Сталь
Патент 988896
Авторы
Сталь
Иллюстрации
Реферат
В. Г. Сорокин, P.À. Зильберштейн, В.
M.À. Гервасьев, Л.А. Троп, А.А. фил
Б-.А. Никулин, Л.С. Мерсон, А.П. Вол
6.8. Старков и Е.П. Шайдо. (72) Авторы изобретения
Центральный научно-исследовательский и и технологии тяжелого и транспортного в111 Ж,. „ i и Волжский завод цементного машиностроения
{7l) Заявители (54) СТАЛЬ
Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию сталей для изготовления массивных деталей для цементных печей, экскавато" ров и т.п.
Известна сталь 1 1), содержащая, вес.4:
Углерод 0,25-0,35
Марганец 1,1О-1,40
Кремний 0,60-0,80.
Хром - He более 0,30
1О
Никель Не более 0,30
Медь Не более 0,30
Железо Остальное
Однако эта сталь в, больших сечениях обладает низкой ударной вязкостью, особенно при отрицательных температурах и неудовлетворительной свариваемостью, а также недостаточными характеристиками контактной прочности, в результате чего в процессе эксплуатации наблюдается образование трещин, разрушение поверхности катания, чешуйчатость и раскатывание металла.
Известна сталь (2), содержащая, вес.г:
Углерод 0,12-0,25
Марганец 0,7-1,6
Кремний 0,2-0,7
Хром 0,1-0,35
Цирконий 0,005-0,1
Ванадий 0,04-0,2
Алюминий 0,01-0,08
Титан 0,01-0,04
Медь 0,04-0,5
Никель 0,04-0,45
Кальций 0,005-0,1
Железо Остальное
Недостатками данной стали являюта ся низкия прочность и пластичность.
Наиболее близкой к предлагаемой является сталь (3 }, содержащая, вес.1:
Углерод 0,05" 0,2
Марганец 0,6-2,0
Кремний 0,01"0,5
Хром До 0,8
Цирконий 0,01-0,1
Ванадий 0,01-0,15
Алюминйй 0,01-0,1
Медь 0,2-0,6
Никель 0,1-0, 15
Бор 0,0005-0,005
Ниобий 0,01 "0 15
Молибден 0,1-0,8
Железо Остальное 10
Недостатком известной стали является низкий предел выносливости.
Цель изобретения - повышение предела выносливости стали.
Поставленная цель достигается тем, 1з что сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, цирконий, ванадий, алюминий, медь, никель, нио- бий, молибден и железо, дополнительно содержит кальций при следующем сост- ро ношении компонентов, вес.3:
Углерод 0,10-0,30
Марганец 0,4-2,0
Кремний 0,2-0,5
Хром 0,05-0 5 25
Цирконий 0,005 0 1
Ванадий 0,03-0,2
Алюминий 0,01-0,08
Медь 0,04-0,5, Никель 0715
Ниобий 0,01-0,06
Молибден 0,01-0,35
Кальций 0,001-0,1
Железо Остальное
Для исследования предлагаемой и известной стали отливают пластины
40к150 250 мм в высокочастотной индукционной печи емкостью 40 кг.
В табл. 1 приведен химический состав плавок.
Для исследования качества сварно-. го соединения пластины сваривают способом ЭШС методом плавящегося мундштука.
1 1
Стали термообрабатывают по следующему режиму: нормализация при 900 С, выдержка 3 ч, отпуск при 660 С, выдержка 6 ч.
988896 4
После термообработки из пластин (основного металла и сварного шва) вырезают и вытачивают образцы для механических испытаний: пятикратные образцы 110 мм в соответствии с
ГОСТ 1497-73 для определения б р,(рв, и образцы с надрезом (тип 1 согласно ГОСТ 9454-78).
Механические свойства предлагаемой и известной стали приведены в табл. 2. .В табл. 3 приведены изменения предела выносливости от коэффициента концентрации напряжений g и радиуса надреза О, мм, и результаты усталостных испытаний.
Для,определения предела выносливости и оценки чувствительности сталей к концентраторам напряжений из термообработанных пластин вырезают и вытачивают, образцы, изготовленные в соот вет ст вии с ГОСТом 23026-73: гладкие 1 типа и с надрезами, анало,гичными Утипу. Диаметр сечения в надрезе 8 мм, а в цилиндрической части
12 мм. Радиусы дна надреза приняты 2-0, 12 мм. На каждой марке стали по четыре вида остроты надреза. Фактический радиус надреза определяется на каждом образце с помощью инструментального микроскопа ° Средний радиус в группе образцов служит исходным для расчета теоретического коэффициента концентрации напряжений.
