Литейная сталь Советский патент 1985 года по МПК C22C38/24 

Фь

00 00

со Изобретение относится к металлур гии, а именно к изысканию литейной высокопрочной стали с повышенной ударной вязкостью и трещиноустойчивостью. Известна литейная конструкционна сталь, имеющая химический состав, мае,%: Углерод0,24-0,28 Марганец1,5-1,8 Кремний0,8-1,0 Хром1,8-2,2 Ванадий0,15-0,2 Церий0,05-0,08 Магний0,005-0,01 ЖелезоОстальное Посяе термической обработки (по режиму; двойная нормализация при 900 - 920°С с последующим низки отпуском при 280-300С с охлаждение на воздухе) сталь имеет следующие механические свойства: Предел прочности, МПа 1400-160 Предел текучести, МПа 1200-130 Относительное удлинение, %8-10 Относительное сужение,% 25-35 Ударная вязкость при температуре , кДж/м2 400-700 ТрещиНоустойчивость стали состав ляет 450 Н 1 , Однако эта сталь при удовлетвори тельных значениях прочностных и пла тических свойств имеет низкие показатели по ударной вязкости и трещиноустойчивости, что существенно огр ничивает возможность ее лспользования для деталей сложной конфигураци работаюищх в условиях повышенных динамических нагрузок. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является литейная сталь, имеющая химический состав, мае.%: Углерод0,15-0,25 Марганец2,15-4,2 Хром2,0-5,0 Молибден0,3-0,46 Ванадий0,1-0,35 Кремний0,1-0,5 ЖелезоОстальное Механические свойства указанной стали после тершзческой обработки (по режиму: закалка с 900 - 950°С, отпуск при 200 ) следующие: Предел прочности, МПа 1450-1600 Предел текучести, МПа 1220-1310 Относительное удлинение, %9-10,3 Относительное сужение, % 40-48 Ударная вязкость при температуре 20°С, кДж/м 430-580 ТрещиНоустойчивость этой стали составляет 600 Н 2, Известная сталь по значениям прочностных и пластических свойств находится на уровне стали , но имеет лучшие показатели по трещиноустойчивости. Однако значения ударной вязкости этой стали не позволяют использовать ее для деталей, работающих при высоких динамических нагрузках. Цель изобретения - повышение ударной вязкости и трещиноустойчивости при сохранении прочностных и пластических свойств. Поставленная цель достигается тем, что литейная сталь, содержащая углерод, кремний, хром, марганец, молибден, ванадий и железо, дополнительно содержит кальций, церий и, по крайней мере, один элемент из группы, содержащей магний и лантан, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод0,1-0,3 Кремний1-3 Хром4-8 Марганец4-8 Молибден0,01-0,4 Ванадий - 0,01-0,2 Кальций0,01-0,3 Церий0,05-0,2 По крайней мере, один элемент из группы, содержащей магний и лантан 0,005-0,3 ЖелезоОстальное Обеспечение высоких значений ударной вязкости и трещиноустойчивости при сохранении прочностных и пластических свойств достигается легированием, хромом, марганцем и кремнием, взятыми в больших количествах, а также кальцием, церием, магнием и лантаном. Хром, марганец и кремний, взятые в больших количествах (4-8, 4-8 и 1-3 мас.% соответственно), снижают температуру начала мартенситного превращения,упрочняют кристалличес1кую решетку и способствуют обр зованию реечного мартенсита, что обеспечивает высокую прочность стад Повышенные количества хрома, марган ца и кремния способствуют более пол ному раскислению стали. Кроме этого, хром и марганец спо собствуют получению высокого уровня трещиноустойчивости стали за счет повышения ее высокотемпературной прочности. Кальций в количестве 0,01-0,3 мас приводит к очищению границ зерен и изменению их энергетического состоя ния. Кроме того, кальций предохраня ет металл от повторного окисления. , Церий в количествах 0,050,2 мас.% уменьшает число неметалли ческих включений в стали, придает им глобулиризованную форму, очищает границы зерен и упрощает металличес кую матрицу, а также способствует обессериванию стали в результате образования легковсгшывающих тугоПлавких оксисульфидных включений. Лантан в пределах 0,0050,3 мас.% способствует более равномерному распределению неметаллических включений в теле и по границам зерна, что положительно влияет на вязкость стали. Магний является поверхностно-активным элементом. Частицы магния, находясь в парообразном состоянии, при температуре кристаллизации стал обладают минимальным значением поверхностной энергии и адсорбируются на поверхности раздела расплав кристалл, образуя сплошную мономоле кулярную пленку, тормозящую развити кристаллитов. В результате этого в стали происходит образование мелк глобулярной структуры. Кроме того, магний в количестве до 0,3 мас.% изменяет состав, форму и характер расположения неметаллических включе ний и тем самым способствует повыше нию трещиноустойчивости. 914 Сталь выплавляют в открытой индукционной печи емкостью 60 кг с основной футеровкой. Кремний, хром, марганец, молибден и ванадий вводят в виде ферросплавов, кальций, магний и церий - в виде лигатур, лантан в чистом виде. Механические свойства определяют на образцах, вырезанных из пробных брусков, согласно ГОСТ 977-75. После термической обработки по режиму: нормализация при закалка с охлаждение на воздухе; отпуск при сталь обеспечивает следующий уровень механических свойств: Предел прочности, tffla 1550-1680 , Предел текучести, МПа 1220-1330 ОтйЪсительноеудлинение, %10,8-12,0 Относительное сужение, %45-53 Ударная вязкость при температуре 20С, кДж/м 850-1140 Трещиноустойчивость предлагаемой стали составляет 750-850 Н. Примеры конкретного исполнения исследований механических свойств и трещиноустойчивости стали приведены в таблице. Результаты изучения свойств предлагаемой стали показали ее преимущество по ударной вязкости и трещкноустойчивости при сохранении высокого уровня прочностных и пластических свойств в сравнении с известной сталью., Сочетание высокой ударной вязкости и трещиноустойчивостис высоким уровнем прочности и пластичности предлагаемой стали позволяет использовать ее в изделиях новой техники при изготовлении тяжелонагруженных деталей сложной конфигурации, работающих в условиях повьшенных динамических нагрузок. Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемой стали составит 55880 руб.

