Сталь
Иллюстрации
Реферат
С. Н. Примеров, В, И. Тихонович, С. В. Ермолаев, В, Г;--Горенко, Б. А. Манжола, О, Я. Значковский и А. А. Мулик !
< (72) Авторы изобретения
Институт проблем литья АН Украинской CCP (71) Заявитель (54) СТАЛЬ
30
Изобретение относится к металлургии стаМИ и литейному производству, в частности к изысканию литейных марганцовистых сталей для отливок, подвергающихся при эксплуатации одновременному воздействию износа и высоких давлений или ударных нагрузок.
Известна марганцовистая износостойкая сталь (1), содержащая в вес.%:
Углерод 0,9- 1,5
Кремний 0,2-0,6
Марганец 9 — 15 . Хром 0,2 — 1
Молибден 0,01 — 0,3
Ванадий 0,05 — 0,5
Алюминий 0,01 — 0,2
Железо Остальное
Недостатками данной стали являются низкие механические характеристики, особенно ударная вязкость.
Наиболее близкой к предлагаемой является сталь марки 120113Х25Л (21, содержащая, вес.%
Углерод 1,0 — 1,40
Кремний 0.30-1,0
Марганец 11,50 — 14,50
Хром 1,5-2,5
Никель Не более 1,0
Ниобий 0,08 — 0,10
Медь Не более 0,30
Железо Остальное
Механические свойства этой стали после закалки в воде от 1050 — 1100 С находятся на уровне:
Предел прочности, 16 ° кг/ 2 75
Предел текучести, кг/мм2
Относительное удлинение, % 20
1%
Относительное сужение, %
Ударная вязкость, кгм/сма 25
Недостатками известной стали являются
20. относительно низкие износостойкость и весь комплекс литейных и механических свойств.
Цель изобретения — повышение иэносостой кости механических и литейных свойств стали.
908930
Из данных табл. 3 следует, что предлагаемая сталь составов N 2 — 6 имеет заметно повышенные износостойкость и механические характеристики.
Таблица 1
Состав вес.%
Сталь Углерод Кремний Марганец Хром Медь Никель Нн9бкй Алюммиий Титан Кальций РЗМ
0,4 0,08! 1,2
12,4 . 1,8 0,12
2 1,0
3 1,12
4 1,18
0,4 11,9
03 11$
0,5 0,08 0,02 0,03 0 01 0,03
0,8 0,09 0,04 0,01 0,03 0,01
1,8
0,1
0,2
1,5
0,05, 0 05 0,005 0,07
0,01 0,08 0,02 — 0,08
0,02 0,06 0,05 0 05
0,5
l2,7
0,1
5 1,28
2,3
03 06 0910
0,3 0,06 0,09
6 1,40
Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, ниобий, медь и железо, дополнительно содержит титан, алюминий, кальций и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес,%:
Углерод 1,0 — 1,40
Кремний 0,50 — 1,0
Марганец 11,50 — 14,50
Хром 1,5 — 25 10
Никель 0,5-1,0
Ниобий 0,08 — 0,10
Медь 0,1-0,3
Титан 0,01 —,0,08
Алюминий 0,01 — 0,05 i 15
Кальций 0,005 — 0,05
Редкозмельные металлы 0,01 — 0,08
Железо Остальное
Дополнительное введение в состав предла- 20 гаемой стали титана связано с его высокой раскислительной способностью, а также с его близким химическим сродством к азоту.
Связывая азот в тугоплавкие нитриды, титан не только устраняет его вредное влия- 25 ние, но и обеспечивает измельчение аустенитной структуры стали.
Введение алюминия объясняется благоприятным влиянием, прежде всего, на литейные свойства стали (жидкотекучесть), а также его способностью, поцобно ванадию, связывать азот в нитриды. Последние являются регуляторами роста аустенического зерна, что обеспечивает повышение трещиноустойчивости отливок, пластичности и ударной вязкости
35 стали.
Дополнительное введение в состав стали кальция и редкоземельных металлов объясня.
4 (ется их исключительно благоприятным влия нием на структуру и свойства стчли. При этом кальций и Р3М обеспечивают модифицирующий, микролегирующий дегазирующий и рафинирующий эффект. Как модификаторы 2-го рода (поверхностно-активные)„эти элементы измельчают структуру стали, что сопровождается очищением границ зерен от вредных примесей. Одновременно снижается содержание в стали кислорода и, почти в два раза, серы. Снижается также общее содержание неметаллических включений, а оставшиеся приобретают глобулярную почти крутлую форму, и равномерным фоном перераспределяются в металле. Весьма важным является в этом случае измельчение карбидов и более равномерное распределение их в стали.
Химический состав выплавленных сталей приведен в табл. 1.
Результаты испытаний литейных свойств опытных сталей приведены в табл. 2.
Как видно из приведенных результатов табл. 2 предлагаемая сталь составов У 2--6
1 превосходит известную сталь по всему комплексу литейных свойств. Так, жидкотекучесть превышает на 20 — 30%, свободная линейная усадка снижается с 2,70 до 2,64%, а трещиноустойчивость отливок повышается на 10 — 14%, Результаты механических испытаний и на абразивную износостойкость представлены в табл, 3, 908930
Тaáëèöå 2
Сталь состава
Свойства
Жидкотекучесть по пробе, мм
435
432
438
430
425
360
Жидкотекучесть по методу вакуумного всасывания, мм
320
320
322
318
310
265
Повышение трещиноустойчивости, %
13
12
Свободная линейная усадка, %
2,66
2,64
2,65
2,64
2,66
2,70
Таблица 3
5l! 28,5
27
32,3
40
31,6
38
35,4
42
95
34,2
67
33,2
66
0,0434
0,5 — 1,0
0,08 — 0,10
0,1-0,3
0,01 — 0,08
0,01 — 0,05
0,005 — 0 05
0,0510
0,0432
0,0430
0,0429
0,0430
Формула изобретения.ъ
Сталь, содержащая углерод, кремнии, марганец, хром, никель; ниобий, медь и железо, отличающаяся тем,что,с целью повышения износостойкости механических и литейных свойств, она дополнительно содержит титан, алюминий, кальций и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Углерод 1,0-1,4
Кремний 0,30 — 1,0
Марганец 11,5 — 14,5
Хро 1,5-2,5
Никель
Ниобий
Медь
Титан
Алюминий
Кальций
Редкоземельные металлы
Железо
0,01 — 0,08
Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР N 581165, кл. С 22 С 38/24, 1977.
2. ГОСТ 2176-77.