Испытания образцов проводят на машинах МУИ-6000 при различных нагрузках с определением предела выносливости на базе 10 циклов нагружения.
Как видно из представленных данных, предлагаемая сталь имеет более. высокий предел выносливости, чем известная при достаточно высоком уровне прочности, пластичности и ударной вязкости и хорошей свариваемости.
Использование предлагаемой стали для изготовления массивных деталей позволяет получить экономический эффект 200 тыс. руб. в год.
988896
1 (I !
i
I
l
1
1
I
1
1
1
1
1 1
I
1
I
1
1
1
1
I
1 (I„
1 .
ОЪ о
Ct (Ч (Ч
Э
° Ь о о (Ч о
Ol о (Ч о л о ( о о
CO о л
tD оо о о о
° ь В о о т1 о л о
LA о .(ч о о о о
Ю л о о (.(Ъ
С1 о
° Ь о
С> л о
tD
CO о л
С>!
4\ ((\ о
° h о о
4Ч л о
LA (П л
С(о
ОО
° Ь о о
° > о о
C>>(Ю о о л
ФЪ о л о
ИЪ . л о
> > Ъ
CD л о
tD (>Ъ о л
tD о
° Ь
:=1 о л
CD ((Ъ о о л о о
° л л о о (/Ъ о сО л о
tA (Ъ
С> о л о (D
CD о
М\ о о О
Ю о (.(\ (Ч л о о
СЧ л о
-Ф lA
О еЧ л ° l о . о о ъО о л о са о
М CO о о
° \ Ф о о о о л
tD о
CD л о о
Ю о
М1 о о о о о е4
° Ь ° \ о о ек о
С> о о о
М\ о л о о
tD л э (Ч
МЪ о
Ю
CD ((\ о о л о о л
CD о л о лл
М\ о о.
CO
С> .(Ъ о л о о (Ч
Ю о -Г\ о л о
° в
tD (Ч л о (Ч
° в о о
Н\ л о
М\
> >Ъ л о
«ф
m о о о о л
4Ч
- Ф о
С> ъО л о о
CD л (Ч о
Ю о о
4Ч л о а о о сч
° \ о о о (> Ъ о
С1
4Ч
«Ъ (Ч л
С>
>z
З
Е
Э
t(I (»
t((>
М
1 о
Э
Ф
Л
° 1
1 1 1
1. 1 1
I I О 1
I 1 I
=У 1 (I
1 1 . 1
Z 1
1 1 1 с !
t (О (I ° !
t(I (лл 1
1 1 !
» 1 1 I. I 1 ((3 I
1 I I! I — л-1
I 1
1 1
I E I
I I (>2
1 1 О! 1 1
1 1
1 .0
Е 1
I I 1
1 I
I I !
1 (,О 1
Я (1
1 I
1 1 с5
О г
I 1 гЧ
И !!
1 1! 1 I оМ 9
I ° б 1
1 (.(1 1 (Ф 1 ((! l
1.1 (1 Ф 1 I
1 (O (I
1 I- Г
О 1
0 о
>Я I . 1
О б — — !
I ф) I 1 х у 4
1 ((-i 1
U. (1 I 1
1 I
I . ((1 >-(I (Л
1 (! Ф
1 I
1 1
I I I! — — (1 I 1 (l 1! !
1 1
O .I
I .1 I
t i
1 1! I
1 1! 1
1 1
1 (6 1
I Ю X 1
1- с
О t((4
0 11 Э О 1 Ъ Ъ (Ч (Ч 4Ч о о о л л Ю о о о
I
I.
t б1
l
1 !
1
I
1
I
1
1 г
В
I
i I
1
1
1
I (\
1 б
I
1
1 !
I (1 ! !
1 !
1
1
1
1
8 Д е
» о! I» о о
I Y
1 C>I
1 Ю
1 >0
r а
I Э
Ц! л
СО О
С»
ОЪ О
С»
ОЪ
-0.
С» м
tV
° 4! О
Ю
CD
0О л
Ю
ФО л
° а
Ю
CD
Ю м
CFI
С» м
С»
СО
0О
CD м
0О
С»
ОЪ
Ю л -1Ъ
Ю! л
CD м
Ф
4 м
° Ф
C>I
«й
CV
С»
CD б 4
E>I
СЪ!
