Сталь Советский патент 1987 года по МПК C22C38/44 

11

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейным конструкционным сталям с заданным уровнем прочности, пластичности и ударной вязкости.

Целью изобретения является повышение жидкотекучести, ударной вязкости и снижение чувствительности к концентраторам напряжения, улучшение обрабатываемости резанием.

Дополнительное введение в состав разрабатываемой стали бария объясняется его высокой раскислительной способностью, лишь немногим уступающей кальцию. Барий предохраняет кальций от вторичного окисления и тем самым обеспечивает его стабильно содержание в стали. Барий как и кальций известен как эффективный глобуля ризатор неметаллических включений. Форма и характер распределения которых во многом определяют ударную вязкость, обрабатываемость резанием и чуствительность стали к концентраторам напряжений. Последний фактор наиболее чувствителен к форме и расп1зеделению включений, так как их острЪугольная форма и сосредоточение на границах зерен является основным источником зарождения микротрещин, особенчо при испытаниях на усталостную прочность. За счет высокой раскислительной способности барий не только снижает угар кальция, но и заметно повышает жидкотекучесть стали.

Плавки стали проводились в индукционной печи МГП-102 методом переплава. При фракционной разливке стал обрабатывают различными добавками .

алюминия, кальция, РЗМ и бария, что обеспечивает получение составов стали,,приведенных в табл. 1.

Все составы стали подвергаются механическим испытаниям при обычной и отрицательной температурах, металлографическим исследованиям для изу- чения неметаллических включений, испытаниям на усталостную прочность и обрабатываемость резанием. Для проведения этих-испытаний опытными составами стали заливают разовые трефовые формы, изготовленные в землю. Из раз овых ф.орм изготавливают общепринятые образцы на растяжение и ударную вязкость. Одновременно с трефовыми формами заливают опытными составами стали земляные формы в виде прутков для изготовлен1}Я образ

цов для усталостных исга 1таний с радиусом надреза 1,5 мм и на обрабатываемость резанием.

Результаты механических испытаний, на жидкотекучесть, исследований неметаллических включений приведены в ,табл. 2.

В табл. 3 представлены результаты испытаний составов стали на усталостную прочность. При этом образцы имеют постоянный радиус надреза 1,5 мм (или без него.), что позволяет судить о чувствительности стали к концентраторам напряжений при эксплуатации.

Как видно из табл. 3, предлагаемая сталь по сравнению с известной имеет более высокую величину предела усталости при испытании опытных-образцов как без надреза, так и с надрезом. Последний фактор имеет важное значение, так как характеризует надежность работы отливок и свидетельствует о снижении чувствительности стали к концентраторам напряжений.

Сравнение результатов, приведен- ных в табл. 4, показывает, что предлагаемая сталь характеризуется более высокими показателями резания при одинаковом износе режущего инструмента. Так, скорость резания повышается с 23 до 24-28 м/мин, а класс чистоты поверхности стали после резания - с 4 до 5-6-го,

35

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, алюминий, кальций, редкоземельные металлы и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения жидкотекучести, ударной вязкости, снижения чувствительности к концентраторам напряжения и улучшения обрабатываемости резанием, она дополнительно содержит барий, при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Углерод0,12-0,20

Кремний0,05-0,17

Марганец0,80-1,20

Хром0,10-0,50

Никель0,10-0,50

Молибден0,15-0,30

Алюминий0,01-0,05

Кальций0,01-0,04

Редкоземельные металлы0,01-0,06

Барий Железо

1294869

0,005-0,010 причем суммарное содержание кальция Остальное и бария не превышает 0,045 мас.%.

Состав стали

Содержание компонентоа, мас.Х

УглеродГкремний MapraHniJ Хром I Никель j Молибден Алюминий I Кальций I РЗМ I Барий I Желез

0.180,370,840,420,180,160,04

0,120,08,200,10,40,150,01

0,150,050,950,30,50,,03

0,180,120,800,20,10,2t0,05

0,200,170,870,50,20.300,02

Примечание, Термическая обработка опытных образцов всех составов стали включает закалку при 920 С и отпуск при 680°С в течение 3,5 ч с охла «анием иа воздухе.

Радиус иадреза, tat Без. надреза Т,5 Без надреза 1,5 Без1,5 Без1,5

надрезанадре за

Предел усталости

27,3

22,229,425,3 28,5 24,6 28,7 24,8

Таблиц

t

Содержание компонентоа, мас.Х

0,02 -Ост льяов

0,03.0,,01 0,005- 0,04 0,007

0,06 0,009- Таблица 2

Таблица 3

Скорость резания, м/мин

Класс чистоты поверхности

Составитель С. Деркачева Редактор Н. Лазаренко Техред И.Попович Корректор А. Обручар

Заказ 565/29

Тираж 605

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таблица 4

28

27

27

25

6

Подписное

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейным конструкционным сталям с заданным уровнем прочности, пластичности и ударной вязкости. Целью изобретения является повышение жидкотекучести, ударной вязкости, снижение чувствительности к концентраторам напряжения и улучшение обра батываемости резанием. Повышение этих характеристик достигается дополнительньм легированием бария. Литейная конструкционная сталь содержит, мас.%: углерод 0,12-020; кремний 0,05-0,17; марганец 0,80-1,20; хром 0,10-0,50; никель 0,10-0,50; молибден 0,15-0,30; алюминий 0,01-0,05; кальций 0,01- 0,04; редкоземельные металлы 0,01- 0,06j барий 0,005-0,01; железо остальное, при суммарном содержании кальция и бария не выше 0,045 мас.%, 4 табл. S tsS :о 4 00 а: со