Сталь
Иллюстрации
Реферат
(i i1737494
Союз Советскик
Соцналистическик
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) ДоколнительнОе к авт. свид-ву— (22) Заявлено О 1. 11.77 (2 l )2538307/22-02 (5i)М. Кл.
С 22 С 38/34 с присоединением заявки РЙ
Государственный комитет
СССР по лолам изобретений" ;:. : и открытий (23) Приоритет (54) УДК 669. 15
782 74 26 28 292 721 855 7 1 891-194
Опубликовано 30,05.80. Беллетень % 20
Дата опубликования описания 30.05.80
С. Н. Примеров, В. Б. Вихляев, Б. A. Мельник, В, Д. Краля, A. А. Шейко, С» Н Бобраков и В. В» Тусаев (72) Авторы изобретения
Институт проблем литья AH Украинской CCP (7! ) Заявитель (54) СТАЛЬ
130-150
1Î
Изобретение относится к области металлургии стали и литейного производства и связано с изысканием высокопрочных литейных конструкционных сталей, предназначенных для литых тяжелонагруженных деталей, подвергающихся при эксплуатаций ударному воздействию.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь, содержащая, вес.%:
Углерод 0,2-0,24
Кремний 1,8-2
Марганец 0,5-0,8
Хром 0,6-0,9
Молибден 0,25-0,3
Ванадий О, 1-0,15
Магний 0,005-0,0 1
Берий 0,05-0, 1
Иттрий 0,05-0, 1
Железо Остальное (1).
В качестве примесей сталь может содержать серу О,0I5-0,025% и фосфор
О, 0 1 5-0,0 2 5%.
Механические свойства этой стали после термической обработки по режиму: нормализация 950оС (24ч). отпуск при
600 С (4 ч); закалка при 95ОоС (Зч) отпуск при 200оС (4ч) следующие:
Предел прочности, кг/hei k 150-170
Предел текучести, кг/мм
Относительное удлинение, % 8-1 1
Огноситепьное суже-. ние, % 3 5-40
Ударная вязкость, кгм/см 2 5-8
Твердость, Н RC 45-52.
СушественЪыми недостатками приведенной стали являются относительно низкие литейные и механические свойства, 20 особенно пластичность и ударная вязкость.
Целью изобретения является повышение литейных свойств пластичности и ударной вязкости стали при сохранения прочности на высоком уровне.
737494
Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, магний, редкоземапьные металлы, иттрий и .железо, дополнительно содержит amo- 5 миний и кальций при следующем соотношении компонентов, вес,%:
Углерод 0,17-0,25
Кремний 1,8-2,0
Марганец 0,5-0,9 30
Хром 0,6-0,9
Молибден 0,2 -0,3
Ванадий О, 1-0,25
Магний 0,005-0,05
Редкоземельные 35 металлы 0,005-0,1
Иттрий 0,005-0,1
Апоминий 0,01-0, 1
Кальций О,ООЬ-0@08
Жепезо Ocr àïüíîå
Дополнительное введение в состав стали. алюминия связано с его способностью взаимодействовать со свободным азотом, что приводит к образованию нитридов, являющихся регулятором аусте-2 нитного зерна Еще выше эффективность при условии содержания в стали ванадия °
Образующиеся нитриды ванадия и алчъминия тормозят. перемещение диспока-.. l30 ций и тем самым способствуют повышению механических свойств стали Введение в таль алюминия приводит к измельчению структуры, уменьшению зоны столбчатых кристаллов, к повышенйю однород- 35 ности ее химического состава. При этом почти полностью удаляется свободный азот и повышается температура начала роста аустенитного зерна. ю
Известная . 0,21 1,9 0,6 0,7 0,27 0,1 0,01 0,03 О,б2
0,25 0,01 0,03 0,1 0,01 0,02
0,25 2 0,6 0,7. 0,2 0,17 0,005 0,1 0,005 0,1 0,005
0,24 2,8- 0 8 0,8 0,3 0,19 0,007 0,04 0,007 0,04 0,08
0,13 0,05 0,005 0,02 0,08 0,03
0,24 1,850,5 0,7 0,2
Предлагаемая
: 1 0,22 1,94 0,9 0,6 0,3
Совершенно другой механизм влияния на свойства стали проявляется при вве денни в ее состав кальция, который оказывает исключительно благоприятное влияние на форму и характер распределения неметаллических включений. При условии содержания в стали РЗМ и магния эффективность влияния кальция заметно повышается. Включения приобретают глуболярную, почти круглую форму и равномерно перераспределяются по объему стали, очищая при этом границы зерен. В результате жидкотекучесть, пластичность и вязкость стали повышаются. Этот фактор имеет особо важ- ° ное значение при повышении трещиночс-, тойчивости отливок. Исследования, про-:, водимые на установке ИМАШ-5, показывают, что неметаллические включения (особенно сульфиды и оксисульфиды) сосредотачивались на границах зерен ° существенно снижают пластичность стали в температурном интервале кристаллизации, что приводит к появлению в отливках горячих трешин. Одновременно кальций оказывает модифицирующее действие на структуру стали как модификатор второго рода, что дополнительно способстйует повышению пластичности стали в температурном интервале крис-. таллизации и соответственно повышению трещиноустойчйвости отливок.
