые соединения, которые охрупчивают сталь. Таким образом, весь введенный бор находится в твердом растворе, существенно повышая 1 О прокаливаемость.стали, что делает возможным снижение верхних пределов содержания углерода, марганца, молибдена и крома без ущерба для прокаливаемости. 15Содержание бария ниже нижнего предела (0,0013) малоэффективно, так как недостаточно для возникновения "конкуренции" легирующих элементов, а содержание бария выше верхнего (0,0082) может привести к загрязнению матрицы оксидами и сульфидами, что снижает хладостойкость стали.Предложенное соотношение содержания титана и ванадия к барию (10- 60) является оптимальным, так как дальнейшее увеличение величины отношения приводит к понижению вязких характеристик, а понижение величины отношения - к загрязнению матрицы.Стали выплавляют в 400-килограммовой индукционной печи с основной Футеровкой. Легирующие элементы вводятся в печь в виде ферросплавов. Окончательное раскисленнеметалла производят в ковше алюминием из расчета 0,8 - 1,0 кг/т. Алюмобарий в жестяных конвертах вводят на штанге в ковш прн заполнении его металлом на одну треть.Химический состав исследуемых сталей приведен в табл. 1.Металл разливают пофракционно на трефовидныепробы весом 18 кг. Трефовидные пробы разрезают, подвергают термической обработке по режиму: аустенитизация в течение 2 ч при 930 С, закалка от этой температуры в воду с последующим отпуском при 600 С в течение 2 ч.Механический свойства при растяжении определяют на машине ЦДна образцах5 мм пятикратной длины. Ударную вязкость (КСЧ) - на образцах с надрезом (тип 1) и образцах с усталостной трещиной (КСТ) размером 10 х 11 х 55 с глубиной надреза 1,5 мм и глубиной трещины 1,5 мм.Чувствительность стали к концентраторам напряжений оценивают по велиКСЧ - КСТчине Кя КСЧ1154368 Таблица 1 Сталь Мо Ва Предлагаемая 0,105 1,50 0,30 0,20 О, 10 1,15 0,06 0,004 0,80 0,20 0,05 0,01 0,50 0,01 0,00 0,50 0,10 0,008 0,05 1,80 0,600,30 0,.12 0,20 1,15 0,09 0,002 0,20 О,МО:Состав Удариая авзйость, КСЧ МДзм арв 1 СеО 1154368 Т а б л и ц а 31.41 та Состав Предел текучести, ИПа, притемпературе испытаний, Со Предел прочности, ИПа, притемпературе испытаний, С,39 О,Э 1 0,33 1,67 1,24 1110 Ое 1 0,46 1,00 0,70 . 0,3 1,79 1,39 1,52 1,20 0,83 0,40 0,26 0,66 0,22 0,25 6,Ю 0,16 0,38 0,57 0,32 0,46 0,69 0,55 0,48 0,66 0,88 0,18 ВНИЮИ Змаэ 2638/26 Тщиа 83 Водиисяое Филей ППО ффйаиат", Р.Уагород, уй.йроевтиая, 4 Предлагаемый1. 67Извест- ный Предагаемый1 67Извест- ный 2,04 1,65 1,14 1,77 1,35 0,88 0 ю 990,55 1 РЯ - КСТ К щ при ф КС 7 о температуре испытаний, С