Лигатура для стали

Лигатура для стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для повышения механических свойств и износостойкости стали. Цель изобретения - повьшение пластических свойств ударной вязкости, снижение износа стали. Новая лигатура содержит компоненты в следукмцем соотношении, мас.%: марганед 60-90; кремний 1-6,.0; титан 0,03-6,0; азот 0,1-10,0; углерод 4- 7,0; церий 0,02-1,5 и железо остальное . Дополнительный ввод в состав лигатуры g, а также изменение в ней соотношения С и Мп обеспечили увеличение относительного удлинения стали на 71-79%, относительного сужения на 70-73, ударной вязкости стали на 76-86%, а также увеличение износостойкости стали на 52-68%.2 табл. а S (Л со ГчЭ 00 со со со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 С 22 С 35/ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3906330/22-02 (22) 05.06.86 (46) 07.08.87. Бюл. У 29 (71) Белорусский технологический институт им; С.M.Êèðîâà (72) Н.А.Свидунович, Л.И.Парфенов, А.И.Гарост, Г.А.Сорокин, А.Н.Вербицкий, В.В.Вашкевич и А.Б. Горин (53) 669.15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 918324, кл. С 22 С 35/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 538048, кл. С 22 С 35/00, 1973. (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для повышения механических свойств и износостойкости стали. Цель изобретения — повышение пластических свойств ударной вязкости, снижение износа стали ° Новая лигатура содержит компоненты в следукнцем соотношении, мас.7: марганец 60-90; кремний 1-6,0; титан

0,03-6,0; азот О, 1 — 10 0 углерод 47,0; церий 0,02-1,5 и железо остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры Е, а также изменение в ней соотношения С и Мп обеспечили увеличение относительного удлинения стали на 71-797, относительного сужения на 70-73, ударной вязкости стали на 76-86Х, а также увеличение износостойкости стали на 52-687..2 табл.

1 13

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке соста-. вов лигатур для улучшения свойств стали.

Цель изобретения — повышение пластических свойств, ударной вязкости и снижение износа стали.

Введение углерода в состав лигатуры объясняется его способностью повышать износостойкость и прочность обрабатываемой стали.

Дополнительное введение в состав лигатуры церия связано с образованием комплексного модификатора титан +

+ церий + азот, количество каждого из элементов взято по оптимальному значению, что благоприятно сказывается на повышении общего уровня прочностных характеристик. Образование комплексного модификатора приводит к новым эффектам вследствие оптимального сочетания с компонентами.

Титан и азот, вхоцящие в комплексный модификатор, образуют мелкодисперсные нитриды титана, равномерно располагающиеся после термообработки внутри зерна. В начальный период кристаллизации стали, обработанной лигатурой, центрами кристаллизации будут являться нитриды титана. Одновременно церий и растворенный не связанный в нитриды азот присутствуют в жидком расплаве и, являясь поверхностно активными элементами, т.е. модификаторами II рода, обеспечивают еще больший эффект измельчения зерен. При более низких температурах кристаллизации (800-900 С) церий способствует образованию с растворенным азотом мелкодисперсных нитридов и карбонитридов церия. Их образование связано с пересьпцением раствора углеродом, азотом и церием. Самопроизвольное обогащение дефектов кристаллической решетки (границ зерен и субзерен, дислокаций) растворенными атомами приводит к образованию равно-. весных сегрегаций. В местах образования сегрегаций с повышенной концентрацией углерода, азота и церия при охлаждении образуются мелкодисперсные нитриды и карбонитриды церия, которые совместно с ранее образовавшимися нитридами титана способствуют эффективному упрочнению стали.

Структура стали, обработанная .предлагаемой лигатурой, характеризуется весьма мелкодисперсным строени28399 2

55 ем, очень тонкими и чистыми границами зерен и наличием большого количества нитридов и карбонитридов,равномерно распределенных в основе зерна. Образование такой структуры стали при обработке предложенной лигатурой и обуславливает повышение ее износостойкости и механических характеристик.

Изготавливают сплавы предложенного состава, включая граничные и средние значения компонентов и сплав известного состава, удовлетворяющий средним значениям составляющих. Сплавы испытывают в качестве раскислителей, легирующих и модификаторов sblсокомарганцевистой стали.

Технология получения лигатуры и стали. Каждый состав лигатуры сплавляют отдельно в плаэменно-индукционных печах. Насьпцение азотом до повышенных концентраций проводят при повышенном давлении его в атмосфере печи. Готовые слитки лигатуры добавляют в расплавленную сталь. Каждую сталь приготавливают отдельно. Металл выплавляют в дуговой электропечи с основной футеровкой, а лигатуру вводят в ковш в жидком виде в количестве 1:10 к объему расйлава стали.

