Сталь Советский патент 1990 года по МПК C22C38/58 

Изобретение относится к области металлургии сплавов на основе железа и может быть использовано для изготовления отливок методом литья по выплавляемым моделям, например отливок колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей и др.

Целью изобретения является повышение термостойкости и длительной прочности отливок.

Дополнительное ь омплексное введение РЗМ, бария и кальция способствует уменьшению окисляемости и наугпе- роживанию поверхности отливок турбин турбокомпрессоров при проведении их термообработки в чндога ОРГЙ среде в интервале темперттур 7Ц0

1180°С, что увеличивает термостойкость отливок в процессе эксплуатсит, а также длительную прочно ть при 600°С. Это происходит бпа:одарч томь, что РЗМ, барий и кальций совместно L

ПРИСУТСТВУЮЩИМ В CT37V ЙЛЮМННИ1.М ООрс)зуют весьма стойкие oi нслы и кисти пленки, имеющие прочнее гцепг-Mi.i. . матрицей и затрудняюниа п;онркчо е- ние кислорода, азота, водоро-с, . г- лерода внутрь отливок. Кроме того, введение этих нобавок мгволт к г вышению жидкотекучестч стали и i нию склонности к образ в чгю rri r,;., трещин; нейтрализации nprpt ствия водорода, зтклн bittiuei - ттроникн чен 1: ч- i-f v i i

СП

о ч

О5 СП

Йь

вождающемся образованием соединений водорода, и дополнительному глубинному окислению; замедлению межфазной граничной диффузии и измельчению и стабилизации структуры; затруднению зарождения дислокаций на границах зерен и границах раздела фаз; уменьшению количества свободного кислорода, азота, а также сурьмы, мышьяка и др.; снижению количества остроугольных и весьма твердых включений корунда , твердых стеклообразных фаз, которые являются концентратами напряжений и приводят к повышенному браку по трещинам.

При этом происходит раздробление дендритной структуры, уменьшение и выравнивание размера зерна и неметаллических включений, уменьшение обед- нения поверхности отливок упрочняющими элементами Сг, В, Al, Ti и др., а также уменьшение по величине и равномерное распределение избыточных упрочняющих фаз, что повышает термостой кость и длительную прочность предлагаемой стали.

В лабораторных условиях готовят известную и предложенную стали. Сравнительные испытания проводят в лабораторных условиях. Термообработку образцов и колес турбин турбокомпрессоров проводят с использованием эндога- зовой среды, состоящей из 18-20% СО, 38-40% Н,, Ј1% СН4, 1% СС2, азот- остальное, в интервале 750-1180°С.

В индукционной печи типа МГП-102А с основной футеровкой выплавляют известную сталь и ряд композиций предложенной жаропрочной литейной стали.

В качестве составляющих шихты используют хром металлический, никель, вольфрам, молибден, ниобий, алюминий, арможелезо, марганец, ферросилиций, ферробор, электродный бой, лигатуру РЗМ, ферробарий, ферросиликобарий и силикокальций.

Заливку металла производят в горячие кварцевые формы, изготовленные методом литья по выплавляемым моде

лям, имеющие температуру 650-750 С.

Режим термообработк с использованием эндогазовой среды следующий. Закалка: нагрев до 750 - 1200°С 3 ч, выдержка при 1200°С 3 ч с дальнейшим охлаждением на воздухе. Старение производят при 7 50-800°С в течение 16 ч с охлаждением на воздухе.

j

n 5

,

0

0

0

Длительную прочность на образцах- 0 5 мм определяют при 600 С.

Оценку термостойкости металла определяют на механически обработанных колесах турбин турбокомпрессоров по следующему режиму: нагрев в печи Н-15 до 800°С, выдержка при этой -темпера- туре 20 мин, охлаждение в воде. После каждого цикла путем визуального осмотра определяют наличие трещин на лопатках и дисках колеса.

Количество брака по трещинам определяют визуально по результатам разбраковки каждой партии из 1000 залитых и термообработанных колес турбин турбокомпрессоров ТКР-11. Кроме этого, все отливки дополнительно проверяют на наличие трещин 100%-ным люминесцентным контролем.

В табл. 1 и 2 представлены составы известной и предложенной стали, а также сравнительные результаты их свойств.

Как видно из данных табл. 1 и 2 предложенная сталь обладает большей величиной термостойкости и длительной прочности при 600 С при одновременном снижении количества брака в 1,21-6,6 раза. Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, ниобий, вольфрам, молибден, азот, бор, титан, алюминий, железо, отличающая- с я тем, что, с целью повышения термостойкости и длительной прочности отливок, она дополнительно содержит барий, кальций и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,12-0,3

Кремний 0,1 -2,0

Марганец 0,1 -2,0

Хром19,0-21,0

Никель 24,0-26,0

Ниобий 0,3 -1-, 1

Вольфрам 0,5 -5,0

Моднбден 0,2 -1,1

Азот 0,001-0,15

Бор 0,0002-0,004

Титан 0,04-0,2

Алюминий 0,02-0,2

Редкоземельные металлы 0,001-0,1

Барий 0,001-0,05

Кальций 0,001-0,02

Железо Остальное

Т я л л в л 1

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе железа и может быть использовано для изготовления отливок методом литья по выплавляемым моделям, например отливок колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей и др. Цель - повышение термостойкости и длительной прочности отливок. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,12 - 0,3

кремний 0,1 - 2,0

марганец 0,1 - 2,0

хром 19 - 21

никель 24 - 26

ниобий 0,3 - 1,1

вольфрам 0,5 - 5,0

молибден 0,2 - 1,1

азот 0,001 - 0,15

бор 0,0002 - 0,004

титан 0,04 - 0,2

алюминий 0,02 - 0,2

РЗМ 0,001 - 0,1

барий 0,001 - 0,05

кальций 0,001 - 0,02

железо остальное. Сталь обладает величиной термостойкости при нагреве до 800°С и охлаждении в воде 38 - 89 циклов

длительной прочностью при 600°С и натяжении 45 кгс/мм² 45 - 102 кгс/мм². Количество брака по трещинам из 1000 предъявленных отливок составляет 8 - 43 шт. 2 табл.

Известная Предложенная

Таблица2

52

43

8

41