Сталь
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н1>883188 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (я)м. кл. (22) Заявлено 240380 (21) 2897333/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет
С 22 С 38/50
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий
Опубликовано 231181. Бюллетень N9 4 3
Дата опубликования описания 231181 (53) УДК 669 15.194(088.8) (72) Авторы изобретения
С.Н. Примеров, В.Д. Краля, A.A. Щейко, В.Г. Горенко,;
И.Д. Синельников и С.Н.Бобраков
Институт проблем литья AH Украинской CCP (71) Заявитель (54) СТАЛЬ
25
Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к разработке высокопрочных сталей для отливок различного назначе5 ния.
Известны литейные и кованые конструкционные стали марок -15Л, 20Л, 25Л, 20Г1ФЛ, ЗОХНМЛ, применяемые для изготовления отливок машин и механизмов. Поэтому к ним предъявляются непрерывно повышающиеся требования по механическим и эксплуатационным. свойствам, особенно,по пластичности и ударной вязкости (1J.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является сталь (2 ), содержащая в вес.%:
Углерод 0,26-0,4
Марганец 0,8-1,6
Кремний 0,2-0,6
Хром 0,2-0, 45
Алюминий 0,02-0,08
Азот 0,01-0,025
Никель 0,1-0,45
Ванадий 0,04-0,2
Титан 0,015-0,04
Кальций 0,005-0,08
Железо Остальное
Эта сталь имеет следующие механические свойства:
Предел прочности, кг/мм 2 70
Предел теку- 2 чести, кг/мм
Относительное удлинение, % 15
Относительное сужение, % 29
Ударная вязкость, кгм/см 4,5
Существенными недостатками этой стали являются крупнозернистая структура, относительно низкие прокаливаемость и механические свойства, особенно пластичность н ударная вязкость.
Цель изобретения — повышение прокаливаемости, механических свойств, особенно пластичности и ударной вязкости.
Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод,марганец, кремний, хром, алюминий, азот, никель, ванадий, титан, кальций и железо, дополнительно содержит ниобий и редкоземельные металлы (РЗМ) при следующем соотношении компонентов,в вес.%:
883188
Углерод 0,26-0,4
Марганец 0,8-1,6
Кремний 0,2-0,6
Хром 0,2-0,5
Алюминий 0,01-0,05
Азот 0,01-0,025
Никель 0,1-0,5
Ванадий 0,05-0,12
Титан 0,01-0,05
Кальций 0,005-0,05
Ниобий 0,01-0,15
Редкоземель- 10 ные металлы 0,005-0,08
Железо Остальное
Дополнительное введение в состав стали ниобия связано с его дополнительным влиянием на прочность за счет упрочнения стали в результате дисперсного твердения. При этом ниобий препятствует развитию столбчатой дендритной и первичной (аустенитной) структуры стали. Более эффективное 2р влияние на структуру стали оказывают РЗМ. Как модификаторы 2-ого рода, РЗМ тормозят рост дендритов и способ- ствуют получению мелкозернистой структуры. Особенно важным является одновременное введение в сталь Р3М, кальция и алюминия, так как в этом случае образуются многофазные неметаллические включения глобулярной, почти круглой формы, обладающие меньшим удельным весом. Это способствует их более полному удалению из расплава а оставшиеся равномерным фоном" перераспределяются в металле, что сопровождается очищением границы зерен от вредных примесей. 35
Все эти факторы обеспечивают повышение прокаливаемости стали и-.ее механических свойств, особенно пластичности и ударной вязкости. .Металл. выплавляли в 300 кг индук- 4р ционных плечах методом переплава.
Раскисление в печи проводили ферромарганцем и феррокремнием по расчету.
При фракционной разливке стали обрабатывали добавками лигатуры. Химические свойства выплавленных опытных сталей приведены в табл. 1.
Все выплавленные составы стали заливались в опытные формы, изготовленные по выплавляемым моделям, с заготовками. Из заготовок после закалки в воде от 860 С и отпуске при 650 С изготавливались образцы на разрыв и ударную вязкость, результаты приведены в табл. 2.
Как видно из табл. 2 механические свойства предлагаемой стали превосходят показатели по сравнению с известной сталью. Если прочностные свойства улучшаются не так заметно, то удлинение и сужение соответственно повышаются с 15 до 18,3 †21,4% и с 29 до 35,9-38,7%, что составляет повышение в среднем на 33 и на 40%.
Ударная вязкость повышается с 4 5 до
5,4 кгм/см, т.е. на 24%.
Х
Повышение механических свойств стали объясняется измельчением ее структуры. Например, плотность и дисперсность дендритной структуры предлагаемой стали увеличивается почти в 2 и 1,5 раза, соответственно, одновременно снижаются длина и ширина дендритов.
В табл. 3 приведена характеристика дендритной структуры.