о

1Л 1о

о

1Л

F

оо

00

IT)

«I

о

зvr

ел

ел

А

о

о 1 о

о

1

vO

го

v

4

ЕЧ и о о о «

о о

00

о

о х

CD

о

CTi

ш

4h

о

Oi

ш

го

п

р

о

ы

г

vO VO

о со

о

1

см

N

«-

д

Ь Щ о о

о «

даЗЕЙНАЯ СТАЛЬ, содержащая ЗДлерод,.кремний, хром, марганец, молибден,, ванадий и железо, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью вов ышения ударной вязкости и трещиноустойчивости при сохранении прочностных и пластических свойств, она дополнительно содержит кальций, церий и, по крайней мере, один элемент из группы, содержащей магний и лантан, при следукяцем соотношении компонентов, мас.%: Углерод0,1-0,3 Кремний1-3 Хром4-8 Марганец4-8 Молибден 0,01-0,4 Ванадий0,01-0,2 Кальций0,01-0,3 Церий0,05-0,2 По крайней мере, один элемент из i группы, содержа(Л щей магний и лантан0,005-0,3 Железо Остальное

го

ft

о

см

о

го.

о

CVJ

«t

о

о о

f

00

о

ч

00 о

ч го

п о

М

го ю

о см

ъ

о

LTi

ЧГ«t

о

см

ю

СЗЧ

«

1Л

о

Сч

ю f

in

fO

о in

о о ch

. о

о г 00

о

о

о

о

о о

о со

vO

.VO

СП

00

00

00

о

ел

СП

«п

in

ш

о in

о ю

vO

о

VO

«

о

1Л

-СГ

cr,

ст о

о

«Irt

о

TCN

о

о г о

о ш

о о о

о со сМ

0 VO

г

vC

Ш

чО vO 47

о

о

о

о ел см

о m см

о г

о

о

см

CS

00

со

CS}

csi

со

РО

см

CN РО

т

А

л

ЕН О)

(U

(лШ

о о

о

ои

X

о а

г

ш

.

о

«%

о in

г J о

А

о см

см

м

о

о

п

сГ

«м

V

о -

см

. ,

о о

I

со о

о о

d«

А

00 чС

ш

о

0

м со

«л г

ел

. «

о

OV

00

о о со 00 з- ю

о -)

00

о о о

о

CN

гЛ

см