Сталь
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ, Союз Советских
Социалистииеских
Республик оц 522265
К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 06.01.75. (21) 2092561/01 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.07,76. Бюллетень № 27 (45) Дата опубликования описания 1009.76. (51) М. Кл.а
С 22 С 38/22 (53) УДК 669Л4 784 782 74 26 292 855 7 Г781 854 ) — 018.29 (088.8) Гасударственный комитет
Соната Министроа СССР аа делам изобретений н открытий (72) Авторы Д. С, Казарновский, А. П. Бабич, И. П. Кравцова, Н. Н, Разинькова, изобРЕтении JI. Я. Шнаперман и В. А. Сиигирев
Украинский научно-исследовательский институт металлов (71) Заявитель (54) СТАЛЬ
116,3 кг/мм Яв
Изобретение относится к металлургической промышленности и может использоваться для повыгмния качества проката черных металлов, в частности железнодорожных рельсов, Известна сталь следующего химического состава, вес. %:
Углерод 0,4 — 1,0
Марганец 0,5 — 2,5
Кремний 0,02 — 1,8
Хром 0 — 1,5
Молибден 0 — 0,5
Ванадий 0 — 0,4
Ниобий 0 — 0,25 (1), Известна также сталь следующего химического состава, вес.%:
Углерод 0,1 -0,35
Марганец 0,2 — 1,8
Кремний 0,1 — 1,0
Хром 0,5 — 2,0
Молибден + ванадий 0,2 — 0,30
Бор 0,001 — 0,006 (21
Такой состав стали после закалки и отпуска имеет следующы;механические свойства:
Предел прочности гри растяжении
Относительное удлинение 13,1%
Однако известные составы сталей не могут обеспечить структуру с высокой контактно-усталостной прочностью металла и медленным развитием контактно-усталостных трещин, которые могут быть обеспечены получением мелкого зерна аустенита 11 — 13 балла, дисперсностью оксидных включений и значительным количеством высокодисп рсной карбидной фазы.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сталь следующего химического состава, вес. %:
Углерод 0,65 — 0„75
Кремний 0,5 — 0,9
Марганец 0,8 — 1,3
Хром 0,5 — 0,9
Вольфрам 0,1 — 1,0
Берий 0,05 — 0,2
Q0 Ванадий 0,05 — 0,15
Железо Остальное (3), После закалки и высокого отпуска или после термоциклирования сталь имеет следукнцие механические свойства:
Предел текучести 157 кг/мм
3 о
Предел прочности 193 кг/ммОтносителъное удлинение 10%
Относительное сужение 37%
Предел выносливости 60 кг/мм
Ударная вязкость 5,0 кГм/см
Однако эта сталь имеет недостаточно высокие усталостную и хрупкую прочность.
Цель изобретения — получение стали с высокой усталостной и хрупкой прочностью при сохранении достаточной пластичности, а также уменьшение величины оксидных включений:
Это достигается тем, что в состав стали„содержащей углерод, марганец, кремни1, хром и железо введен вольфрам, алюминий, бор, а также мишметалл, содержащий церий и лантан, а компоненты взяты в следующих соотношениях, вес,,%:
Углерод 0,60 — 0,80
Марганец 0,50 —, 1,00
Кремний 0,50 — 1,30
Хром 0,50.- 1,00
Вольфрам 0,50 — 1,00
Алюминий 0,03 — 0,05
Бор 0,002 — 0,007
Церий 0,003 — 0,15
Лантан 0,003 — 0,1
Железо Остальное
Введение вольфрама в состав предлагаемой стали позволит увеличить устойчивость закаленной стали против отпуска и значительно повысит сопротивляемо сть стали развитию контактно- уста лостных трещин.
Введение бора в состав стали, как модификатора, рекомендуется для повышения характеристик прочности после термической обработки, IlpH этом эффект модифицирования бором увели ывается за счет добавок мишметалла. Эффект Модифицирова1н1н при обработке жидкой стали мишметаллом заключается в разрушении дендритной структуры и измельчении размеров первичного и вторичного зерна.
Мишметалл, содержащий лантан и церий в соста.
Be предлагаемой Стали, позволит уменьшить длину оксидных строчек по сравнению со сталью, полученной известными способами более, чем в два раза. Добавка 0,01% мишметалла выэывает значительный эффект модифицирования, проявляющийся в измельчешш стркутуры готового проказа.
Присутствие остаточного алюминия в количестве 0,03 — 0,05% способствует также увеличению днсперсности структуры. При этом введение алюминия производится в момент, когда металл уже раскислен и алюминий входит в твердый раствор, способствуя иэмельчеиию структуры и не увеличииая количество оксидных включений.
Преимущества предлагаемой марки стали заключается в высокой мелкозернистости стали после соответствующей термической обработки (балл по зерну 12 - 14); высокой усталостности и хрупкой прочности при одновременном сохранении доста522265
4 точной пластичности; высокой прокапиваемости, что дает возможность получить однородные свойства по всему сечению, например рельсов; применение мишметалла, содержащего церий и лантан, при модифнцировании бором способствует измельчению зерна и неметаллических включений, в частности уменьшает длину оксидных строчек.
Сталь изготовлена в 200-кг печи, прокатана kid квадрат 56. Терм1обработка проводилась на заготовках полного сечения, чтобы режим охлаждения и нагрева приближался к реальным условиям (головка рельсов с шириной 70 мм) .
Сталь после закалки и высокого отпуска или после термоциклирования имеет следующие механические свойства:
l5 11Редел пРочности 170 — 195 кг/мм
Предел текучести 150 — 170 кг/мм
Относительное удлинение11 5 12 5%
Относительное сужение 29 . 34%
ПРедел BBIHocSIHBocTH 54 — 70 кг/мм
ЯО Ударная вязкость 4,2 кгм/см
Максимальная длина оксидных включений 0,8 мм
Величина зерна 10 -- 14 балл
Изготовление термообработанных рельсов иэ
25 рекомендуемой марки стали повысит эксплуатационную стойкость рельсов в 1,5 — 2 раза по сравнению с термообработанными рельсами стандартного производства.
Формула изобретения
Сталь, содержащая углерод, крем1пп1, мар1апец, хром, вольфрам, церий и железо, о т л и ч а ю щ а яе я тем, что, с целью повышения усталостной и хрупкой прочности, она дополнительно содержит алюминий, бор и лантан при следующем соотношении компонентов, вес. %:
Углерод 0,6-0,8
Кремний 0,5 — 1,3
Марганец 0,5- 1,0
Хром 0,5- 1,0
Вольфрам 0,5 — 1,0
Церий 0,003 — 0,15
45 Алюминий 0,03 — 0,05
Бор 0,002 — 0,007
Лапта н 0,003 — 0,1
Железо Остальное
ЬО
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Патент Японии, И 45 — 21171, M.кл. 10 А 74, 1970 r.
2. Патент Японии, Н 47 — 20810 M. кл. 10 1 172, 1972 r.
3, Заявка СССРЙ 1975153/01, М кл. С 22 C38/22, 07.12,73 r.
ПНИИПИ Заказ 3405/334 Тираж 764 Подписное
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4