Литейная конструкционная сталь Советский патент 1985 года по МПК C22C38/32 C22C38/38 

:л :л

X Од Изобретение относится к металлур гии сплавоп, конкретно к созданию сплава на основе железа, содержаи{ег различные легирующие добавки, испол зуемого для литья тяжелоиагруженных деталей, подвергаемых ударному воздействию, В металлургии извес.тны высокопро ные литейные конструкционные стали, например, сталь 12ДГН1МЛЛ, сталь 15ДГН2ЛЛ и другие. Однако данные стали содержат в своем составе доро гостоящие, дефицитные, стратегические материалы, такие как никель, медь, вольфрам, молибден. Существующие литейные марки стали, не содер жап1ие в своем составе хотя бы части этих элементов, из-за недостаточной прочности и особенно пластичности и вязкости не могут Сыть использованы для высоконагруженных деталей особенно при низких температурах, например в условиях крайнего Севера Известна сталь l , содержащая, мас.%: УглеродО,12-0,18 Марганец1,0-1,4 Ванадий0,1-0,2 Молибден0,4-0,6 Церий0,15-0,20 Кремний0,2-0,4 Хром1,2-1,6 Вольфрам0,2-0,4 Селен0,02-0,03 ЖелезоОстальное Этот состав после соответствующе оптимальной термической обработки (нормализации при 940-960 С и отпус при 550°с) обеспечивает следующие механические свойства: предел прочности 100 кгс/мм (1000 мП); предел текучести 75 кгс/мм (750 мП); отно сительное удлинение 14%; ударная вязкост при С - 6,5 кгсм/см ;, при -40°С - 3,0 кгсм/см. Однако указанная сталь имеет ограниченное применение, так как не может быть использована для получения литых тяжелонагруженных деталей подвергающихся ударному воздействию при низких температурах в условиях крайнего Севера и районах БАМа. Кро того, известная сталь содержит в своем составе дорогие, дефицитные, стратегические материалы, такие как вольфрам и молибден. Наиболее близкой к изобретению по технической су1цности и достигаемому Г1о.11ожите.льр(ому эффекту является литеГгная К()Р1струкциониая сталь /У с:ледующего химического состава, м а г . % : Углерод0,1-0,24 Кремний0,17-0,5 МарганецО,Д-1,5 Хром0,5-2,0 Ванадий0,02-0,2 Церий0,001-0,008 Бор0,001-0,006 Азот0,005-0,03 ЖелезоОстальное Недостатками известной стали являются низкие прочностные свойства и ударная вязкость при температуре минус 60 С. Цолью изобретения является повышение прочностных свойств и ударной вязкости при температуре минус 60 С. Указанная цель достигается тем, что литейная конструкционная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ваналий, церий, бор, азот и железо, дополнительно содержит цирконий, ниобий, магний и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: 0,15-0,20 Углерод 1,6-1,8 Кремний 1,5-1,8 Марганец 1,2-1,6 0,1-0,2 Ванадий 0,05-0,1 0,003-0,005 0,008-0,02 0,05-0,1 Цирконий 0,08-0,15 Ниоби11 0,008-0,015 Магний 0,03-0,08 Кальций .Железо Остальное В изобретении применено легирование литейных марок стали цирконием и ниобием, что позволяет значительно повысить ее прочностные характеристики (до 20-25%). Кроме того, введенные дополнительные легирующие элементы, такие как азот, цирконий, ниобий, магний и кальций в совокупности с железом, углеродом, кремнием, марганцем, хромом, ванадием, церием и бором при их новом соотношении позволяет не только повысить значительно прочность стали, но и значительно увеличить ударную вязкость при отрицательных температурах. Кроме того, сталь не требует после сварки

31151

повторной т.ермпобработки и может быть яспользовапа для изготовления литых тяжелонагруженных деталей, работающих в температурных условиях Сибири и крайнего Севера.5

Химический состав предлагаемой и известной сталей приведен в табл. 1, а свойства - в табл, 2,

Мгч анализа табл. 2 видно, что по прочностным характеристикам пред- 10 лагаемая сталь на 45% выше известной, что позволяет повысить конструктивную прочность изделий и снизить вес конструкции на 30%. По пластическим характеристикам и ударной вязкости i5 при нормальной температуре обе. стали находятся на одном уровне.

Однако ударная вязкость при температуре -60 С разрабо.танной стали в 2 раза выше известной стали. Для 20 повышения прочностных характеристик

5864

сталь дополнительно содержит Nb и Zr и повышенное количество: Si. Введения Мр и Са позволяет значительно понизить порог хладоломкости стали. Так при температуре -60с ударная вязкость предлагаемой стали в 2 раза вьпае ударной вязкости известной стали.

Применение разработанной стали позволяет повысить конструктивную прочность до 20-25% и снизить вес конструкций до 20%. Изготовленные из предлагаемой стали изделия и машины могут работать в условиях крайнего Севера. Изобретение дает экономический эффект 70-75 руб на 1 т годно- го литья. Стоимость 1 т годного литья из известной стали составляет 280300 руб. Стоимость разработанной стали 310 руб. за 1 т.

rt Я S e;

Ю

nj H

Таблица 2

ЛИТЕЙНАЯ КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, церий, бор. азот и железо, отличающаяся тем, что, с целью повьшения прочностных свойств и ударной вязкости при температуре минус 60 С, она дополнительно содержит цирконий, ниобий, магний и кальций при следующем соотношении компонентов, мае.%: 0,15-0,20 Углерод 1,6-1,8 Кремний 1,5-1,8 Марганец 1,2-1,6 Хром 0,1-0,2 Ванадий 0,05-0,1 Церий 0,003-0,005 Бор 0,008-0,02 Азот 0,05-0,1 Цирконий 0,08-0,15 Ниобий 0,008-0,015 Магний 0,03-0,08 Кальций Железо Остальное