Литейная сталь

Литейная сталь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

даЗЕЙНАЯ СТАЛЬ, содержащая ЗДлерод,.кремний, хром, марганец, молибден,, ванадий и железо, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью вов ышения ударной вязкости и трещиноустойчивости при сохранении прочностных и пластических свойств, она дополнительно содержит кальций, церий и, по крайней мере, один элемент из группы, содержащей магний и лантан, при следукяцем соотношении компонентов, мас.%: Углерод0,1-0,3 Кремний1-3 Хром4-8 Марганец4-8 Молибден 0,01-0,4 Ванадий0,01-0,2 Кальций0,01-0,3 Церий0,05-0,2 По крайней мере, один элемент из i группы, содержа (Л щей магний и лантан0 ,005-0,3 Железо Остальное

ОООЗ СОВЕТСКИХ

ООЗФЧ Р

РЕСПУБЛИК

1(дР С 22 С 38/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ASTOPCH09AY СВИДЕТЕЛЬСТВ(0,005-0,3

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

im ДеаМ ИЗОИЧТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) Збб 2071/22-02 .(22) 16.11.83 (4б) 07.04.85. Бюл. 9 13 (72) E.È. Ïðÿõèí, И.Е. Казеннова, Е.В. Голубенцева, И.В. Грузных, H,Ï.Ðö÷Kîâ и В.В.Черканов (53) б69.15-194(088.8) (56) 1. Авторское свиДетельство СССР

У 587024, кл. С 22 С 38/24, 1974

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 908919, кл. С 22 С 38/38, 1980. (54) (57) ПИТЕЙНАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод,.кремний, хром, марганец, молибден, ванадий и железо, о т л ич а ю щ а s с а тем, что, с целью яевышения ударной вязкости и трещиноустойчивости при сохранении прочностных и пластических свойств, она

„.SU„„1148891 A дополнительно содержит кальций, церий и, по крайней мере, один элемент из группы, содержащей магний и лантан, при следующем соотношении компонентов, мас.Ж: .Углерод О, 1-0,3

Кремний 1-3

Хром 4-8

Марганец 4-8

Молибден 0,01-0,4

Ванадий 0,01-0,2

Кальций 0,01-0,3

Церий 0,05-0,2

По крайней мере, один элемент из группы, содержащей магний и лантан

Железо

1148891

Изобретение относится к металлургии, а именно к изысканию литейной высокопрочной стали с повышенной ударной вязкостью и трещиноустойчивостью

Известна литейная конструкционная сталь, имеющая химический состав, мяс.%:

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

Остальное

Углерод

Марганец

Кремний

Хром

Ванадий

Церий

Магний

Железо

15

8-10

25-35

После термической обработки (по режиму: двойная нормализация при 900 — 920 С с последующим низким о отпуском при 280-300 С с охлаждением на воздухе) сталь имеет следующие механические свойства:

Предел прочности, МПа 1400-1600

Предел текучести, МПа 1200-1300

Относительное удлинение, %

Относительное сужение,X

Ударная вязкость при температуре 20 С, ЗО кДж/м 400-700

Трещиноустойчивость стали составляет 450 Н (1).

Однако эта сталь при удовлетворительных значениях прочностных и плас-З5 тических свойств имеет низкие показатели по ударной вязкости и трещиноустойчивости, что существенно ограничивает возможность ее,использования для деталей сложной конфигурации,40 работающих в условиях повышенных динамических нагрузок.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является литейная 45 сталь, имеющая химическии состав, мас.%:

Углерод 0,15-0,25

Марганец 2,15 4,2

Хром 2,0-5,0 50

Молибден 0,3-0,46

Ванадий О, 1-0,35

Кремний О, 1-0,5

Железо Остальное

Механические свойства указанной 55 стали после термической обработки (по режиму: закалка с 900 — 950 С, отпуск при 200 -300@C) следующие:

14 50-1600

i 220-1310

Предел пр очи ос ти МПа

Предел текучести, МПа

Относительное удлинение, X

Относительное сужение, X

Ударная вязкость при температуре 20 С, кДж/м2 430 †5

Трещиноустойчивость 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 трещиноустойчи9-10,3

40-48 вости при сохранении прочностных и пластических свойств.

Поставленная цель достигается тем, что литейная сталь, содержащая углерод, кремний, хром, марганец, молибден, ванадий и железо, дополнительно содержит кальций, церий и, по крайней мере, один элемент из группы, содержащей магний и лантан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,1-0,3

Кремний :1 -3

Хром 4-8

Марганец 4 — 8

Молибден 0,01 — 0,4

Ванадий 0,01-0,2

Кальций 0,01-0,3

Церий 0,05-0,2

По крайней мере, один элемент из группы, содержащей магний и лантан 0,005-0,3

Железо Остальное

Обеспечение высоких значений ударной вязкости и трещиноустойчивости при 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, взятые в больших количествах (4 — 8, 4-8 и 1-3 мас.X соответственно), снижают температуру начала мартенситного превращения, упрочняют кристалличес3 11488 кую решетку oL+Pe 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 предохраняет металл от повторного окисления.