Для исследования механических и эксплуатационных характеристик обработанной стали вырезают специальные образцы. Содержание основных элементов определяют химическим методом.

Испытания образцов стали на растяжение проводят по ГОСТ 1497-73. Испытания на ударную вязкость проводят на специально призматических образцах типа I по ГОСТ 9454-60 с размерами 10 « 10 55 мм с надрезом по середине глубиной 2 мм и радиусом 1 мм..

Испытания на твердость проводят по

Бринелю. Полученные образцы закаливают с температуры 1150 С в воду.

После закалки получают аустенитную структуру с включениями мелкодисперсных нитридов титана и церия в основе зерна. Балл зерна 5.

Для моделирования условий ударноабразивного износа испытания образцов стали обработанной лигатурой известного и предлагаемых составов проводят в шаровой мельнице. Внутренние размеры барабанов: диаметр

200 мм, длина 320 мм. Мельница совершает 32 об/мин. В каждый барабан загружают 10 кг стальных шаров (HRC 50) 60,0-90,0

1,0-6,0

0,03-6,0

О, 1-10, О

4,0-7,0

0,02-1, 5

Остальное

Таблица 1

Химический состав лигатур, мас.X

Лигатура

Марга- Угле- Титан Крем- Азот Церий Железо нец род ний

Известная

1,4 17 5,0 1,7

2,5 6,0 6,0 2,0

Остальное

Предлаг ае ма я 1

0,02

0,03 6,0 О, 1

3,0 3 0 5

0,02 7,0 0,08

80 06 12

6,0 6,0 2,0

4,0

1,5

7,0

0,75

5,5

8,0

0,01

3,0

0,02

4,0."1 13283 диаметром 50 мм, щебень гранитный

6 кг и испытываемые образцы размером

10 « 10 " 25 мм. Оценка износостойкости стали характеризуется величиной

5 относительного износа. За эталон принят образец стали, обработанный лигатурой известного состава.

Составы лигатур приведены в табл. 1. Результаты испытаний образцов, получаемых в зависимости от обработки известными и предлагаемыми лигатурами, приведены в табл. 2.

Стали могут содержать примеси,X: серы до 0,05, фосфор до О, 1.

Представленные в табл. 2 данные показывают, что предложеннай лигатура позволяет значительно повысить механические свойства и износостойкость обработанных сталей. Так, относительное удлинение увеличивается на

71-797,.относительное сужение на 7099

737, ударная вязкость на 76-86Х.,при этом изнОсостойкость увеличивается на 52-687.

Формула изобретения

Лигатура для стали, содержащая марганец, кремний, титан, азот, углерод и железо, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения пластических свойств, ударной вязкости стали и снижения износа стали, лигатура дополнительно содержит церий при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Марганец

Кремний

Титан

Азот

Углерод

Церий

Железо

1328399

Таблица 2

Содержание, мас.Х

Лига мический тав ста ов от «4 кг/мм кг/мм Х Х кгм/см

° Ф

0,52

Известная

4,3

86 55

100

0,7

0 85

Азот

О, 087

Осталь"

Железо ное

0,63

5,8

0,8

0,30 82 53

Титан

0,11

А30Т

Железо

Остальное

Предлагаемая 1 Углерод

0,78

11,8

Марганец

Кремний

0,3

0,30 Титан

52 27 26

32, 21

Азот

Церий мелево ное

1,05

2 Углерод

Марганец

8,9

Кремний

Титан

0,8

0,002 82

30

56 28

Азот

0,01.Остальное

Железо

Углерод

Марганец

Кремний

Титан

Углерод

Марганец

Кремний

0,35 . 78

0,001

ОстальМеханические свойства

Относительный износу

1328399

Содержание, мас.Х

Механические свойства

1 тносиельный знос, V ем

1 кгм/см

3 Углерод

0,92

Марганец

10 ° 3

Кремний

Титан

0,52

90 64

0,15

Азот

О 25

Церий

Железо

0,04

Остальное

4 Углерод

1, 18

8,4

Марганец

0,9

56 34 10 12

Кремний

Титан

9 52

0,001

О, 014

Азот

0,1

Церий

Железо

Остальное

0,68

5 Углерод

12,3

12 13

10 58

0,26

57 35

0,4

0,6

Остальное

0,79

6 Углерод

8,8

0,8

81 54

0,3

0,10

0,001

Остальное

Xeneso

Лигатура Химический . состав стаМарганец

Кремний

Титан

Азот

Церий

Железо

Марганец

Кремний

Титан

Азот в 6, кг/мм кг/мм

Ц одолиение табл. 2

32 31 30 28

24 26 22 32