499306 - Комплексный модификатор

Комплексный модификатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ЛИС

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-вувЂ” (22) Заявлено 30.05.74 (21) 2027946/22-2 с присоединением заявки №вЂ” (») ПриоритетвЂ”

Опубликовано 15.01.76. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 03.11.76 (51) М. Кл е С 21С 1/00

Государственный комитет

Совета е1инистров СССЯ по делам иеооретений и открытий (53) УДК 621.345 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Б. Вихляев, В. Д. Краля, С. Н. Примеров, В. П. Абрамова, В. А. Ефимов, В. И. Легенчук, А. Д. Клипов, М. К. Трухин и В. В. Чебурко

Институт проблем литья АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) КОМПЛЕКСНЫЙ МОДИФИКАТОР

Изобретение относится к металлургической и машиностроительной промышленности и используется при производстве качественных хромоникелевых сталей и сплавов.

Известен модификатор, содержащий кремний; кальций; барий; марганец; не менее четырех элементов из группы: церий, лантан, ниобий, тантал, ванадий, цирконий, алюминий, бор; железо и примеси. Модифицирование простых углеродистых сталей модификатором известного состава способствует образованию мелкокристаллической структуры металла и повышению его пластичности. Однако при модифицировании хромоникелевых сталей его эффективность резко снижается.

Указанное обстоятельство прежде всего связано с резким возрастанием работы образования критических зародышей в таких расплавах, свидетельством чего является значительное развитие зоны транскристаллизации в слитках из хромоникелевых сталей. Возможность повышения таких эксплуатационно важных свойств сталей, как жаростойкость, коррозионная устойчивость, длительная прочность и др., тесным образом связана с возрастанием всего комплекса их механических и служебных свойств и не определяется только повышением пластичности металла. При этом, если повышение пластичности стали в результате модифицирования происходит в основном за счет наличия оптимальных остаточных концентраций в металле таких активных элементов, как магний, кальций и редкоземельные металлы (РЗМ), то повышение прочностных и специальных служебных свойств хромоникелевых сталей и сплавов осуществляется под влиянием таких добавок, как медь, молибден и ванадий, приводящих к выделению тонкодисперсных фаз и диспер1О сионному упрочнению металла.

Следовательно, недостатком известного модификатора является то, что он не содержит магний, медь и молибден. Совместное модифицирование стали магнием, кальцием и

15 РЗМ, т. е. элементами с высокими раскислительными и десульфурирующими способностями, оказывает решающее влияние на изменение состава и формы неметалличеоких включений в стали. Если в обычном металле, gp как правило, наблюдается образование дендритообразных оксидов и выделение по границам зерен сплошной сетки однофазных сульфидов, резко снижающих пластические авойства стали, то модифицирование стали комплексным модификатором, содержащим кальций, магний и РЗМ, приводит к образованию раздробленных гетерофазных сульфидов и оксидов округлой формы.

Последнее обстоятельство весьма важно, зп так как указанная форма неметаллических

499306

65 включений является одной из основных причин значительного возрастания трещиноустойчивости и пластичности металла. Определенное влияние оказывают также способности магния и кальция препятствовать возникновению видманштето вой структуры металла.

При этом целесообразней использовать магний совместно с такими элементами, как алюминий, кальций, РЗМ и марганец, которые способствуют лучшему взаимному усвоению активных элементов, а пары магния кроме того вызывают барботаж металла и более полное удаление из стали неметаллических включений и вредных примесей. Одновременно РЗМ способствуют ошлаковыванию сульфидных включений, уменьшению их смачиваемости расплавом, что также обеспечивает лучшие условия для их удаления из металла.

Магний позволяет повысить длительную прочность, жаростойкость и коррозионную устойчивость сталей, не легированных крем|нием. Аналогичное влияние в хромоникелевых сталях оказывают также молибден и медь.

Возможность повышения механических свойств стали под влиянием присадок меди прежде всего связана с различиями в предельной растворимости ее в феррите и аустените. Ввиду того, что растворимость меди в аустените несколько большая, чем в феррите, выделение дисперсных частиц меди приводит к резкому упрочнению модифицированного металла как в результате его нормализации после прокатки, так и в результате закалки стали и последующего ее отпуска. При этом большая часть упрочнения металла достигается за счет изменений, вносимых в тонкую дислокационную субмикроструктуру металла при протекании процесса образования и роста то нкодисперсных частиц меди.

Развитие процессов упрочнения стали дисперсцой медью происходит в основном за счет усилий, необходимых на огибание дислокациями выделяющихся твердых частиц, а также за счет закрепления дислокаций выделениями меди. В результате имеющее место повышение предела текучести и теплоустойчивости хромоникелевых сталей является прямым следствием повышения их длительной прочности при повышенных температурах, что может быть использовано, например, при изготовлении котельных барабанов, В свою очередь, повышение прочностных и специальных служебных свойств модифицированных улучшаемых сталей делает целесообразным использова ние в составе комплексного модификатора совместных присадок с медью и магнием молибдена и ванадия, так как добавки последних повышают устойчивость против отпуска и устраняют отпускную хрупкость.

