Сплав для раскисления легирования и модифицирования стали

Сплав для раскисления легирования и модифицирования стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПЛАВ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ,ЛЕГИРОВАНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ,содержащий кальций, редкоземельные металлы , алюминий и марганец, отличающийся тем, что, с целью повышения пластических свойств,ударной вязкости и трещиноустойчивос .ти стали, он дополнительно содержит молибден, медь, индий и тантал при следующем соотношении компонентов, вес. 1.0-2,7 Кальций РедкоземельV ,0-2,0 ные металлы 1,3-2.7 Алюминий 3.2-t,5 Молибден 6.+-7.3 Медь ЬО-1,8 Индий 1,2-1,8 Тантал Остальное Марганец

„„S0„„1044653

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я1) С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3447751/22-02 (22) 07.06.82 (46) 30.09 83- Бюл . М 36 (72) P .. И. Гречин, М. М. Захаров, В. Г. Кочкин, А. В. Соловьев, В.- М. Шульман и Д. П. Ковтюх (53) 669.15-198(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 297694, кл. С 22 С 35/00, 1970.

2, Авторское свидетельство СССР и 834 194, кл. С 22 C 35/00, 1979 ° (54)(57) СПЛАВ ДЛЯ PACKNCJlEHNR,ЛЕГИРОВАНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ,содержащий кальций, редкоземельные металлы, алюминий и марганец, о т л и " ч а ю шийся тем, что, с целью повышения пластических свойств, ударной вязкости и трещиноустойчивости стали, он дополнительно содержит молибден, медь, индий и тантал при следующем соотношении компонентов> вес. l:

Кальций 1,0-2,7

Редкоземель- . ные металлы 1,0-2,0

Алюминий 1,3-2,7

Молибден 3,2-4,5

Медь 6,4-7,3

Индий 1 0-1,8

Тантал 1, 2-1,8

Марганец Остальное

1 10446

Изобретение относится к электро» металлургии, в частности к изысканию сплавое для раскисления легирования и модифицирования стали,и может быть использовано на металлургических и машиностроительных заводах.

Известен сплав 1.1)для легирова чя стали и чугуна, содержащий РЗМ, кремний и марганец при следующем соот- 1р о ношении компонентов, вес.4:

РЗМ 35-50

Кремний 6-10

Марганец Остальное

Недостатки указанного сплава низкая эффективность модифицирова ния и нестабильные результаты в производственных условиях.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является сплав (2„ для раскисления, легирования и модифицирования стали, содержащий кремний, марганец, РЗМ, алюминий, кальций, магний и железо при следующем соотношении компонентов, вес.l:

Кремний 17-40

Марганец 40- 75

РЗМ 0,3-8;0 .

Алюминий 0,4-4,0

Кальций 0,4-4,0

Магний 0,2.-4,0

Железо Остальное

Присутствие в известном сплаве кремния приводит к снижению модифицирующего воздействия кальция, Модифицирующее действие кальция проявляется в большей степени в случае обработки стали сплавом, не содержащим кремния. При этом пластические свойства стали, ее ударная вязкость и трещиноустойчивость возрастают более существенно без снижения прочностных характеристик. Кроме того, необходимо увеличивать расход сплава для легирования марганцовистой стали вследствие низкого содержания в нем марганца. При этом содержание кремния в стали увеличивается выше верхнего предела,а так- 50

>ке в стали повышается содержание РЗМ и кальция, что приводит к охрупчиванию стали.

Цель изобретения - повышение пластических свойств, ударной вязкости и 55 трещиноустойчивости стали.

Поставленная цель достигается тем, что сплав для раскисления леги53 2 рования и модифицирования стали,содержащий кальций, редкоземельные металлы, алюминий и марганец, дополнительно содержит молибден, медь, индий и тантал при следующем соотношении компонентов, вес. 4:

Каль ций 1, 0- 2, 7

Редкоземельные металлы 1,0-2,0

Алюминий 1,3-2,7

Молибден 3,2-4,5

Медь 6,4-7,3

Индий 1,0-1,8

Тантал . 1, 2-1,8

Марганец Остальное

Присутствие в составе сплава РЗМ и кальция обусловлено прежде всего тем, что эти составляющие, будучи введены в сталь вместе, улучшают ее свойства в .большей степени, чем каждая из доба вок в отдельности. Это объясняется эффективным иодифицированием неметаллических включений.Оксиды и сульфиды Р3М тугоплавки, мелкодисперсны и трудно коагулируют.Скорость их всплывания невелика, поэтому для ускорения удаления из металла нематаллических включений при раскислении и модифицировании стали РЗМ целесообразно вводить дополнительный элемент, тоже обладающий большим средст вом к кислороду и сере, который участвовал бы вместе с РЗМ в формировании комплексных включений с более низкой температурой плавления и большей склонностью к коагуляции.Такими свойствами обладает кальций.

