Высокопрочная свариваемая сталь

Высокопрочная свариваемая сталь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ВЫСОКОПРОЧНАЯ СВАРИВАЕМАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, хром, марганец, кальций, редкоземельные элементы, один элемент, взятый из группы, содержащей ванадий и ниобий, и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и ударной вязкости, она дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 0,05-0,11 Хром1,2-2,2 Марганец 1,0-2,2 Кальций 0,01-0,03 Редкоземельные( элементы 0,01-0,03 Один элемент, (Л взятый из группы , содержащей ванадий и ниобий 0,03-0,15 Алюминий 0,01-0,05 ЖелезоОстальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) 01) 1(д) С 22 С 38/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3612085/22-02 (22) 28.06.83 (46) 15.03.85. Бюл. У 10 (72) О.В.Абрамов, Е.В.Коноплева, P.È.Энтин, Л.И.Коган, Л.M.Êëåéíåð, И.Е.Косматенко, В.К.Некрасов, В.M.Ïàðøèí, В.И.Уманец, И.И.Пичурин, В.P.Янер, А.С.Болотов, А.Г.Иазель и В.М.Баязитов (71) Институт физики твердого тела

АН СССР и Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина (53) 669.14-018(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 536250, кл. С 22 С 38/38, 1974.

2. Заявка Японии 53-6613, кл. 10 J 172, опублик. 09.03.78. (54) (57) ВЫСОКОПРОЧНАЯ СВАРИВАЕпАЯ

СТАЛЬ, содержащая углерод, хром, марганец, кальций, редкоземельные элементы, один элемент, взятый иэ группы, содержащей ванадий и ниобий, и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и ударной вязкости, она дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Углерод 0,05-0,11

Хром 1,2-2,2

Марганец 1,0-2,2

Кальций 0,01-0,03

Редкоземельные элементы 0,01-0, 03

Один элемент, взятый из группы, содержащей ванадий и ниобий 0,03-0,15

Алюминий 0,01-0,05

Железо Остальное

0,05-0,11

1,2-2,2

1,0-2,2

0,01-0,03! 114504

Изобретение относится к металлур= гии, в частности к разработке составов стали для изделий толщиной до 2025 мм, работающих при повышенных ударных нагрузках при низких темпера- турах.

Известна сталь j1j содержащая, мас. %:

Углерод 0,01-0,09

Хром 2,0-4,9 10

Марганец 1,8 — 3,0

Молибден 0,01-0, 5

Железо Остальное . Однако такая сталь имеет недостаточную прочность и ударную вязкость.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является сталь )2J содержащая, мас.%:

Углерод 0,003-0,05 20

Хром 0,3-3,0

Марганец О, 1-0,8

Кальций 0,001-0,01

Лантан 0,005-0,1

Ниобий 0,01-0, 15 25

Ванадий 0,01-0,2

Железо Остальное

Однако известная сталь имеет недостаточную прочность и ударную вязкость в изделиях толщиной до 20-,Зр

25 мм при пониженных температурах.

Целью изобретения является повышение прочности и ударной вязкости.

Указанная цель достигается тем, что высокопрочная свариваемая сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кальций, редкоземельные элементы, один элемент, взятый из группы, содержащей ванадий и ниобий, и железо, дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод

Хром

Марганец .

Кальций

Редкоземельные элементы 0,01-0,03

Один элемент, взятый из группы, 50 содержащей ванадий и ниобий 0,03-0, 15

Алюминий 0 01-0 05

Железо Остальное

Легирование низкоуглеродистых ста-55 лей хромом и марганцем проводится для повышения их прокаливаемости . с целью получения при закалке струк6 2 туры мартенсита или мартенсита и бейнита, которые обеспечивают стали более высокую прочность. Причем совместное влияние хрома и марганца на устойчивость аустенита и прокаливаемость значительно более сильное, чем это следовало бы из аддитивности влияния каждого элемента. При содер-. жании в стали 0,3-3% хрома и менее

0,8% марганца критический диаметр при охлаждении на воздухе составляет не более 4-5 мм, а при содержаниях хрома 1,2-2,2% и марганца 1,0-2,2% (предложенная сталь) критический диаметр значительно больше и находится в пределах 15-30 м .