Иэ табл. 3 также следует, что предлагаемая сталь характеризуется более высокой прокаливаемостью,которую определяли по торцовой пробе.Так например, глубина прокаливаемости стали составляет 12,3-12,7 мм, в то время как эта характеристика в известной стали составляет 9,5 мм.
Таким образом, предлагаемая сталь превосходит известную по всем исследуемым свойствам и характеристикам.
Это позволяет рекомендовать ее дл широкого промышленного внедрения при изготовлении отливок различного назначения.
Ожидаемый экономический эффект от внедрения стали составит около
4 тыс.руб. в год за счет повышения качества и долговечности отливок в 1,3-1,4 раза, пластичности и ударной вязкости стали на 38-24% и прокаливаемости на 25%, 883188
1 с-!
Ю I с о
I сй I о с 1 о
1
СО I о о с о 1
О1
Юо с
C) 1 !
<ч м о о с с ю. о
C) с
Ю т-1 м о о с с о о Ч
%-Ч с о аА
%-4 с о!
1
I
I
lA
Ю о с о м
C) с о с! LA о о с с о о
СЧ
C) с о (Ч о с
C) ° м с"! о о с с о о
Ю
Ю с о м
CI с
C) Э о с
C) 1
1 ! т- 1 с-4 1 с о
CO
C) с
C) 1О
C) с о
ID lA о о с с о о
СЧ -! с о м с о
Р3 с
Ul с3 с с о о
% с
C) гЧ с !
Ю 1
СЧ 1
Ю с
Ю -4 (Ч о о с с о о (Ч
Ю с о
Ю с
C) % (Ч с
I! 1
1 Х 1 х (с.
Ю с
М СЧ о о с с о а
C) с
<Ч
Ю с
1 <б I
fd
1-ю о о
1 Л
1 1
I Е I
О I
I C4 l х
1 >Х I м с
РЪ (Ч с с о о (Ч с о 4 с о
1 и 1
1 X м с
Ю м сч с с о о (Л с о 3 с
1 Е 1
1 OJ i
1 а I
1 Х I !
I Q I
1 III I
I Ж I
1 (61
I 4 1
I а
1 !б 1
1 3 1 !
» — 4
1 1
1 Ц 1 о а
1 б! I сф м с с т-4 т-4
1О СО с г1 Ю
О\ с о
О О м тй с с о о (Ч м с о и> о ч м с с о о
Ю м с о
I Ц
l 4
1 в с
A . I
3% I ! и
1
I I
1 1
1 Е I
1 PY!
1 С4 1
I I! 1
1 1
I C I
I Х !! О 1 о ! 1 Х 1 х !
1I 1
I !б I! М !
I N 1
1 A !
I Ц I
I (б!
I Х I! !
I 1 х !
1 <б 1
1 Н 1
1 М I
I Н 1
I I
I 1
I Ф; I
I Х I
1 И I
Х I
I rdl
1 Я 1
1 I
Г 1
1 д !
I Ц 1
1 II1 1
Х I
М 1
Х I! !!
I Н I о !
Я I (б I
1 (ч-! I о с
O I
I
Ul 1 с о
1
1О 1 с
Ю I
1
О I с о
1
1 сч м ю иъ 1 с 1
I
I
883188
Таблица
Механические свойства
Сталь, Р
Предел прочности, кг/мм
Предел текучести, кг/мм
Относительное удлинение, Ъ
Известная
Предлагаемая
4,5
55
15
5,8
21,4
59
38,7
58
20,8
37,5
5,7
19,6
36,2
5,5
77
19,4
35,9
5,5
58 75
18,3
36,1
5,4
Таблица 3
Глубина про каливаемости, мм
Характеристика дендритной структуры
Сталь, Р плотность, дисперсность ширина дендритов, мм длина дендритов, мм (ДДС) (ПДС) Известная
9,5
4,3
0,62 0,20 предлагаемая
12,7
0,14
7,6
0,21
1.2, 6
7,5
0,15
0 23
12,6
0 15
7,5
0,26
12,5
7,4
0,25
0,24
0,16
12,3
7,2
0 15
Формула изобретения
ВНЙИПИ Заказ 10127/38 Тираж 684 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, алюминий, азет, никель, ванадий, титан, кальций и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прокаливания и механических свойств, она дополнительно содержит ниобий и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, в вес.Ъ:
Углерод 0,.26-0,4
Марганец 0,8-1,6
Кремний 0,2-0,6
Хром 0,2-0,5
Алюминий 0,01-0,05
Относитель- Ударная вязное сужение, кость, Ъ кгс/мм
Азот 0,01-0,025
Никель 0,1-0,5
Ванадий 0,05-0,12
Титан 0,01-0,05
Кальций 0,005-0,05
Ниобий 0,01-0,15
Редкоземельные металлы 0,005-0,08
Железо Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. ГОСТ 977-75 Отливки из конструкционной легированной стали. Общие требования.
2. Авторское свидетельство СССР
Ф 469765, кл. С 22 С 38/50, 1975.