Дополнительное введение в состав сплава индия и тантала значительно усиливает совместное эффективное модифицирующее влияние РЗМ и кальция. Это проявляется прежде всего в участии этих элементов в образовании неметаллических включений глобулярной формы, оксидов и сульфидов, остающихся в стали.

Присутствие в предлагаемом сплаве марганца в количестве, необходимом для легирования, и отсутствие в нем кремния значительно снижает упругость пара кальция при температурах жидкой стали.

Это приводит к тому, что кальций участвует в процессе раскисления и модифицирования уже во время растворения всех составляющих предлагаемого сплава. При этом повышается модифицирующий эффект.

1044653

Т а б л и ц а 1

Содержание, вес.1 в сплавах

Элементы

3,20 3,80

6,40 7,00

4,10

Молибден

Медь

Кальций

4,50

6,90

7,3

2,2

2,0

2,7

1,0

2,0

Р3М

1,0

1,2

1,5

1,30

1,80

Алюминий

Индий

Тантал

Марганец

2,70

2,00

1,8

1,3

1,0

1,5

1,2

l,4. 81,1

1,8

1,6

79,4

83,1

80,2

B случае присутствия в сплаве кремния упругость пара кальция не снижается и при введении такого сплава в жидкую сталь граничный слой металла быстро насыщается кальцием °

Кальций не может больше растворятьсА пока не пройдет время, необходимое для его диффузии из граничного слоя в основную массу металла. Следовательно, преобладающая асть вве- 1п денного кальция испаряется и окисляется. Модифицирующий эффект незначительный.

Одновременная присадка в сталь

РЗМ, кальция, индия,и тантала окаэыва-1g ет значительное рефинирующее воздейс1вие на границы зерен от примесей, что в сочетании с их модифирующим влиянием на структуру приводит к воз" растанию пластичности металла, его ударной вязкости и трещиноустойчивости.

Дополнительное введение в состав. сплава меди необходимо для легирования стали, а также для стабилизации ее прочностных характеристик и предотвращения роста зерна при нагреве.

Присутствие в сплаве молибдена обусловлено необходимостью легирования стали и достижения высокой вязкости при -60 С.

Кроме того, медь, молибден.и марганец повышают плотность сплава, что позволяет производить обработку жидкой

/ 35 стали через шлак, например, в процессе электрошлакового переплава (литья): .

Алюминий, имеющийся в сплвве, предохраняет Р3М, кальций, индий, тантал, марганец от окисления и повышает степень усвоения этих элементов.Кро1 ме того, алюминий способствует уменьшению количества образующейся в стали интерметаллидной упрочняющей фазы, наличие которой в стали приводит к снижению пластических свойств и вязкости металла.

Содержание в предлагаемом сплаве

РЗМ, кальция, Индия, тантала ниже указанных пределов не обеспечивает достижения необходимого эффекта модифицирования стали, более полного удаления кислорода, серы и неметаллических включений, получения оксидов и сульфидов благоприятной формы, очищения границ зерен, повышения пластических свойств стали, ее ударной вязкости и трещиноустойчивости.

Содержание этих элементов выше указанных пределов вызывает образование в стали хрупких фаз, что резко снижает механические свойства металла.

При содержании алюминия в составе лигатуры менее 1,3i не обеспечи вается достаточно полная защита других элементов от окисления. Содержание алюминия выше 2, 7l приводит к повышенному расходу его и увеличению концентрации этого элемента в стали выше необходимой.

Пример . В вакуумной индукционной печи выплавляют сплавы, составы которых приведены в табл.1.

