Сталь
Иллюстрации
Реферат
СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель , молибден, алюминий, ванадий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения сопротивляемости слоистым разрушениям, свариваемости , стойкости против коррозионно-механических разрушений, она дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, масо%: 0,08-0,13 Углерод 0,20-0,40 Кремний 0,45-0,75 Марганец 1,05-1,30 Хром 0,20-0,65 Медь 1,05-2,20 Никель 0,10-0,18 Молибден 0,01-0,06 Алюминий 0,01-0,03 Ванадий 0,005-0,050 i Кальций Остальное Железо (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И) (д) 4 С 22 С 38/46
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTGPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2962385/22-02 ,(22) 16,07 ° 80 (46) 07.11.87. Бюл. М 41 (72) И.В,Горынин, О,Г.Соколов, В.А.Мальппевский, Ю.Л.Легостаев, В.В.Бусыгин, Б,М.Набатов, P.Ñ.Ëåâèöкая, Л.В,Грищенко, Н,Ф.Владимиров, А,В.Масленников, Я,Н.Киселев, Н.В.Стеценко, К,С,Ельцов, В,И.Лепехов и А.И.Михайлин (53) 669.15-194 (088.8) (54) (57) СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель, молибден, алюминий, ванадий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения сопротивляемости слоистым разрушениям, свариваемости, стойкости против корро:зионно-механических разрушений, она дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:
Углерод 0 ° 08-0, 13
Кремний О, 20-0, 40
Марганец 0,45-0,75
Хром 1,05-1,30
Медь 0,20-0,65
Никель 1,05-2, 20
Молибден 0,10-0,18
Алюминий 0,01-0,06
Ванадий 0,01-0,03
Кальций 0,005-0,050
Железо Остальное
33787
75 55
I 9
Изобретение относится к металлургии, конкретнее к конструкционным низкоуглеродистым сталям, применяеиам для изготовления корпусов судов и конструкций морских технических сооружений, к которым предъявляют. ся высокие требования: они должны сочетать высокий уровень механических свойств с удовлетворительной свариваемостью, коррозионной стойкостью и относительно низкой стоимостью
Известна. сталь, содержашая мас. :
Углерод 40,3
Кремний 0,08 — 0,8
Марганец 0,5 — 2,0
Хром а1,.0
Медь 0, 8
Никель аг,0
Фосфор -0 04
Сера 0,02
Алюминий &011
Кальций 0,005 - 0,015
Ниобий «аОэ04
Ванадий <0,1
Молибден ñ0,15
Железо Остальное
Приведенная сталь имеет недостаточную прочность.
Наиболее близкой к описываемой по технической сущности и достигаемому результату является сталь, содержащая, мас.Ж:
Углерод 0,11 - 0,15
Кремний 0,2 - 0,4
Марганец 0,8 - 1,05
Молибден 0,55 - 0,65
Медь 0,6- 0,8
Вольфрам 0,15 — 0,40
Ванадий 0,02 — 0,05
Никель I 4-2,0
Хром . 0,75 — 0 95
Алюминий 0,02 - 0,05
Церий 0,01 — 0,03
Железо Остальное
Известная сталь после закалки и высокого отпуска обеспечивает следуницие механические свойства:
Толщина листа, мм 5-50 55-100
Временное сопротивление, кгс/мм 82 62
Предел текучести, кгс/мм
Относительное сужение, 50 50
Относительное удлинение,% 12 18
Работа удара образ ец с ос трым надрезом вдоль проката, Krc м при -60 3,0
Эта сталь хорошо сваривается, имеет удовлетворительную ударную вязкость и пйастичность.
Однако для сварки известной ста10 ли в толщинах до 100 мм (при указанном составе компонентов во избежание трещинообраэования) требуется высокий предварительный подогрев (400 С), что усложняет и удорожает технологию изготовления конструкций. Проблема может быть решена применением аустенитных сварочных материалов, что невыгодно экономически °
Содержание серы и фосфора в извест2р ной стали не оговорено и при содержании серы и фосфора (до 0,03 каждого) в сварных соединениях могут возникать трещины и слоистые разрывы, а сама сталь подвержена отпуск25 ной хрупкости, Целью изобретения является повышение сопротивляемости слоистым разрушениям, свариваемости и стойкости против коррозионно-механических pasрушений.
Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец; хром, медь, никель, молибден,.алюминий, ванадий и железо, дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонен. тов, мас. :
Углерод 0,08 — 0,13
Кремний 0,20 — 0,40
40 Мар ганец 0,45 — 0,75
Хром 1 05 — 1,.30
Медь 0,20 — 0,65
Никель 1,05 — 2,20
Молибден 0,10 — 0,18
45 Алюминий .0,01 — 0,06
Ванадий 0,01 — 0,03
Кальций 0,005 — 0 050
Железо Остальное
Суммарное содержание меди и бО никеля составляет 1,70 — 2,40%, В качестве примесей сталь может содержать, мас, :
Фосфор 0,005 — 0,015
Сера 0,003 — 0,010
За счет снижения содержания углерода и марганца улучшается свариваемость стали и сварка может быть обеспечена или без подогрева, или с незначительным подоГревом в листах з 933787
4 толщиной до 100 мм ниэколегированны- Это подтверждается расчетом по фор-. ми сварочными материалами без угро- муле Международного института сварзы возникновения холодных трещин. ки
Si Mn Cz Ni No Ч Cu t Н
P С+ — + — + — + — + — + — + — + — -+— с . 30 20 20 60 25 10 20 600 60
Та б ли ца 1
Содержание элементов мас .7
Плавка едь Молиб- Ванаден дий
Крем- Марга- Хром Ниний нец кель
Углерод
Предлагаемая
0,08 0,20 0,45 1,05 1,05 0,65 0,10 0,01
0,09 Оэ36 О ° 68 1э27 1 ° 80 Оэ23 Оэ14 О 02
Оэ11 Оэ26 Оэ60 1э12 1э23 Оэ59 О ° 10 . Оэ02
Оэ 13 Оэ40 Оэ75 1 э30 2э20 Оэ20 Оэ18 Оэ03
010 028 065 105 185 042 015 . 003
Извест0,14 0 31. 0,92 0,93 1,62 0 71 0,32 0,05 ная
Продолжение табл.1
Содежание элементов мас.7
Плавка
Фосфор
Апюми- Каль- Сера ний ций
Вольфрамм зо
Предлагаемаяя
0,01 0,005 0,005 0,005
0 02 0,028 0,007 0,012
Остальное
То же где P — параметр . трещинообразования;
t — толщина листа, мм (принимает 100);
Н вЂ” содержание .водорода, см /100 г (принимает 1,0), Для известной стали Р при содержании компонентов на верхнем и нижнем уровнях равняется 0,470 — 0,571, а для предлагаемой — 0,387 - 0,500.
Используя параметр трещинообразования,по формуле Т = Р 1440 — 392 определяем требуемую температуру предварительного подогрева, которая для известной стали получается рав15 . o ной 280 — 430 С, а для предлагаемой
165 — 300 С.
В табл.1 приведен химический состав стали, мас.7.
933?87
Продолжение табл.!
Содежание элементов мас.Х
Плавк
Капь- Сера ций
ФосФор Вольф- Желерам зо
0,03 0,029 О, 010 и»
0 ° 06 0 > 050
0,010 и»
0,012 0,036 0,005 и
Извест" ная 0,021
0,029 0,018 0,28 направлении более ЗОБ сварные соединения из стали гарантированы от сло-. иc27lx РBÇPbIBQB
Слитки, полученные из плавки 5 прокатывают на полногабаритные листы толщиной 30 — 100 мм, Табл.2 представляет механические свойства, полученные на этих листах после закалки и отпуска.
Таблиц е2
Плавка
Работа удара лрн
-60 С> кгс м
Холичест вь е нано ме больвик лроЬ,Х
Относительное сунение
» вертикаль» ном наорав" ленин, Х
Относительное сукенне, Х
Относительное удлине" ние> Х
Предел текуче сти > кгс/мм
Временное солротинление, кгс/ми
Предла" где мал !
i8>6-iS>5 59>4 63>2
16,4-16>О 56,2-59>4
14,9-!5>7 61>0"60>6
68,5-67,7
25,7"25>3
57,3 58,8 68>5 70>3
59>7-60,6 70,0"72,0
61>2-60,3 73>6-70,9
24,2-23>6 66,3-65>8
65,4-66,8
68,7-68,7
63-68
22>8 23>?