Церий в количествах 0,050,2 мас.% уменьшает число неметаллических включений в стали, придает им глобулиризованную форму, очищает границы зерен и упрощает металлическую матрицу, а также способствует

Обессериванию стали в результате образования легковсплывающих тугоплавких оксисульфидных включений. 25

Лантан в пределах 0 0050,3 мас.% способствует более равномерному распределению неметаллических включений в теле и по границам зерна, что положительно влияет на вязкость стали.

Магний является поверхностно-активным злементОМ. Частицы магния 35 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 4

Сталь выплавляют в открытой индукционной печи емкостью б0 кг с основной футеровкой. Кремний, хром, марганец, молибден и ванадий вводят в виде ферросплавов, кальций, магний и церий — в виде лигатур, лантан— в чистом виде.

Механические свойства определяют на образцах, вырезанных из пробных брусков, согласно ГОСТ 977-75.

После термической обработки по режиму: нормализация при 920oCs.закалка с 880 С охлаждение на воздухе;

Отпуск при 200 с сталь обеспечивает следующий уровень механических свойств:

Предел прочности, ИПа 1550-1á80

Предел текучести, ИПа 1220-1330

ОтйЬсительное удлинение, % 10,8-12,0

Относительное сужение, % 45-53

Ударная вязкость при температуре 20 С, кДж/м 850-1140

Трещиноустойчивость предлагаемой стани составляет 750-850 Н.

Примеры конкретного исполнения исследований механических свойств и трещиноустойчивости стали приведены в таблице.

Результаты изучения свойств предлагаемой стали показали ее преимущество по ударной вязкости и трещиноустойчивости при сохранении высокого уровня прочностных и нластических свойств в сравнении с известной ,сталью.

Сочетание высокой ударной вязкости и трещиноустойчивости с высоким уровнем прочности и пластичности предлагаемой стали позволяет использовать ее в изделиях новой техники при изготовлении тяжелонагруженных деталей сложной конфигурации, рабо" тающих в условиях повышенных динамических нагрузок.

Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемой стали составит 55880 руб. л

j3 о

D

И 1 л о ь

QCI оо

Ю СО

4 о о о

О л о

00

Ф о о

Щ аГ\ о

М

С4 Э

v o о ж

E" Э

v o о ж

&! Э

v o

o x (Г) о о л о

С 4 л о

tA о о с > л о

М л о

М л о

М л о о

° о

СЧ

Ф о

М о

D л о

LA л

1 о

Ф л о о л

QO о л

CQ о л О

О л

С!

° \

М !

ЙI" й! I о 1 о

CG

1 — 4 о л

СО о л

М о л

М о л и л л

О б л о

° о

М

Ю о Î

4 и

Щ

Е л

Ш о ж

Iv

1 ! !

1 о

Ю . Ф

3 148891 о о о а r л

СО ОО СО о в о л л л сО О C) 3 1

СЬ Ch (O л л л о о о о о с

Щ О О О о о о в

О О

В и л л

О О

3Г o о

<О л

СЧ 3

i4

Э и о о ж о л л Ю

М СМ

4/1 Щ о о

itl Щ о О

С 4 сч

СЧ сЧ

1

F" Э

v o о

IA o л л а л сФ

О О л л о о о О !О о о о

М! М) л

О и л

Ю ь

С0

D

D л

С0

C)

Ю

Ю м

О л

МЪ

Ю Ю л л

a o

О л м

D о

ФГ

О л м

Ch л

D О) л

Ю л

СЧ

О1 л

Ю л

СЧ

О

3Г)

Ill

Ю м

CIj

° а3 I

С2 м

СЧ

Ch

СЧ

sO

D л

СМ

О

1 м 1--" ос 9

1 <У

1 Г»»

Е Q о о

Ю Х

l» о о /1

Ю

Ю л

Ю м, 4Г1

Ю л л

О л ь

М л

О л

О ) Ю л

СЧ л ь м

СЧ

О л

СЧ л

Ф

О (Ч л

ФЧ л ь

О

СО

Ю л 3

D л

О л

СО

Ю

Ю

СЧ

О л м

in л л ь

ltl л л

«! ф л 1ф 00 ж о

1 л ь (ъ 1

К

l l

I I

t u

I

1д

И 4389!

О .О

СО CO

Ю

«В

I»

1О ь о о о о ю

00 о о о 3 л о

СЧ

«Г1 л

С4

«л о л () «Г1 о

° \ Ф

«О

Р ) о

CO о О о о

CV

«Ч

A,«Ж

1 о х

I aIl

О о

8 о о х

Е» Ф

u o о х о о

» о о о

Ф о о

» о л ь о

Ю о о л о о л о

Ю л Ф

О л Й С«

° а о

«Гф о

Ю о

v!

1Г

3 (ю

И

Ю Я Г 1 о

an о о о

an о

ll48893 о

Щ о ! л

«

Щ

1ч и о

Щ о о л о

Щ о о л о

«Г о о о о о

« 1 СО

1 о оо

Р ) л в о

1 о о и о Ф о о

CV («с Ъ

1 I

«Г1

1 г ъ л л

О I O сО

СГ) I б л !»

oIo

2 1 л 1 л с ъ

» «Г

o1O л в

I «Ч л !» о!о

I !

»

О I«, «««Ф ««! ж !«! х