Сталь

Сталь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респу6лик

Ф ф ф\,,,) г (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 121031 (21)3344674/22-.02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 23.0283. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 230283

Р )М К з

С 22 С 38/50 . С 22 С 38/58

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) УДК 669. 15-194(088.8) A.Ä.Ãîðÿ÷åâ, А.A.Tîëïåãèí, Г.И.Егоров, A.È.Ëóöêèé, Э.Я.Сидельковский, Л.П.Житова, A.À.Филиппен ой;ВПДлферов, . Г.Е.Коджаспиров, Ю.П.Солнцев, A.Н.Подуст, A (72) Авторы изобретения

К . Атвцреев, т;1

j +Q

Ь и « „, .;; а

««с«

Г.Н.Косых, Н.В.Иашвили, Ю.С.Подольский и Е (71) Заявитель (54 ) СТАЛЬ

Изобретение относится к металлургии, а именно к низколегированным литым сталям для тяжелонагруженных деталей, работающих при низких температурах.

Известна сталь(1 3, содержащая вес,Ъ:

Углерод 0,08-0,16

Марганец 0,40-1,25

Кремний 0,20-0,42

Никель 1, 80-2, 20

Медь 1,20-1 50

Ванадий От08-0,15

Алюминий 0,02-0,08

Кальций 0,006-0,01

Молибден 0,15-0,25

По крайней мере один элемент, выбранный из группы:

Ниобий 0,02-0,04

Церий 0,08-0,15

Железо Остальное

Эта сталь обладает комплексом свойств, .позволяющим использовать ее при изготовлении деталей для работы при пониженных температурах. Она обладает хорошей свариваемостью и стойкостью против атмосферной корро.зии. Однако уровень ее свойств окаI .эывается в ряде случаев недостаточным, особенно при изготовлении ответственных деталей, работающих при низких температурах в условиях циклического нагружения.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является сталь 2), содержащая, вес.Ът

Углерод 0,12-0,25

Марганец 0,7.-1,60

Кремний О, 2-0 70

Хром 0,1-0,35

Ванадий 0,04-0,20

Алюминий 0,015-0,08

Медо 0,15-0.60

Никель 0,15-0,50

Кальций 0,006-0,10

Азот 0,005-0,03

Железо Остальное

Указанная сталь удовлетворяет требованиям по технологичности и комплексу прочностных и пластических свойств, однако при изготовлении из нее литых деталей, работающих в условиях циклического нагружения при нихких температурах, выявляется не.достаточная сопротивляемость ее к образованию и распространению хрупких

998573 трещин. Это связано с наличием значительного количества остроугольных нитридов алюминия, являющихся инициаторами усталостных трещин, а также сульфидов марганца и железа, вызываю-. щих хрупкое разрушение. 5

Целью изобретения является повышение сопротивления хрупкому разрушению и хладостойкости.

Поставленная цель достигается тем, по сталь, содержащая углерод, марга- о нец, кремний, хром, ванадий, йикель, медь, алюминий, кальций, азот и желе» зо, дополнительно содержит барий и цирконий при следующем соотношении компонентов, вес.%: 35

Углерод 0,04-0.16

Марганец 0.7-1,60

Кремний 0,2-0,70

Хром 0,1-0,80

Ванадий 0.04-0,25„

Никель 0,03-0,30

Медь 0,03-0,30

Алюминий 0,02-0.055

Кальций 0,0005-0,01

Азот 0,005-v,03

Барий 0,001.-0,01

Цирконий 0,0005-0,03

Железо Остальное

Содержание серы и фосфора в стали предлагаемого состава ограничивается верхним пределом 0,05%, так как при большем их содержании вредное влияние на свойства стали Ие удается нейтрализовать даже при совместном введении кальция, бария и циркония.

Металл выплавляли в индукционных печах по действующим технологическим инструкциям. В качестве шихтовой заготовки использовали армко-железо.

Легирующие элементы и элементы-раскис-4О лители вводили в виде ферросплавов, а также силикокальция и, силикобария.

Окончательное раскисление и ввод в сталь алюминия, кальция, бария и циркония проводили из расчета ос- 45 таточного их количества в стали на верхнем, среднем и нижнем уровнях состава.

Механические свойства сталей, химсостав которых приведен. в таблице, определяли на образцах, вырезанных из треф по ГОСТ 977-75. Режим терми-. ческоГ: обработки — нормализация 920 С е

4 ч, охлаждение на воздухе.

Для определения эффективного коэф-. фициента концентрации напряжений

К и коэффициента чувствительности к концентраторам напряжений (g) проводили. испытания на многоцикловую усталость. Испытания проводили на образцах круглого профиля по ГОСТ

2860-65 по схеме чистого изгиба симметричным циклом на машине МУИ-6000 на базе 10 циклов с частотой 2700 цикл/мин.

Энергоемкость разрушения (КСТ) определяли на ударных образцах с предварительно нанесенной усталостной трещиной по ГОСТ 9454-78. Порог хладноломкости (Tjg) определяли по наличию в изломе ударных .образцов 50% волокнистой составляющей.

