Сталь

Сталь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН дц С 22 С 38/54 г

1

-, ° .

; i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3272913/22-02 (22} 10.04.81 (46) 23.05.83. Бюл. V 19 (72} Б.Г. Восходов, В.В. Заварюхин, В.В. Минеев, А.И. Мохов, Б.А. Осминин, В.С. Пестов, О.Г. Попав и Г.Н. Филимонов (53) 669.15-194(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 559997, кл. С 22 С 38/54, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2759626/22-02, кл. С 22 С 38/54, 1979. (54)(57) СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, бор, азот, кальций, алюминий, титан и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения усталост.

„„SU„„3019005 А ной прочности и ударной вязкости, а также снижения переходной температуры хрупкости, она дополнительно содержит ванадий и медь при следую" щем соотношении компонентов, вес.Ф:

Углерод 0,20-0,27

Кремний 0,3-0,5

Марганец 0,5-0,9

Хром 0,1-0,4

Никель 0,05-0,5

Бор 0 0001-0,002

Азот 0,005-0,015

Кальций 0,001-0,02

Алюминий 0,001-0,07

Титан 0,001"0,015

Ванадий 0,03-0,15

Медь 0,01-0,25

Железо Остальное 1019005

Изобретение относится к металлур" гии, конкретнее к конструкционным углеродис,ым сталям, используемым в энергетике, машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности как канструкционный материал для крупногабаритных изделий, к которым при относительно невысоких значениях прочностных характе- ,-ристик предьявляются повышенные требования в отношении пластичности, ударной вязкости, переходной температуры хрупкости 1 ПТХ ) и качества ме. талла в части дефектов металлургичес кой природы (флокены, трещины) и неметаллмческих включений.

Известна сталь Р 1), содержащая, вес.3:

Углерод 0,20-0,27

Кремний 0,36-g,48

Марганец 0,50-0,80

Хром 0,I0-0,20

Никель 0,05-0,50

Молибден 0 01-0,05

Ванадий 0,03-0,09

Бор 0,0001-0,001

Медь 0,10-0,25

Вольфрам 0,01-0,05

Ниобий 0 01-0,05

Церий 0 0005 0 002

Азот 0,003-0,008

Железо Остальное

Однако эта сталь требует расхода дорогих и дефицитных материалов таких, как вольфрам, молибден, ниобий, церий, склонна к образованию неравномерной крупнозернистой структуры, дефектов типа флокенов "цериевой неоднородности" и других, что является причиной разброса механических свойств (особенно пластических и .ударнои вязкости) и получения нестабильных, а порой и неудовлетворительных резуль татов по данным ультразвукового контроля, в силу чего не гарантируешься надежная работа изделий и возможны случаи забракования их еще на стадии изготовления.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является сталь 1. 2), содержащая, вес.,:

Углерод 0,18-0,25

Марганец 0,45-0,79

Кремний 0,77-0,37

Хром 0,4-о,7

Титан 0,005-0,03

Бор о,0005-o,oà3

К цй о,0с1-о,оо8

Алюминий 0,010-0,05

Никель 0,4-0,7

Азот 0 005-0,015

Сера 0,015-0,06

Железо Остальное

Однако известная сталь при высоком уровне прочности имеет низкую хладностойкость и низкое сопротивление усталости.

Целью изобретения является повышение усталостной прочности и ударной вязкости и снижение переходной температуры хрупкости.

Поставленная цель достигается тем, 1 ii что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, бор, азот, кальций, алюминий, титан и железо, дополнительно ссдержит ванадий и медь при следующем соотношении компонентов, вес.б:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Бор

Азот

Кальций Алюминий

З0 Титан

Ванадий

0,20-0,27

0,3-0,5

0,5 0,9

0,1-0,4

0,05-0,5

O O0C1-0,002

0,005-0,015

0,001-0,02

0,001-0,02

0,001-0,15

0,03-0,15

Медь 0,01-0,25

Железо Остальное

В качестве примесей сталь может

3s содержать до 0,02 вес.ь серы, до

0,02 aec.i фосфора, 0,00004-0,0003 (0,5-3,4 см /100 г) водорода.

Ограничение водорода в указанных пределах обеспечивает получение ста40 ли в крупных поковках без флокенов.

Ограничение содержания серы и фосфора в указанных пределах не оказывает заметного влияния на ликваци" онные процессы при кристаллизации крупных слитков и мало отражается на уровне механических характеристик.

Большее содержание серы и фосфора приводит к увеличению их .ликвации,i, повышенной загрязненности неметаллическими включениями и снижению качественных показателей металла поко" вок и механических свойств.

В лабораторных условиях осуществлены плавка, пластическая и термическая обработки, исследование механических свойств предлагаемой и известной сталеи.

Разливка плавок проводилась в слит-. ки массой 25 кг с последующей ковкой на прутки диаметром 20 мм от 1220 С.

3 10190

Предварительная термическая обработка включала высокотемпаратурный двойной иэотермический отжиг с выдержкой при 900 С в течение 5 ч и при, 560 С в течение 10 ч. Окончательная термическая обработка включала закалку от 880 С с охлаждением в воде и о последующий отпуск при 680 С.

