Сплав для раскисления и легирования стали Советский патент 1992 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству ферросплавов, используемых для раскисления и легирования стали.

Известны сплавы для раскисления и легирования стали, содержащие марганец, кремний, бор и другие элементы.

Основной недостаток сплавов - низкая прокаливаемость полученной стали.

Наиболее близким по составу к предлагаемому является сплав следующего химического состава, мае. %:

Кремний14,0-34.0

Марганец40-75

Алюминий0,1-5,0

Кальций0,1-4.0

Магний0,2-2,0

Углерод0,2-2,0

Фосфор0,05-0,4

Сера0,01-0,04

Бор0,1-3,0

Медь0,02-10,0

ЖелезоОстальное

Недостатком данного сплава является низкая прокаливаемость полученной стали. Цель изобретения - повышение прокаливаемости стали.

Поставленная цель достигается тем. что сплав дополнительно содержит ванадий и исключается из состава сплава азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кремний14,0-34,0

Марганец40-60

Алюминий0,1-5.0

Кальций0,1-4,0

Магний0,2-2.0

Углерод0,2-2,0

Фосфор0,05-0,4

Сера0,01-0,04

Бор0,5-3,0

Медь0.02-10,0

Ванадий3,6-8,0

ЖелезоОстальное

Малые присадки бора (в количестве 0.003- 0,005% в стали) сильно повышают прокаливаемость. Последняя особенно существенно возрастает при одновременном введении в

ел

с

XJ

ю ы

ч

ю

сталь нескольких легирующих элементов. Введение в сплав бора в количестве 0,5- 3,0% способствует повышению усвоения легирующих элементов в сталь и повышению ее износостойкости, так как бор повышает раскислительную способность сплава, эффективно влияет на форму и природу включений в стали.

Бор в количестве менее 0,5% не увеличивает раскислительную способность сплава, что не приводит к уменьшению угара элементов и не является микролегирующей добавкой из-за незначительности его содержания в сплаве. При содержании в сплаве бора выше 3% возникает реальная угроза ухудшения свойств стали, а именно опасность возникновения красноломкости, снижения технологической пластичности, образования камневидного излома, падения вязких свойств, снижения ее прокали- ваемрсти.

Бор следует вводить в металл, предварительно раскисленный и очищенный от избытка кислорода и азота такими сильными элементами, как алюминий и ванадий; введение бора в ванну в виде комплексного сплава с этими элементами обеспечивает его высокое усвоение и использование. Вот почему из состава сплава исключен азот.

Введение в состав сплава меди (0,02- 10,0%) способствует повышению износостойкости стали за счет образования ее прослоек, которые плотно и прочно сцеплены с поверхностью зерен, не окисляются, не наклепываются и способны и многократной пластической деформации без разрушения. Кроме того, медь, стабилизируя карбиды и карбонитриды бора, делает их устойчивыми против выкрашивания.

При содержании в сплаве меди менее 0,02-% нарушается стабилизация карбидов и карбонитридов бора, а образующейся медной прослойки оказывается недостаточно для защиты контактирующей поверхности, вследствие чего износостойкость стали снижается. Увеличение содержания меди в сплаве более 10% приводит к ее накоплению под слоем оксидов и внедрению меди при горячей обработке давлением в границы зерен, вызывая тем самым образование поверхности трещин,

Наличие в сплаве в указанных количествах кремния и марганца обеспечивает уменьшение окисляемое™ бора и его равномерное распределение в объеме металла, что благоприятно сказывается на износостойкости и комплексе механических свойств стали.

Содержание в предлагаемом сплаве 0,1-5,0% алюминия в совокупности с бором

увеличивает раскислительную способность марганца и кремния. Алюминий при содержании меньше 0,1% не оказывает этого влияния, а при содержании его более 5,0%

повышается окисляемость сплава на воздухе и угар при использовании.