С»
0О л ъО
CD
LA м
С»
ЪО
CD
Ю О
LA
CD
Ю
0О
ЪО
LA
ФЬ л О л
00 О ббЪ
С»
CD
Ю
Ю м
CD
O м
С»
>О
C>I
ОЪ
Ю
00 бЧ -ГЪ м л
LA м X3
Ю О
:ч м
CD . О
С»
Ю
ОЪ
-з.
0О
С»
-Ф
ОЪ ъб»
CD л с
Э
Ц
О, с.!.
I !
lg !
v о
С» а с
1 1
1 1
I I
С» 1
1 >О 1
I I I
1--. I
I 1 ! I
I I о
1 - 3 1
I I I
1 I
I I
1 I
1 I
1 I
1 1
ы
I CV о I
1v о 1
I Ц 1 ! аco 1
ЭХ
Ф l
r>> — l
1 о . 1 с е е
%бб I
1 S Л I о о о э
1 Z Э
0 r о х
1 о Э 1 с х
1 Q X I б- с,б !.
X Ц о л
О Э 1
s .,!
1-бr о х
o >g
ЭС х Х >> I х а
Э X I б- б1
1 I оэ! ос
Z X I
3 I о
CL X I
С I-
1 ! б
1 !
X 1
>0 I
I- 1
О I
988896
>1! л .О
LA л
ИЪ
Q э
lg
О С» м
Ю °
С» О о
ОЪ а
°
С CD йЪ 0O
Ф ° \ о
>О ю»
° Ь ° ь
М 01)
ОЪ
Оъ м
CD CD бМ
CV 0О
>О ф т»
Ю Ю с» о
СО ббЪ
МЪ C>I
» Ю бИ М
ОО Л
О
ОЪ >О м е4 м
М
Ф 0О м бм
4 4 1Ъ л бМ - Ф м О
m o л м ъО о е м О
>Х
З
Z б» о
C>I LA лс
1.
m! 1З с о
Ilg!
» о с
C>I о
X
1 Э! У б >g.1 Z
I m
1 Э
1 Э а о!!
Ц
Э m а О
X =т а Lg
С б0 а
C>I 1О о
i CLA
10 I
>0 М
1 >Х
10» S х
1 э
r
1 >g
I e
Cg с с
>0 Э х э о
Е «>I о >х о о
° э
mmo оси
zco
О б0 С о б- о е х хЕО х
xom
I» I
oox
X Z
o.rm
Э Э Ф бхmc
lg .lg аc>x
>g c o
Ха!* Cg
З о Z
Э I- X
ЦО 1еооз
m ц я z
Xa.CX аэсу с и е
1- э а
Э Y I»
C lg a
e r >g CC
l- e m o
X eZV1c е а
o ms e
X X Q, Ct ас а с ба, »,х щ :!
>!с
l0
Таблица3
988896
Состав, стали
Предел
Выносливости р МПа
Ысг-1,65 р =1,45 а <у 3,08
-0,21
< =-3 75 р -0,12
d -2,1
0,65
» р еву» »«
Предлагаемый
1, 124
330
229
190
133
350
242
198, 145
127
358
138
152
210
Известный
123 112
135 118
134 . 109
208
315
170186
229 Z
230
190
«
П р и м е ч а н и е, В табл, 3 приведены средние значения по Результатам ис,", пытания 4 образцов.
Формула изобретен; я
Составитель п. Лапин
» » З .»
Заказ 10995/35 Тираж 625 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам, изобретений и открытий
1 ЦОЦ Москва Ж"Я Раувская наб. g. 4$g
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, цирконий, ванадий, алюминий, медь, никель, ниобий, молибден и железо, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышенйя предела выносливости, она дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, вес.Ж:
Углерод 0 10-0,30
Марганец . 0,4-2,0
Кремний 0,2-0 5
Хром 0,05-0,5
Цирконий 0,005-0,1 <
Ванадий 0,03-0,2 Алюминий О,ОI-0,08
Медь 0,04-0,5
Никель 0,7-1 5
Ниобий 0,01"0,06
Молибден 0,01-0 35
Кальций 0,001-0,1
Железо Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Отливка из легированных сталей.
ГОСТ 977 75.
2. Авторское свидетельство СССР.
II 538053, кл. С,22 С 38/00, 1976.
3. Заявка Японии и 53-14606, кл. 10 J 172, заявл. 27.07.76, М 51-89475, опублик. 09.02.78.