Сталь
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Сов(иалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<11 7 И 1 50
1 (61) Дополмительмое к авт. сеид-ву (22) Заявлеио030478 (21) 2599174/22-02 (53)М. Кл.
С 22 С 38/32 с присоедимемием заявки Ио (23) Приоритет
Государственный комнтет
СССР но делам нзобретеннй и открытий
Опубликоеамо 2501.80. Бюллетень М 3
Дата опубликоеамив описанив25,01,80 (53) УДК 669:15-1 94 (088 .8) (72) Авторы изобретения
Ю,З.Бабаскин, Е.Г.Афтандилянц, С.Я.Шипицын,Г.Г.Цайзер, Б.А.Кириевский и Ф.М. Березовский
Институт проблем литья АН Украинской CCP (71) Заявитель (54) СТАЛЬ
Изобретение относится к металлургии стали и литейному производству, в частности к материалам, применяемым для изготовления деталей машиностроения и вспомогательного оборудования.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эфФекту .является сталь химического состава, вес.Ъ:
Углерод 0,1 -0,22
Марганец 0,6 -1,4
Кремний 0,15 -0,30
Ванадий 0,03 -0,2
Азот 0 015-0,03
Железо Остальное (1).
Механические свойства известной стали (предел прочности 59,370,3 кг/мм, предел текучести 4559,3 кг/мм, относительное удлинение . 22,2-353) не удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к деталям машин из низкоуглеродистых конструкционных сталей, особенно при пониженных температурах. Кроме того, несмотря на наличие в составе стали ванадия и азота, повышающих ее теплостойкость за счет стабилизации структуры нитридами ванадия, известная сталь разупрочняется при 500550 С, так как матрица стали состоит из нелегированного феррита с малой энергией связи атомов в кристаллической решетке. Это обуславливает существенное развитие диффузионных процессов при повышенных температурах и ограничивает температурную область применения изделий на известной стали.
Цель изобретения — повышение уровня механических свойств, хладостойкости, теплостойкости и иэносостойкости ниэкоуглеродистой коыструкци знной стали. для достижения указанной цели
15 сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, ванадий, азот и железо, дополнительно содержит хром, бор и церий при соотношении компонентов вес.Ъ:
20 углерод 0,1 -0,24
Марганец 0,4 -1,5
Кремний U,11 — 0,5
Ванадий 0,02 -0,2
Азот 0,005-0,03
Хром 0,5 -2,0
Бор 0,001-0,006
Церий 0,001-0,008
Железо Остальное
Ввод в сталь хрома в указанных
30 тределах позволяет не только уменьап.
711150
Т а б л и ц а 1
Г Г 1 Т
П к
Bi V Н В Се Cr
0,10 0,4 0,1 / 0,02 0,005 0,001
0,0010 0,5
1,5
0,17 0,9 0,35 0,1 0,015 0,004
О, 006
О, 008
2,0
0,24 1,5 0,5 0,2 . 0,03
0,006
Прототип
0,2 1,0 0,2 0,1 0,02
,склонность стали к хрупкому разрушению, но и увеличить прочность межатомной связи в кристаллической решетке, что положительно сказывается в процессе применения стали в условиях повышенных температур и приводит к повышению длительной прочности ее эа счет большего значения сопротивления отрыву ° Введение хрома ниже 0,5% не оказывает существенного влияния на теплостойкость стали, в то время ка к при более 25 резко ухудшаются хладоломкость„ ввиду выпадения избыточйых карбидов хрома по границам зерен. Однако введением одного хрома невозможно повысить хладрломкость и теплостойкость стали, поэто- 1 му необходимо дополнительное микролегирование бором и церием.
При содержании бора в указанных пределах некоторая часть атомов бора заполняет дефекты по границам 20 зерен, уменьшая неравномерность в распределении углерода и карбидов хрома,а также различие в механических свойствах приграничных и глубинных объемов зерен. Атомы бора до определенной степени залечивают дефекты структуры и .способствуют более равномерному распределению углерода в объеме металла. Снижается различие по энергетическому уровню основы зерна и границ. Кроме того, соединяясь с азотом, бор образует мелкодисперсные нитриды, которые упрочняют сталь. При содержании менее 0,001% бор не оказывает достаточно эффективнож действия, а при более 0,006% образует боридную эвтектику и грубодисперсные нитридные соединения, которые вызывают ухудшение механических свойств.
Введение церия в указанных пре- 40 делах позволяет получить достаточно чистые границы зерен за счет уменьшения углов раэориентировки зерен микроструктуры и снижения величины свободной энергии границы между ними. За счет рафиннрующего действия церия относительно серы и кислорода, а также равномерного распределения серы по объему металла достигается повышение механических свойств .
Кроме того, церий вводится в сталь для диспергирования и повышения равномерности распределения нитридов ванадия, что достигается за счет поверхностно-активного действия церия и позволяет повысить хладостойкость стали . .Введение менее 0,001% церия не оказывает влияния на механические свойства, а свыше 0,008% отрицательно влияет эа счет образования скоплений сульФидов церия.
Азот и ванадий вводятся в виде лигатуры HBgH, позволяющей получать стабильное содержание этих элементов в стали, что весьма затруднено прн других способах ввода.
Результаты механических свойств после нормализации 900 С приведены в табл. 2.
Результаты испытаний цементованных и закаленных образцов при 3500С в условиях абразивного износа после
1200 м трения приведены в табл. 3.
Теплостойкость, определяемая по потере твердости (НВ) стали в процессе отпуска. после закалки 900С С приведена н табл. 4.
По сравнению с известной предлагаемая сталь имеет более высокий уровень механических свойств, особенно ударную вязкость при пониженных температурах, износостойкость в абразивной среде и теплостойкость.
Более высокие прочностные свойства и ударная вязкость стали позволяют повысить надежность и долговечность промьыленных иэделий, а также холодостойкость в 1,5-2 раза, заменить изделия иэ более дорогостоящих легированных сталей, сократить расход металла в конструкциях на 10-15% и снизить их стоимость.
711150
Таблица 2
1 70,0
50,0 . 25,0
60,0 12,0 8 0 -6,0
4,0
14i0 9,0 !
5,0 12,6
5 0
3,0
60,0
3 80,0
29,0 70,0
5 0
Прототип 60,0
3,0
3,0
25,0
50,0
48,0
8,0
6,0
1,0
Т а б л и а 3
Формула изобретения
Номер плавки
0,1633
0,1497
1,1827
0 8534 ÏHðoòoòèï
Таблица 4
1 300 260 250 230 200
2 320 300 260 250 220
3 350 320 290 260 250
Составитель С.Деркачева
Рецактор а.к авченко Кечрец э.урицк ко екто К.Гриценко
Заказ 8600/18 Тираж 694 . Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Й-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4
2 75,0 64,0 27,0 68,0
Отпуск, С
Номер
200 300 400 500 600
Прототип 250 200 180 160 120
Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, ванадий, азот и же.лезо, отличающаяся тем, что, с целью повьааения уровня механических свойств, хладостойкости, иэносостойкости и теплостойкости, она дополнительно содержит хром, бор, и церий при следую цем соотно30 шенин компонентов,вес.Ъ:
Углерод 0,1 -0,24
Марганец 0,4 — 1,5
Кремний 0.17 -0,5
Ванадий 0,02 -0,2
З5 Азот v,005 â€,03
Хром 0 5 -2,0
Бор 0,001-0,006
Церий 0,001-0,008
Железо Остальное
Источники информации, принятые ва внимание при экспертиэе
1. Патент Франции 9 2103905, кл. С 22 С, 1972.