Указанное обстоятельство является важным, например, для высоколегированных шта мповых сталей и при изготовлении крупных поковок, подвергаемых отжигу для снятия, напряжений. Важным. является также

Зо

50 то, что медь, как и молибден, повышает прокаливаемость изделий и восприимчивость стали к закалке, что существенно повышает способность стали к сквозному улучшению. Последнее может быть использовано, например, при изготовлении крупяных поковок для деталей, работающих в условиях ударных нагрузок. При этом совместные присадки меди и молибдена обеспечивают благоприятное сочетание высоких прочностных характеристик стали и ее хорошей свариваемости.

Повышение коррозион ной устойчивости под влиянием присадок меди прежде всего связано с образованием на поверхности деталей в пассивирова нном состоянии прочного и гладкого медьсодержащего слоя, препятствующего ржавлению. При этом эффективность присадок меди повышается также под влиянием молибдена. Такое преимущество может быть использовано, например, при изготовлении строительных конструкций для химической промышленности. Образование указанного слоя предопределяет и особые преимущества модифицированных сталей в отношении стойкости против коррозионного растрескивания под напряжением.

Наличие меди в хромоникелевых аустенитно-ферритных сталях настолько повышает устойчивость аустенита, что даже после зна чительного наклепа сталь остается немагнитной. Поэтому модифицированную указанными элементами сталь можно применять для изготовления изделий, подвергающихся наклепу и склонных к коррозионному растрескиванию.

Благоприятное влияние меди, магния, молибдена и ванадия на повышение жаростойкости хромоникелевых сталей прежде, всего связа|но с повышением температуры рекристаллизации феррита и с созданием условий для образования и роста в металле тонкодисперсных вторичных фаз.

Изготовление комплексного модификатора на медной основе является существенно важным также при использовании его для модифицирования литейных сталей, применяемых для отливки сложенных по форме. и тонкостенных деталей. При этом значительное повышение жидкотекучести стали происходит под влиянием совместных присадок меди с кальцием и магнием.

Следовательно, увеличение эффективности обработки при модифицировании хромоникелевых сталей и сплавов позволяет повысить надежность и долговечность работы широкого круга изделий из этих сталей, применяемых в автомобиле- и самолетостроении, при изготовлении ответственных деталей для роторов турбин и турбогенераторов, в судои котлостроении, в химической промышленности и др, С целью увеличения эффективности обработки хромоникелевых сталей и сплавовпредлагается в состав модификатора вводить маг499306

Формула изобретения

Составитеоль В. Внхляев

Техред T. Курилко

Корректор Л. Деннскина

1зедактор H. Корченко

Заказ 3592 Изд. Ыз 1056 Тираж 654 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комнтета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

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

МОТ, Загорский филиал

5 нпй, молибден и медь при следующем соотношении компонентов, вес. /,:

Магний 2 вЂ” 5

Кальций 5 вЂ” 11

Редкоземельные металлы 0,1 вЂ” 10

Молибден 0,5 вЂ” 10

Ванадий 0,1 вЂ” 4

Алюминий 0,3 вЂ” 8

Кремний 1 вЂ” 15

Марганец 1 вЂ” 7

Железо 5 вЂ” 25

Медь Остальное.

Применение комплексного модификатора указанного состава позволяет повысить эффективность процесса модифицирования железоуглеродистых расплавов, обеспечивающую возрастание как механических, так и служебных свойств хромоникелевых сталей и сплавов за счет создания условий для выделения вторичных тонкодисперсных фаз и их равномерного распределения в металле, получения более благоприятной формы неметаллических включений, повышения дисперсности дендритной структуры, изменения состава и формы ее структурных составляю щих, повышения температуры рекристаллизации феррита, затормаживания роста зерна при нагреве стали, уменьшения содержания газов в металле и вредных примесей по границам зерен, пассивирования железа, снижения интенсивности развития полигонизационных процессов в сплавах, повышения структурной и химической однородности отливок и создания условий для их сквозного улучшения.

Например, при модифицировании хромоникслевой стали, содержащей, вес. %, углерод 0,15; хром 17,9;,никель 7,б; марганец

0,55; кремний 0,32; серу 0,008; фосфор 0,011, было установлено, что наряду с повышением пластичности модифицированного металла в результате применения комплексного модификатора предложенного состава повышаются также на 20 вЂ” 45% его прочностные характеристики. При этом стальные отливки имеют однородную мелкозернистую структуру. Одновременно более, чем в 3 раза повышается жаростойкость модифицированного металла.

Комплексный модификатор, содержащий кальций, редкоземельные металлы, ванадий, алюминий, кремний, марганец, железо, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности обработки хромоникелевых сталей и сплавов, в него введены магний, молибден и медь при следующем соотношении компонентов Вес /О