Сталь
Иллюстрации
Реферат
«ц 6626И (6ll) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено07.04. 77 (21) 2471041/22-02 г (5l) М. Кл.
С 22 С 38/14 с присоединением заявки №
ГкударвтввивиЖ веивтвт
СССР
N делан иэвбрвтвей
Н 0TK9blTNN (23) Приоритет (53) УДК 669.15 782 74 292 786 296 891 855 71 1 94 (088.8) Опубликовано1q 05 79áþëëåòåíü №18
Дата опубликования описания 18 05 79
С. Н. Примеров, В. Б. Вихляев, В. Ll. Краля, Г. К. Пряжников,, С. H. Бобраков, В. В. Тусаев и A. И. Баев (72) Авторы изобретения
- Институт проблем литья АН Украинской ССР (73) Заявитель (54) СТАЛЬ
Изобретение относится к области ме» таллургии стали и литейного производст ва .и может быть использовано для повышения качества н надежности отливок нз углеродистых сталей.
Наиболее близкой к изобретению является сталь следующего химического состава, вес.%:
Углерод О,08-0,25
Кремний 0,4-1, О
Марганец 0,2 0,7 вв
Ванадий О, 01-0, 25
Азот 0,008-0, 05 цирконий 0,005-0, 1
Железо Остальное $1) .
Известная сталь имеет следующие мевЗ ханичесКие свойства: предел прочности > 61 кгс/мм, предел текучести>47 кгс/мм, 2 2 относительное удлинение > 22%, ударная вязкость> 8 кгм/см
Недостатком известной стали являются относительно невысокие значения усталостной прочности при знакопеременных нагрузках и механических свойств.
Ыелью изобретения является повыше« ние ус1алостной прочности и механических свойств стали.
Цель достигается тем, что сталь дополнительно содержит алюминий;, кальций и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Углерод О, 1-0,6
Кремний 0,1-1,0
Марганец О, 2-0,8
Ванадий 0,01-0,3
Азот 0,004-0, 05
Иирконий 0,005-0, 1
Алюминий 0,01-0,08
Кальций 0,005-0,08
Редкоземельные металлы 0,001-0, 1
Железо Остальное
В качестве примесей сталь может содержать серу и фосфор до 0,06% каждого.
Механизм воздействия алюминия на структуру металла во многом определяется взаимодействием его с азотом и об662613 разованием мелкоднсперсных нитридов, которые выделяются при температурах. вторичной кристаллиЗации и тормозят рост зерна.
Эффективность воздействия алюминия 5 возрастает при содержании в стали циркония и ванадия. Последний обладает высоким средством к азоту и образующиеся нитриды ванадия способствуют дисперсионному упрочнению стали, повышая ее прочность.
Остаточное содержание алюминия в стали должно быть сбалансировано с содержанием вана дия, азота и циркония и определяется пределами 0,01-0,08 вес.7, Ю
Меньшее содержание алюминия неэффективно, а свыше 0,08 вес, приводит к черезмерному образованию нитридов, располагающихся колониями по границам зерен и снижающих механические свойства стали. При повышении содержания алюминия заметно снижается также жидкотекучесть и повышается склонность стали к пленообразованию.
Ввод кальция и редкоземельных метал- лов совместно с алюминием и цирконием оказывает эффективное влияние на форму, общее содержание и распределение неметаллических включений в углеродистой стали. Установлено, что местом преимущественного образования и развития усталостных трещин в отливках являются границы включений с металлом. Особенно опасны остроугольные включения, вытянутые по границам зерен и вблизи поверх- З ности литой детали. При наличии кальция, РЗМ, циркония и алюминия образуются многофазные оксисульфидные включения .благоприятной округлой формы. Одновременно примерно в 2 раза снижается общее содержание газов в металле, особенно кислорода, что обеспечивает повышение плотности отливок.
Предлагаемую сталь выплавляли D индукционной печи ИГТ-016. Выпуск метал ла производили в 50хг сталеразливочные ковши, из которых затем заливали опытные формы с исследуемыми образцами.