Таким образом, чтобы получить мартенситно-бейнитную структуру при. охлаждении на воздухе или в воде в сечении 20-25 мм и, соответственно, высокую прочность при указанных содержаниях хрома необходимо содержание марганца не ниже 1,0%. Увеличение содержания марганца выше 2,2% нежелательно, так как приводит к падению ударной вязкости ввиду черезмерного упрочнения твердого раствора.

Алюминий способствует более полному предварительному раскнслению стали перед введением РЗМ, является эффективным модификатором и измельчает зерно аустенита. Раскисление алюминием в количестве 0,01-0,04% понижает температуру перехода стали из вязкого состояния в хрусткое, а при содержании алюминия выше 0,08% хладноломкость стали понижается. Поэтому содержание алюминия в предложенной стали выше 0,05% нецелесообразно

r, ввиду ухудйения вязкости. При низком содержании алюминия (менее 0,01%) эффект раскисления незначителен.

Введение кальция приводит к дополнительному раскислению и десульфурации стали, что существенно снижает склонность стали к образованию холодных трещин в сварном соединении.

Наличие в составе стали редкоземельных элементов (церия и лантана) повышает пластичность, понижает анизотропию ударной вязкости.

Введение в сталь ванадия или ниобия приводит к измельчению зерна: вследствие образования карбонитридов, препятствующих росту зерна аустенита при нагреве под закалку и в зоне термического влияния при сварке. Эти элементы также способстСодержание компонентов, вес. Х

Сталь (Са Р5М Ьа: Ni (Се+

Ьа) С Ж Cr V Nb AI

Предложенная

0,06 0,8 1,3 0,03 — 0,006 0,02 0,02

0,05 1,0 1,3 0,04 — 0,015 0,01 0,01

0,08 1,5 1,9 0,10 — 0,04 0,02 0,015—

0,11 2,3 2,2 0,15 — 0,05 0,03 0,03

0,03 0,01 0,01 0,015—

Оэ07 Оэ03 Оэ015 Оь025

0,12 0,05 0,03 0,03

0,06 1,2 1,2

0,08 1,9 1,6

0,09 2,2 2,1

0,15 0,08 0,02 0,015—

0,08 2,4 2,0

0,037 0,69 0,84 0,04 0,03 — 0,0011 — - 0,017 0,24

Известная

П р и м е ч а н и е. Si — 0,16-0,40X; P — не более 0,025Х;

S — не более 0,010X; Fe — остальное.

Таблица 2

6в ° кгс/мм

Сталь

Предложенная

19 83

17 78

15

73

3 11 вуют упрочнению стали за счет дисперсионного твердения.

Сталь известного и предложенного составов выплавляют по объемной тех" нологии в индукционной печи ИСТ 0,06.

Слитки куют на пруток сечением 25х х25 мм, затем производят горячую прокатку заготовок до сечения 14х х30 мм и охлаждают на воздухе. Химические составы известной и предложенной стали приведены в табл. 1.

45046 4

В табл. 2 приведены механические свойства исследованных сталей при испытании на статическое растяжение и ударный изгиб после закалки от 950 С и отпуска при 650 С в течение 1 ч.

Из приведенных в таблицах данных I

: следует, что сталь предложенного состава имеет лучшие характеристики прочности и ударной вязкости.

Таблица1

1145046

Продолжение табл.2

15,8

13,2

17,5 77

77

13

17 72

80

15

18,5

18 81

18 80

14 72

12 70

18

74

83 78

90 82

58,1 46,7

9,8*

Прототип

* Испытания проводят при -10 С (KCV ).

Заказ 1122/2) Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

Составитель Н.Косторной

Редактор Л.Веселовская Техред А.Бабинец Корректор Е.Сирохман