Для определения склонности стали к хрупкому разрушению определяли такую характеристику, как критический коэффициент интенсивности напряжений, который описывает поле напряжений в вершине трещины в момент на чала ее развития, т.е. в начале хрупкого разрушения. Указанная характеристика определяет работоспособность тела с трещиной (например, с трещиной усталости).

Испытания для определения критического коэффициента интенсивности напряжений проводили на испытательной машине ИНСТРОН согласно ГОСТ 7855-68 и 9651-73. Испытывались образцы на внецентренное растяжение с трещиной усталости.

Как видно из таблицы, у предлагаемой стали по сравнению с известнойна 25% повышается критический коэффициент интенсивности напряжений (К ), на 10-20% снижается эффективный коэффициент концентрации напряжений (К ), -на 10-20% снижается коэффициент чувствительности к концентраторам напряжений (с . По сравнению с известной у предлагаемой стали в два раза увеличивается энергоемкость разрушения образца с усталостной трещиной (КСТ). Порог хладноломкости (T >0) снижается от +5ОС (у известной) до -33еС (у стали предла ra емо го с ос та в а ) .

Ориентировочный расчет показывает, что экономический эффект от внедрения стали составит 540 тыс.руб. в год.

998573

1 )1 1 с

Ди ю<<

Cl

«ч .

«tl м

М1

+ t

«ч !

1 I <<

«л

1

4«3 с

С3

«««

Cl.1

<ч

Ю

1

ФЭ I

О м

1 . "! Ф

«<3 с

« °

«

««

1.

I

Ю с

««.«ч

° Cl с

О

С<

1 3 ф

I <

1 I

1 с

CL с

«л

О

О

О с

О О! («Ф

° « . О

О О

« :с

1 и

1 1

I .I

I 1

1 3 4

I . I ю

1, I

I 1

I3 3

<

«Ф

Cl сс

<»

О

О с

3

< Ъ

l.

I

I

1

1

«ч

О.

Ю

«ч

О. с

« 3

О

«ч

« 3

О

О .

СО

О с

С3

««<

О с

О л

««

О

О

«0

О

О

« Ъ

О

sA

О

О

С<

«i

О

О

О

О

«"3

О

УФ

Cl

О.

« Ф

D с

О

О

I

1

«ч

«л м с

3

< .1

° Ф

О.

«

»

«ч

Р<

« Ъ О с»

О ..О

РЪ

О ф «« с °

C. О

1.

1

t м с °

О ° О

«

О

I 1Р.

«<

° Ф

««

I с

О

1 .1

3t "-I

1 ф а<<

1 ОКЕЙ

«

1

1

1 !

i, <О ф.

««

О с

О й

««cv e

Н

3 Ч C

4643 Е

I5.

)а н!

< l )) << j<,g b g

I l I 1 Х l

te i ХЛ< ОН

I 3

1 «<31 1 Не<<<КО Х*< 1 Е! C< Ф 3

1 -О Х Х Х Фв Н Е О Х Е Е О Е Е 0 а Х «« 1

I ывхе онхнхханахххх

1 I I. В 1 Н I

t < ха<ам! < нхх<х<к

1 < 3 в н м х в а е х .< а:< х х щ х х

1 1 1 1

ВХ !!1 1

1 Х 3 ОФ««<с«Н 1 ЙФЧ < Ф 3 C «3, 1

<ахехохххахохюаа=

<МН ХХВЕХНЧЗНХа<<ХЫ < г

«

<, I" I

1 <

I l 1

I I

1 1

3 ««<

I с I

3 «6 < O

1 Е <

< h 3

3 <3<

3 О

< О

< 1 И

3 Ф <

1 Х

Х ч

3 Л((< O le

1 Х 1

<Х

< 1

I 1 Э

I 1

I 3

I I

I 1

1 1 э

1 .!

1. I

1 I ,1

1 «л

1

1 1

1 1

) 1 и

1 t

«ч . Cl

О

Ф

О

О с 3

О

I

«ч

О

1

О .

«4 . °

О t

I

«D

4 .4

D .".

R с

О 1

РФ

998573

Формула изобретения

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 503933, кл. С 22 С 38/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 519491, кл. С 22 С 38/00, 1974.

Состаантель С.Деркачева

Техред Е.Харитончик Корректор A.Ôåðåíö

Редактор О.Половка

Заказ 1383/48 Тираж 625 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул..Проектная, 4

Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, никель, мЕдь, алюминий, кальций, азот и железо, отличающаяся тем,, что, с целью повышения сопротивления хрупкому разрушению и хладостойкости, она дополнительно содержит барий и цирконий при следующем соот- 10 ношении компонентов, вес.Ъ:

Углерод 0,04-0,16

Марганец 0,7-1,6

Кремний О, 2-0,7

Хром 0,1-0,8 15

Ванадий

Никель

Медь

Алюминий

Кальций

Азот

Барий

Цирконий

У(елеэо

0,04-0, 25

0,03-0,3

0,03-0,3

0,02-0,055

0,0005-0,01 0,005-0,03

0,001-0,01

0,0005-0,03

Остальное