Химический состав исследованных сталей приведен в табл. 1. Свойства предлагаемого и известного составов стали привдены в табл. 2.

Результаты испытаний показали, что предлагаемая сталь при одинаковых

05 4 условиях термической обработки превосходит известную на усталостной прочности и ударной вязкости, а также имеет более низкую переходную температуру хрупкости.

Технико-зкономический эФФект от использования предлагаемой стали выразится в увеличении эксплуатационной надежности и срока службы иэде" лий за счет повышения пластических и вязких ее характеристик при сохранении прочностных свойтсв, а также снижения переходной температуры хрупкости

10 90О5 а t

ЮI

М1

4 л1

СЭ м

СЭ

Ю

Р

lA

СЭ

Cf л о

Cf

О л

О

О в

Ю )

Щ )

I» I

4 ! !

1

I

1

1 !

1

I

3

ВЧ о

СЭ

° Ф

СЭ

СЭ

О

СЭ а

СЭ

ВЧ

СЭ

СЭ

О

4 о

СЭ

О м

О

4»

СЭ

О

СЭ (41

1

В

I (1

4

I б

1

1 (О

СЭ

СЭ м

О

Ю

О

СЭ

4 О

СЭ в

СЭ

Ol

О

О о

СЭ

СЭ

О

СЭ м

О о

О дФ

О

Ф)

Ю (»

1(t

U ф

3 (X (Ф з

f5

% а о

r

СЭ

О

О о

fA

ВЧ °

4 о л

СЭ

СЭ

СЭ

О

СЭ

Cf

О

Ю о ° м

Ю о

ВЧ

° 1

СЭ м (Ч

Ю

1 бб

3 Ф

1

1 б

В

1 1, ! 1

1

1

1

1

f

1

1

I

1

1

1

1 !

6

В

1

I (1

I

1

1

I

В

I

4

I

1

1 !

1

I I

1 4

6 ) 1 I ! l

4L I

1 ! 1

6 I

Е 1

4 I

Р 1

6 1

4 1

1 ) ! I

Х I.

1 4 ! В

1 1 (I

I ! — — Ф

1 1

4 В

1 4

6 11Й 1

6

1 ff) 3

1 44(I (1

1 вЂ

4 1

1 l

CO (1 1

1-4

1 6 ! 1 (4 ! Е

t

1 1

I 1 1 ! СЭ 4

1 1

1

1 t

1 1

1 1 3

1 I

1

1 . I

3 44. 1 !

1 Ъ

1 1

I ! (.Э 1

1 4

3 В

I t

С I

I X: I

1 4

 — — Ъ

I 4 ! 1

4» (I) б

1 I

ФФ

Ф 6

4

U 1

U (4Э 1

I

З а g В

Щ (Ф 1

» Ю

l 1 !

° ВЧ

Ф(Э ФЧ о о

4 4 о î о

«13 (A

4» 4» о о о

4 е Ю о о о

М Сб) о е»

o o

О О

СЭ

ВЧ

О О с 4 о о еч о о о

4 4 о о

Ш

СЧ О

О О о о

o o

fA lA

° СЭ

СЭ СЭ

4 Ю

СЭ О

4 СЭ

ВЧ (A - Э

В 4 » о о о

° Ф --Э

»

О О л (А .И

4 4 о о

С(Э

1Ч ю»

Ю » о о

LA

СЭ

СЭ

4 ( л

СЭ л

Cf л л

4 о сбЭ м

СЭ

lA

CV

Ю

О бЭ

I !

1

I

1

I

1

1

f

f

1

1 !

1

I

1

1

1

1

1

3

1

1

I

В ! б

Ф

В

1

Я

I

1019005

Таблица 2

Относ иУсловный номер плавки Предел текучести, МПа

Относительное

Временное сотельное сужение," ,Сталь удлинение, противле ние, МПа

480

Предла- 1 гаемая

385

32,6

73,3

31,4

410

505

415

29,8

71,9

520

Извест- 4 ная

26,8

380 500

404

26,0

67,1

522

418

24,7

67,4

Продолжение табл. 2

КС, кДж/м

Сопротивление усталости при изгибе, МПа

Переходная температура хрупкости, С

Сталь на воз-)в морской духе 1воде .

2860

-80

280 146

300 164

290 140

240 116

244 120

260 13".

Предлагаемая

2800

-80

2610

-80

-40

Извест2030 ная

«40

1370

-40

1630

2 351 2 25А ь 8

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 1

П р и м е ч а н и е. Результаты механических испытаний усреднены по трем образцам на точку; переходная температура хрупкости определялась по сериальным испытаниям от -100 до +100 С с интервалом 20 С

20 С; сопротивление усталости определялось как среднестатическое при испытании на каждую точку 8-10 образцов диаметром 10 мм методом

"вверх-вниз".

Составитель С. Деркачева

Редактор О. Поповка Texpeg М,Тепер Корректор Г. Решетник

Заказ 3639/21 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 0 Москва Ж- Ра шская наб. . 4/