Испытания литых образцов на усталостную прочность при знакопеременных нагрузках проводили на вибростенде типа
ВДЗС согласно методике НИАТ. Предел усталости определяли для каждой стали исследуемого состава, включающую партии из 15 образцов.
Результаты сравнительных испытаний на усталость совместно с механическими свойствами стали приведены в табл. 2.
Как видно из полученных данных, механические свойства и усталостная прочность литой стали предлагаемого состава превышают показатели для известной стали во всем диапазоне исследуемых содержаний компонентов.
Примечание. Предел усталости в симметричном цикле нагружеяия образцов резонансно-консольными колебаниями по первой изгибной форме. Частота колебаний
600-650 Гц, база испытаний LO циклов.
Повышение в среднем на 15-20 усталостной прочности литой стали предлагаемого состава по сравнению с дру гими известными углеродистыми сталя1 ми позволяет рекомендовать ее для широ« кого промышленного применения в машиностроении при изготовлении отливок ответственного назначения, испытывающих в процессе эксплуатации значительные знакопеременные нагрузки.
Получение отливок из таких сталей не требует дополнительных технических решений, так как не связано с изменением существующей технологии их выплавки.
tQ Q CO
O O O
О О" О (D
О сО
O O
O O О
О О О
1Q Ю
e O
О О О
О О О О
>-> CQ
O 1 O
O O -1 O
О О О О сб I О
O e O O, O O O О
О" О O" О"
CD fQ
О О О
OOOO
О О О О ю m cq а сО
О О О О О O О
О О О O О О О О
I I сi1 с ) nl co
О 1 O .O О О О
О О О О О О О О
0) . со
О 1 rl O W с>,>
О О О О О О
О О О О О О (Q >- I CO с 3 О "1 О
О О О O 1 <»
О О
1 1
О О и Ю Ч IQ
О О О О
Щ
О б) СО )-) > "1 (X) Р3 с>."»-1 а-1 с>.> . сЧ >-1 c)I с>.>
О О О О О О О О
И k Я ф IQ Ю
О О О О
O Л
Л с9 с9
О О О
Я
I
tc
I I 1 1
Ь
I I
l о
g аw д х
1 м
>ф
Ы
1
d3
Q «5 е
Л
Ф «Я
М х
d> сХ о
"> а
Ф
Ю
Ф
6» о о о
О
IQ с
О
О с0
О
О 1"
О
CQ
О .О
Ж
О
Щ
Ч
СС>
1
& о»
О
l0 Ф4
Я
«О
О
lQ
Р-1
О
C)I
О
О т 1
О
Я
О
О
О
>
О
Я
>> >
Ф Ж
l .0
Ф
Я
О О
О О" с9
О О
О О с4
О с1
О О
CQ
О
O О
IQ Щ CQ
У 1 9
О О О
О О" О
Я "
° «1 Ф1
1 О О
О О О
662613
Та бл и па 2
22,5
39,6 10,5
26,5
37,5 10,0
37,5 10,0
49,5
49,5 .51э5
26,5
9,25
27,5
26,6
36,6 9,25
Формула изобретении
0,01-0,3
0,004-0, 05
0,005-0, 1
0,01-0,08
0,005-0,08
Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, ванадий, азот, цирконий и же» лезо, отличающаяся тем, что, с целью повышения усталостной прочностн и механических свойств, она дополнительно содержит алюминий, кальций и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес.%..
Углерод О, 1 -О, 6
Кремний О, 1-1,0
Марганец 0,2-0,8. 0,001-0,1
Остальное
Составитель С. Деркачева
Техред Л. Алферова Корректор Н. Стец
Редактор В. Филиппова
Заказ 2650fS2 Тираж 726
ЦНИИПЙ Тосударственного комитета СССР по делам изобретений н открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5Подписное филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
1 62
68
4 68
71
6 73
7 73
8 75:9 75
10 78
Ванадий
Азот
Цирконий
Алюминий
Кальций
Редкоземельные металлы
Железо
Источники информации, принятые во внимание прн акспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
¹ 370260, кл. С 22 С 38114, 1973,