3 1044653

Жидкий металл заливают в металличе- сом АНФ-6 с добавкой 204 кремнезеские формы. При этом получают пласти- . ма и 8 окислов марнагца. Раскислены сечением 20х75 мм и длиной 1000 мм. ние,легирование и модифицирование

Опробование полученных сплавов про- стали в процессе переплава осуществводят при электрошлаковом переплаве 5 ляют с помощью дополнительных элект(литье 1 стали типа 08ГЗДМЛ.При этом в родов, которыми служат пластины из расходуемых электродах содержатся полученных сплавов, прикрепленные с

0,053 марганца, 0,054 меди и следы мо- четырех сторон к основному электроду.. либдена. Содержание других элементов Масса направляемых заготовок составе электродах составляет, 3: углерод 10 ляет 1500 кг. Расход сплавов состав0,08; кремний 0,28; алюминий 0,02, ляет 95-105 кг на 1 т переплавляемосера 0,029. ro металла.

Расходуемые электроды переплавля- В. полученных заготовках определяют на установке ЭШП с наружным диамет- ют содержание молибдена, меди, кальром 400 мм и внутренним диаметром 5 ция, РЗМ, алюминия, индия, тантала, 250 мм кристаллизаторами под флю- марганца, серы. (табл. 2) .

Таблица2

Сплав

Са Р3М А! 1» Та Мп S

Мо Си

0,69

0,74

0,04 0,03 0,007 8,30 0,003

0,05 0,008 0,010 8,10 0,005

0,07 0,1 0,020 8,05 0,004

0,06 0,02 0,015 8,37 0,006

0,31

0,03

0,04

0,08

0,06

0,02

0,08

0,37

0,40

0,46

0 73

0,79

0,05

0,06

Содержание других элементов практически не изменяется. Для сравнения по аналогичной методике направляют заготовку с использованием в качестве дополнительных электродов известного сплава, при следующем соотношении,компонентов, вес.3:

Кремний 17,0

Марганец 75,0

Редкоземельные металлы 2,1

Алюминий 1,07

Кальций 1,10

Магний 1,03

Железо Остальное

С целью получения кремния в стали в требуемых пределах снижают расход сплава до 24-25 xr на 1 т переплавляемого металла. При этом количество дополнительных электродов (пластин) уменьшается до одного. В то же время содержание элементов в расходуемых электродах составляет, г: молибден 0,4; медь 0,7; алюминий 0,03, марганец 6,5; следы кремния; сера

0,026.

После переплава содержание элементов в заготовке составляет,i молибден 0 39 медь 0,68; кремний 0,39; кальций 0 003 оо 0 0021 P3M(алюминий 0,02; марганец 8,4; магний 0,004; сера 0,012. При этом молибден и медь переходят в переплавляемый металл только из расходуемого электрода,алюминий и марганец - из расходуемого и дополнительного электродов, кремний, кальций, РЗМ,магний - только из дополнительного электрода.

После термообработки определяют характеристики механических свойств стали, полученной с использованием дополнительных электродов из предлагаемого и известного сплава (табл.3) 7

10446я

I ! !

I

I

О I

1

° 4 (5 1

N I LA ч " I

CO! ч 1iО л

LA I (Л ч

« 1

1 м!

«!

,О !

Ю!а м!

CO!

° 4

СЛl 1

С) 1

«1

NI

«1 0 !СП

1 1

CO !LA

-г I

Q) 1 1 ! )- 1 1

I I 1

S I 1 а

I

1

I

О 1 (4 1

I

I !

О!

«!

I»IN

1 1

CO ILO

«1

LA1

СО! ч л!

1 л

o tLO ч ц:)1

««l (» I

О 1;р

«! (4 !

1 ч.> !

Г» 1-

1 I

N Ь.О

«!

LA(1

CO I

«Щ (Л(I I-Л

LA! м

М( (1 (О

О

X:Г

Э Л

Х (U

Ч О.

r (О () о

I

1

1

I

Ю 1 ъ,О

1 1

Q) X

О и Е

Ct a

Э Я а с

c)»

М(««l

N !CA л }

1 1

Л(ч

° 1

1 I ч

IN

1 l«CO I

"l о! !

С 4 I м (»4 l !

1 1

О1

«I

"О 1

«!

СЧ (С)!

I С 4

М1«1 !!

CO 1 ч О

CAl

I IQO I

«!

Г 1

1 fg

IЭ О с (о

Э (() а (Q

Э (0

r0 л с (9 Q) (Х (П»

1

1

1

Ю

С 4 1

1

1

CO!

«1

CO 1-:

1 I(»

О(«1 i !

° — !

«!

CO t л.1 l

I»l ч

LA I

-1 ) i л( (»t С(1

«1

I hD

1«вЂ”

«l

LA I

Л(ч

СА11!

I (Г»

С 4 1 «вЂ”

«1 !

М(ч

Л(СО!

i I

М1 ч

О(!

