Легирующий сплав Советский патент 1988 года по МПК C22C35/00 

оо ;о

Изобретение относится к металлургии, в |частности к разработке составов легирую- 1щих сплавов для стали.

Цель изобретения - повышение механических свойств стали и ее ударно-абразивной стойкости.

Обработке легирующими основами подвергают сталь следующего состава, %: марганец 8-13; углерод 0,7-1,2; кремний 0,2-1,0; ванадий 0,05--1; хром 0,15-1,5; азот 0,02-0,3; сера до 0,03; фосфор до 0,1; железо остальное. Составы лигатур и свойства полученных сталей приведены в таб- пице.

Каждый состав лигатуры сплавляют отдельно в плазменно-индукционной печи. Наыщение азотом до необходимых конценраций проводят при повыщенном его дав- тении в атмосфере печи. Готовую лигатуру добавляют в расплавленную сталь. Каждый состав стали приготавливают отдельно. Меалл выплавляют в печи с основной футе- эовкой, а исходную лигатуру и предлагаемый сплав вводят в ковщ в количестве

:8 к объему расплава.

Экспериментальное изучение предлагаемой лигатуры и стали, полученной с ее помощью, показывает следующее. Повьшшние удержания в сплаве марганца с 5-25,0 ао 60-80% существенно меняет как харакер взаимодействия элементов лигатуры меж- ау собой, так и их воздействие на свой- ;тва обрабатываемой стали. В отливке об- зазуется весьма стабильная аустенитная :труктура, характеризуюнл,аяся сочетанием зысоких прочностных и пластических свойств : достаточной ударной вязкостью.

Азот, .перераспределяется в сторону его повыщенного содержания в твердом раство- эе, что способствует росту стабильности и трочности аустенита. Увеличение содержа- тя в лигатуре марганца изменяет продукы взаимодействия ванадия и хрома с азо- гом и углеродом. Появляются гораздо более ((Мелкодисперсные частицы нитридов и карбо- Нитридов, а также сложных карбидов типа (Сг, Мп)з С, упрочняющих аустепитное зер- Но и устраняющих столбчатое строение от- ливок.

Замена в составе титана ванадием необходима для упрочнения стали в начальный период эксплуатации и улучщения наклепываемости за счет выделения нитридов ванадия из твердого раствора, искажаю- щ,их кристаллическую рещетку и служащих Эффективным препятствием для движения дислокаций. Ванадий, как элемент, имеющий меньщее сродство к азоту, чем титан, Обеспечивает повып1енное содержание азота $ растворе и использование его свойств Поверхностно-активного вещества при первичной кристаллизации, что способствует устранению столбчатого строения отливок.

Несмотря на некоторое увеличение размеров зерна и снижение сопротивления чисто абразивному истиранию, добавки ванадия вместо титана заметно улучшают эксплуатационные характеристики обрабатываемой

стали. Однако при увеличении содержания ванадия в лигатуре свыше 4,0% проявляется его отрицательное влияние на ударную вязкость, которая заметно снижается.

Предлагаемые пределы содержания ванадия, хрома и азота необходимы для образования комплексного модификатора азот- ванадий-хром с оптимальным соотношением компонентов.

Проводят испытания образцов стали на растяжение. Испытания на ударную вязкость проводят на призматических образцах типа I с размерами 10 X Ю X 50 мм с надрезом по середине глубиной 2 мм и радиусом 1 мм. Испытания на твердость проводят по Бринелю. Полученные образцы

закаливают с 1150°С в проточную воду. После закалки получают аустенитную структуру с мелкодисперсными включениями нитридов и карбонитридов в основе зерна. Балл зерна 5-6.

Для моделирования условий ударно-абразивного износа испытания образцов стали, обработанной лигатурой известного и предлагаемого составов, проводят в шаровой мельнице. Внутренние размеры барабанов: диаметр 200 мм, длина 320 мм. Мельница совершает 32 об./мин. В каждый барабан

загружают 10 кг стальных щаров (HRC 50) диаметром 50 мм, щебень гранитный 6 кг и испытываемые образцы размером 10 X X 10 X 25 мм. Износостойкость стали характеризуется величиной относительного износа. За эталон принят образец стали, обработанной лигатурой известного состава. Использование предлагаемого сплава для легирования стали обеспечивает по сравнению с известной лигатурой, увеличение предела прочности в 1,1 -1,25 раза, предела

текучести в 1,05-1,15 раза, относительного удлинения в 1, -1,2 раза, относительного сужения в 1,2-1,4 раза. Ударная вязкость увеличивается в 1,15-1,25 раза, а ударно- абразивная стойкость в 1,07-1,2 раза. Формула изобретения

Легирурощий сплав, содержащий марганец, азот, хром, углерод и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств стали и ее ударно- абразивной стойкости, он дополнительно содержит ванадий при следующем соотношеНИИ компонентов, мас.%;

Марганец60-80

Азот0,15-2,5

Хром1,4-11,0

Углерод2,5-5,5

Ванадий0,8-4,0

Л елезоОстальное

Известный 15,0 0,2 Предлагаемый

2,0 2,1

Остальное 850

670

12

800

100

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве легированных сталей. Цель изобретения - повышение механических свойств стали и ее ударно-абразивной стойкости. Предлагаемый сплав содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: Мп 60-80; N 0,15-2,5; Gr 1,4-11,0; С 2,5- 5,5; V 0,8-4,0; Fe - остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры ванадия и повышение в нем содержания марганца повышает (после обработки стали) механические свойства стали: а в 1,1 -1,25 раза; S в 1,1 - 1,2 раза; d в 1,15-1,25 раза и ударно-абразивную стойкость в 1,07-1,2 раза. 1 табл.