Присутствие в сплаве 0,1-4,0% кальция повышает чистоту по оксидным включениям сплава, а также физико-механические свой0 ства обрабатываемой им стали. При содержании кальция менее 0,1% указанный эффект мало ощутим, а при содержании более 4,0% происходит не очищение матрицы сплава от неметаллических включений, а ее

5 загрязнение вследствие запутывания в ней оксидов кальция.

Магний в количестве 0,2-2, 0% повышает усвоение кремния, марганца и алюминия. Это объясняется тем, что при введении

0 сплава в сталь происходит активное испарение магния, вызывающее барботаж металла, в результате чего происходит перемешивание металла, которое способствует равномерному распределению и усво5 ению марганца, кремния и алюминия.

При содержании магния менее 0,2% уменьшается модифицирующая способность сплава, а при увеличении его содержания более 2,0% влияние магния на форму

0 и размеры включений значительно уменьшается, что ухудшает комплекс механических свойств стали.

Ванадий используется в основном как легирующий элемент. Даже в небольших ко5 личествах он влияет на свойства сталей. В сталях аустенитного класса ванадий стабилизирует аустенит при высоких температурах и низком содержании углерода. Образуя карбиды, он измельчает структуру стали, вышая ее прочность, вязкость, пластичность .и износоустойчивость. При содержании в стали 0,03-0,05% ванадия уменьшается ее склонность к старению, обусловленная по- вышенным содержанием азота, улучшается

5 поверхность стального слитка. При 0,001- 0,04% ванадия существенно повышаются свойства закаленной и высокоотпущенной стали. Легированные им стали используются для производства рельсов, труб и машин,

0 работающих при низких температурах. Ванадий увеличивает прочность сварных швов.

При содержании в сплаве ванадия менее 3% указанный эффект не достигается

5 из-за получения низкого содержания ванадия в стали, а при увеличении его содержания в сплаве более 8% остаточное содержание ванадия в стали чрезмерно и приводит к неоправданному перерасходу. Введение в сплав 3-8% данадия способствует образованию в стали прочных нитридов ванадия, что в свою очередь приводит к усилению бора как микролегирующего элемента.

Предлагаемый сплав в виде примесей содержит углерод, фосфор и серу, содержание которых строго ограничено из-за их влияния на свойства обрабатываемой стали.

Получение предлагаемого сплава основано на восстановлении углеродом в рудно- термической печи оксидов кремния, марганца, ванадия, кальция, алюминия и бора. Медь вводят в шихту в виде отходов медной стружки, В качестве восстановителя при выплавке сплава используется метал- лургический коксик,

В лабораторных условиях выплавили три состава предлагаемого сплава и один известный со средним значением ингредиентов.

В таблице показан химический состав сплавов и результаты испытаний прокали- ваемости стали 35.

Сплавы получены в индукционной печи емкостью 10 кг, используются для легирова- ния и раскисления стали марки 35. Обработка стали известным и предлагаемым сплавами производится одинаковым их количеством (15,5 г/кг стали) без дополнительных корректировок.

Формула изобретения Сплав для раскисления и легирования стали, содержащий кремний, марганец, алюминий, кальций, магний, бор. медь, углерод, фосфор, серу и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения прокаливаемое™ стали, он дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мае.%:

Кремний14-34

Марганец40-60

Алюминий0,1-5,0

Кальций0.1-4,0

Магний0.2-2,0

Бор0.5-3.0

Медь0.02-10,0

Углерод0,2-2,0

Фосфор0,05-0,4

Сера0,01-0,04

Ванадий3-8

ЖелезоОстальное

Изобретение относится к составам сплавов для раскисления и легирования стали и может быть использовано для повышения качества стали. Цель изобретения - повышение прокаливаемости стали. Сплав для раскисления и легирования стали содержит, мае. %: Si 14-34; Мп 40-60; AI 0.1-5; Са 0.1-4; Мд 0,2-2; В 0,5-3; Си 0,02-10; С 0,2-2; Р 0,05-4; S 0,01-0,04; V 3-8 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав предлагаемого сплава ванадия позволяет повысить прокаливаемость стали СТ 35, обработанной этим сплавом, в 1,11-1,18. 1 табл.