Высокопрочная конструкционная сталь

Высокопрочная конструкционная сталь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСДНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Савв Севетскик и 1666907

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 23.07.75 (21) 2159697/22-02 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.04.82. Бюллетень ¹ 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.82 (51) M.К з С 22 С 38/44

Гасударственимк комитет

СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 669.15 782 26 24 28«194 (088.8) (72) Авторы

В. В. Сачков, Н. Г. Покровская, Б. C. Ломберг и А. И. Щербаков изобрете.шя (71) Заявитель (54) ВЬ1СОКОПРОЧНАЯ КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к области создания высокопрочных конструкционных сталей и может быть эффективно использовано в авиационной и,других отраслях промышленности для изготовления сило- З вых деталей.

Известны отечественные и зарубежные среднелегированные стали, способные принципиально обеспечить высокий уровень прочности 0)140 кг/мм при достаточно высокой прокаливаемости (1).

Уровень прочности среднелегированных конструкционных сталей после закалки и низкого отпуска достигается, главным образом, за счет углерода. 15

Роль остальных легирующих элементов сводится к обеспечению требуемой прокаливаемости стали. Большую роль в повышении прокаливаемости играет марганец, который введен как легирующий элемент во все вышеуказанные стали.

Главным недостатком всех известных высокопрочных сталей является повышенная их чувствительность к концентрации напряжений, действию коррозионных и поверхностно-активных сред.

Применение прогрессивных методов производства стали KBK выплавка в открытых дуговых или вакуумных печах с последующим вакуумно-дуговым переплавом з0 или электронно-лучевым переплавом позволяет резко снизить (особенно при электронно-лучевом переплаве) газонасыщенность металла, уменьшить количество неметаллических включений, анизотропию свойств, повысить характеристики пластичности, вязкости стали, а также сопротивление стали коррозионному растрескиванию и усталости.

Однако использовать такой современный метод выплавки как переплав в электронно-лучевых печах высокопрочных среднелегированных сталей невозможно. Специфика электронно-лучевого переплава не позволяет удержать в составе сталей марганец, являющийся одним из легирующих элементов.

Присутствие марганца в вышеуказанных сталях обеспечивает высокую прокаливаемость, а также прочность, Ближайшим аналогом предлагаемой стали является высокопрочная конструкционная сталь 40ХСН2ВА (ЭИ643) следующего химического состава, вес.

С 0,36 — 0,43; Si 0,7 — 1,0; Мп 0,5 — 0,8;

Cr 0,8 — 1,1; Ni 22,5 — 3,0; W 0,8 — 1,2. Допускается замена вольфрама молибденом в пределах 0,3 — 0,4% (2).

Для повышения надежности работы деталей из свали ЭИ643 сталь применяется обеспечивается уровень механических свойств (металл вакуумно-дугового переплава), представленных в табл. 1. только после вакуумно-дугового переплава с термической обработкой: изотермическая закалка с температурой 900 С в селитре при температуре 240 — 260 С. При этом

Таблица 1

Режим термообработки

0,2

2 а

II У "кр кгм см, кг/мм-"1

"В

K t., Ì M >

Изотермическая закалка

140 180 — 200

5 03 — 08 60 — 70

" о„р — критическое напря>кение, ниже которого разрушение от коррозии под напря>кением не происходит. ов, ф, % ол, Метод выплавки

J4o плавки

Хнм. состав, вес. % ов оо,2 кг/м м - в ту кгм/см"!

С 0,34: Itin 0,1;

8i 0,7;Сг 0,8;

180 159

11 45

5,0 0,6

i100 ! Электр. лучевой переплав

Ni 2.6; Мо 0,6; La 0,01

5,0 1,5

180 149 1,2 50

120

189 1t53 11 45

1! !

Откр ыт. выплавка .Электрон. лучевой

r1 åðåt>ëçâ

5,0 0,6

С 038; Мп 01;

Si 0,98; Cv 1,1;

Ni 2,8; Мо 0,87; l.а 0,05;

191,0 163,0 14 50 .5,5 1,2 (120

10 45 5 0,6 100

1 Открыт. выплавка

215 160

С 0,43; Мп 0,3;

Si 1,0; Cv 1,1;

Ni 3,0; Мо 1,20; Là 0,05 5,0 0,8 200 160 11 50

Электрон. лучевой персплав

120

П р и меча н и е: термическая обработка — изотермичсская закалка с 900 С в селитре T = 250 С, 2 ч + отпуск 250 С, 2 ч.

Недостатком стали ЭИ643 является высокая чувствительность к концентрации напряжений, склонность к коррозионномурастрескиванию. Кроме того, сталь ЭИ643 невозможно получать методом электроннолучевого переплава.

Цель изобретения — разработка высокопрочной стали, обладающей повышенным сопротивлением коррозионному растрескиванию, меньшей чувствительностью к кон центрации напряжений при сохранении высокой прокаливаемости, а также способной выплавляться методом электронно-лучевого переплава, что позволит обеспечить получение высококачественного материала и повышенную в связи с этим надежность стали в эксплуатации.

Это достигается за счет дополнительного легирования лантаном при следующем содержании компонентов, вес. %: С 0,34—

0,43; Si 0,7- — 1,0; Cr 0,8.— 1,1; % 2,6 — 3,0;

Мо 0,6 — 1,2; Мп 0,01 — 0,3; La 0,01 — 0,2;

Fe основа.

Введение повышенного содержания молибдена компенсирует отсутствие марганца в стали как с точки зрения высокой прокаливаемости, так и сохранения прочностных характеристик.

Использование лантана как легирующего элемента, способного измельчать зерно в стали и очищать границы зерен, позволяет существенно повысить стойкость стали к коррозионному растрескиванию.

Термическая обработка стали — изотермичесюая закалка в селитре с температурой 240 †2 С, отпуск 250 С, обеспе15 чивает получение предела прочности

180 — 215,кг/мм, пластичность g 45 — 50%, ударную вязкость а„5 — 5,5 кгм/см; удельную работу разрушения с предварительно нанесенной уста лостной трещиной а, 0,6 — 1,5 кгм/см2, более высокое сопротивление коррозионному растрескиванию (о„р . 100 кг/мм2); высокую прокаливаемость (в круге 80 — 100 мм).

В опытных лабораторных условиях проведено опробование предлагаемого состава стали.

Механические свойства стали, приведенные в табл. 2, определялись на стандартных образцах; испытание проводилось на стандартном оборудовании.

Таблица 2

66690?

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Справочник «Конструкционные стали», т. 2, 1967, с. 313.

2. ТУ-1-607-68. Высокопр очная конструкционная сталь ЭИ643.

0,34 — 0,43

0,7 — 1,0

0,8 — 1,1

Углерод

Кремний

Хром

Составитель Л. Голубева

Техред И. Заболотиова

Корректор С. Файн Редактор Л. Письман

Заказ 362/271 Изд. № 128 Тираж 657 Подписное

НПО «Поиск> Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Высокопрочная конструкциовная сталь, -содержащая хром, никель, кремний, мо.либден, марганец, отличающаяся тем, что, с целью снижения чувствительности к коррозии под напряжением, в ее со-став введен лантан при следующем соотношении компонентов, вес.

Никель

Молибден

Марганец

Лантан

5 Железо

2,6 — 3,0

0,6 — 1,2

0,01 — 0,3

0,01 — 0,2

Основа