Э.
100
16,4-14,8 58,2-60 >5
56,2-59 ° I 71,7 74,0 23,8-24>8 ю 0
100-100
19,6-20>5 53, 53, 52
23 24
67-6Э
S ЭО 55-50
17,3-17>5
40 54-52 65-65 24-23
64-63
70-70
24-24
50 52-52 64-63
64-63
26-28
52-51 65-60
16,5-16,7
18,0-22,4
56, 57i 53 100-100
69-64
65-64 23-22
51-52
100
17,2 22,2
S8 3-60,1 68, i-70,3 11,4-17,7 . 5З,4-52, i 5.3-4,7 18 4-8 6 90
° >
Иевестыел
Количество волокна в изломе при
20бС во всех случаях 100X, Относительное сужение на разрывных образцах, вырезанных в направлении толщины листа изет-направлении), является величиной характеризующей ,сопротивляемость стали слоистому разрыву. По зарубежным, данным при величине относительного сужения в зетОб с острим надреаои (тил П ло ГОСТ 9454-78), Обраедм с острым
0,021
0,015
0,009
14,0-15,1 62> 56> 63 100-100
14,0-14,7 !
6,0-20,2 63 ° 65, 60 !00-100
18,0-20,4
14,9"!8,0 61, 59, 64 100-100
933787
Продолжение табл. 4
Таблица 3
0 010
0,050
4 58,2
64,5
Наличие холодных трещин при сварке жестких проб
Темпе Параметр . трещинообПлавка
pampa предварительного
0 005
0,036
53
52 разования
Pñ подогрева, С
Иэвест27,8
18,4
8,6
0 029
-2
0,021
Предлагаемая
1 0,387 150
Трещин нет
0,431 225
0,5 300
150
То же
ft
Трещины
То же
Трещин
Известнаяая
0,528 225
350
Т аблица 4
Предлагаемая
1 59,4
63 ° 2
0 005
0,005
0 010
0,029
3 60,6
61,0
В табл.3 дана оценка свариваемости стали, В табл.4 дана оценка сопротивляемости слоистому разрыву на пробах типа "окно" (ввариваемая карточка
25 150 ° 150),.
Как видно из приведенных данных, 20 описываемая сталь имеет сопротивля- емость хрупким разрушениям при пониженных температурах более высокую, чем известная, Прокаливаемость описываемой стали, которая для всех судостроительных сталей характеризуется наличием волокнистой составляющей в изломе, после испытания при 20 С обеспечивается во всех толщинах и при всех соотношеЗб ниях компонентов.
Для .оценки сопротивляемости стали коррозионно-механическим разрушениям проводят испытания предлагаемой и asвестной сталей. Образцы представляют собой ппастинки размером 5.50 100 ° По центру ппастинки, вдоль продольной оси с одной стороны, низколегированным сварочным электродом марки 48Н-11
40 диаметром 5 мм наносят за один проход валик высотой 4 мм и длиной 70—
80 мм, что имитирует сварочный цикл.
Для моделирования условий сварки плиты толщиной 70 мм используют. мед45 ный водоохлалдаемый шаблон. Исследования микроструктур зоны термического влияния, полученной по такой методике на пластинках и на натурных листах, показывают их идентичность.
После нанесения наплавки образцы подвергают воздействию коррозионной среды по ускоренной методике (испытания в кипящем растворе 50Х 584NO о и при температуре кипения 108 С).
За характеристику коррозионной стойкости принимают время до появления трещин, которые зарождаются в зоне термического влияния.
933787
Таблица 5 представляет полученные результаты
Таблица 5
Плавка
Время до появления трещин ч макси- мини- среднее мальмальное ное
Предлагаемая
4900 4200 4560
4750 3940 4420
Извест ная 3780 2630 3260
Корректор О. Кравцова
Редактор Н, Сильнягина Техред A. Кравчук
Тираж 605
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Заказ 5905
Подписное
Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4
Из таблицы следует, что предлагаемая сталь и ее сварные соединения имеют более высокую сопротивляемость коррозионно-механическим разрушениям, чем известная.
Сварку ручную ниэколегированными электродами марки 48Н-11 выполняют
26 при погонной энергии 42 кдж. Содержание диффузионного водорода в наплавленном металле 2,3 см /100 г.