Металл выппавляли в индукционной печи ЛПЗ-37 При разливке расплав об:рабатывали добавками 0,1-0,4 вес.% комплексного модификатора, содержащего ,в своем составе кальций, магний, РЗМ» иттрий и алюминий, Таблица 1
Ф
5 737494 6
Все опытные составы выплавленной шин, возникающих в кольцевой гехнолостали подвергались исследованиям на ли- гической пробе с термическим узлом, тейные и механические свойства. Жидкотекучесть опредепяли при строго по- Механические свойства определяли при стоянной температуре перегрева методом > испытании обшепринятых стандартных обвакуумного всасывания по длине заполне- раэцов на растяжение и ударную вязкость.. ния расплавом кварцевой трубки диамет- Твердость по Роквеллу Н С замеряли ром 5 мм при разряжении 200 мм рту на разрушенных половинках образцов на ного стопба. Трешиноустойчивость отли- ударную вязкость. Результаты испытаний вок контролировали по обшей площади тре-10 приведены в табл. 2
Таблица2, Известная 165,6 133,2 9,5 38,4 6,5 47
Предлагаемая
1 172,3 148,7 15,8
52,3" 8,25 48 17
7175 47 15
9,00 47 20
1 700 6 145е4 14@ 6 51у7
174,5 150,7 15,9 53,5
178,7 152,3 165 54а6
9,25 49
Формула изoápетения
0,005--0,1
Иэ полученных данных следует, что жидкотекучесть и трешиноустойчивость предлагаемой стали, превышают свои .показатели по сравнению с известной сталью на 15-20%. Относительное удли- нение, относительное сужение и ударная вязкость повышаются соответственно на
45-50% при практически постоянной прочности.
Более высокие свойства предлагаемой стали предопределяют повышение срока службы, качества ч надежности изготовленных на нее литых деталей и позволяют рекомендовать ее в машиностроении вместо известной стали.
Ожидаемый экономический эффект составит 20 тыс. рубпей в год за счет повышения срока службы изделий и снижения на 5-7% брака по горячим трешинам.,ф)
Огаль, содержашая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, мат ний, редкоземельные металлы,.иттрий и железо, о т л и ч а ю ш a a с я тем,.
45 чтоу с целью повышения литейных свойств и пластичностй и ударной вязкости при со хранении прочности на высоком уровне, она дополнительно содержит алюминий и кальций при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Углерод О, 17-0,25
Кремний 1,8-2,0
Марганец 0,5-0,9
Хром
Молибден
И
Ванадий О, 1-0,25
Магний 0,005-0,05
Редкоземельные металлы
73749 4
Иттрий
Ашоминий
Кальций . Железо
0,005-0, 1
0,0 1-0,1
0,005-0,08
Ост альное8
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
% 431259, кл. С 22 С 38/34, 1972.
Составитель С. Леркачева
Редактор E. Йайч ТехредЖ. Кастелевич: Корректор М. Шароши
Заказ 2610/10 Тираж 694 Подписное
ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Фйлиал ПЙП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4