I (С л

Э (() т (Q

С() S х

Э Ф

2 )Z 2 л с с о

Э Е

Э S а 1(- о

O Q)

Y Я ())

1 (О

lЭ щ (» 4- — — — 4

1 I

I 1

1 1

I 1

1 I о,о I

l 1

I » I

l I ! k

-; 1

«!

- lQO

Г 1

1 IQO

o t

«1

iО I

О(«! л!

N 1-Ф (»I

1 КО О KO

«t

Е( I

1 (У (ч

LA ц:) 1

1 101 !(л ч

Я, > 1

LA I

О1

° 4 lLO

I»I

I !CA

С (l

«1 ъО I О!

ol

ol чо

Лl

1 КО

О IW

«1

- 2 1 l

1 I ч

О

С 4 I

1 КО

М(ч

LO I

СГ ч

- 2 О

СЧ 1

I lN

LA I N ч

0 1

QO I

«1 сА М:>

С 4 I! 1

o IN

««l

Nl

,О!

«1

N 01

СЧ(! Io

СО IN

«!

CA I л !

С 4 1 ч (4 )!O

СЧ I

1 !М

cO I С4 ч

Г4 I

О! ч

Оl

olo

«!

1 I (:) ICA ч.ф 1 l

t о! чж сО( I LA

1 10

О! ч

О)!

- 1 с

О(«1

« — 1O

Юl — I CO

1 I CA

Ю) 1 О 1

CA! о!

«1

CO I LA

0 1

1 I

o lm

° 1

LA I I

1 о

S

ЕГ

Э а

Iо

Э J)

lS ((()

О Э а г о

СО С

ol ч О I

CO I LA

О(М

° 4СО

«!

CO!

Ю!

«1

М(colo

О 1(4

° 4СО

° — I

CO !

Юl

4 В!

co i o

1 1

О(М

4 СО

« — 1

CO !!

ol . л(- гt

oO I o

« о(м чсО

CO I

«1

LA I

СО 1(4

О(М

«КО

CO 1

1 — — — — 4

1 1

1,QI 1

I (О 1 с

1 C 1 ! (-) 1

1О

Q) )S л (() Х м 1 (-) 1 ! о

Э

I .» l

I I- 1

I (((1 с

1 (D I ((-) 1 C 1

1 X (Q ! в с

1 1

I (.4

1 X 1

1 О I ! 1

1 л.. I

I ! ! Y .I

1 () 1

1 О

I Э 1 а

I » 1

I I- 1

1 (() I а

1 Q) I с

I Е 1

1 Q) 1

l I- 1

1 а

C 1

1 СЧ

1 X 1

1 О 1

I i

I 1

I L 1

1 Y 1

1 1

1 у 1

1 щ 1

1 о"о

1

I

1 (Ч

X

1 I

1

, З

I (С4

Е

1

1 L

1 М

«

Г4 о

1

1 ! !

I

1

-4

I

1

1

1

1

l

I

I

1

1

I

1

1

О:l ч

CAIN

011

I 11

Olm ч 1

01!

I

1

1

1

I

I

1

1

1 !

1

I ! !

I

I !

1

1

1

1 !

I !

1

I

1

I

1

I

1

I !

1 !

1

1

1

1

1

I !

I

1

1

1

I !

1

I !

I ! !

1

1

1 !

1

1 !

I

1 !

1

I

1044653.10

Составитель Н. Шепитько

Техред И.Метелева Корректор " Бокшан

Редактор С.Квятковская

Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 7465/22

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Содержание кислорода и неметаллических включений в опытном и сравниваемом металле соответственно составляет 0,002-0,003 и 0,006-0,0081, 0,005-.0,0074 и 0,014-0,017/. Максимальный размер включений в опытном металле составляет 5-8 мкм, à a,ñðàâниваемом 12- 15 мкм.Размер зерна в опытном металле характеризуется баллом 7-8, а в сравниваемом 6-7.

Таким образом, предла гаемый соста в сплава позволяет легировать сталь в необходимых пределах молибденом,медью и марганцем, раскислять и модифицировать металл алюминием, кальцием, РЗМ, индием и танталом, получать заготовки с мелкозернистой структурой, с меньшим содержанием кислорода, серы и неметаллических включений (при меньшем. их размере. и благоприятном распределении их в структуре стали). Все это способствует повышению пластических свойств стали, ее вязкости и трещиноустойчивости при высоких характеристиках прочности.