Сталь Советский патент 1992 года по МПК C22C38/58 

Изобретение относится к металлургии, а именно к нержавеющим сталям, работающим в условиях абразивного и гидроабразивного износа и значительного на- гружения.

Целью изобретения является повышение пластичности при сохранении износостойкости и прочности.

Сталь имеет следующий химический состав, мас.%:

Углерод

Кремний

Хром

Азот

Марганец

Никель

Ванадий

Ниобий

Титан

Цирконий

Железо

0.1-0,7

0,3-2,0

7-20

0,6-1,0

11-20

0,01-7,0

1-4

0,01-0.045

0,01-0,045

0,01-0,07

Остальное

В качестве примесей сталь может содержать серу, фосфор до 0,1 мас.% каждого.

Оптимальное сочетание легирующих элементов обуславливает следующий механизм кристаллизации, являющийся ответственным за сочетание оптимальных прочностных, пластических и прочих физико-механических свойств. На базе введенных в расплав сильнейших карбидо- нитридообразователей несколько выше ликвидуса в расплаве образуется множество оксикарбо-нитридов различной стехиометрии коллоидальной дисперсности. В силу высокого кристаллографического сходства с решеткой твердого раствора эти соединения играют роль активных центров кристаллизации, расположенных в расплаве за счет энтропийного фактора в виде ква- зимодулированной структуры. Указанные факторы, а также существенное переохлаждение расплава обеспечивают высокую скорость кристаллизации, при этом сужается интервал критических температур.

Оптимальное содержание этих компонентов дает высокую прочность и износо(Л

с

2

ю

W

ел о

стойкость по механизму дисперсионного упрочнения, а также обеспечивает высокую пластичность, так как все включения локализуются внутри зерен и границы остаются чистыми. Обеспечиваются высокая изо- тропность свойств и минимальное количество концентраторов напряжений.

Отклонение их содержания от предлагаемого либо не обеспечивает эффекта модифицирования (менееО,03% всумме), либо приводит к охрупчиванию (более 0,16%).

При содержании углерода менее 0,1% уменьшается износостойкость в связи с уменьшением упрочняющей фазы. При содержании углерода более 0,7% происходит охрупчивание структуры - снижается пластичность, падает сопротивление износа,

Введение кремния до 0,3% не имеет существенного влияния на свойства стали, а концентрация свыше 2,0% снижает вяз- кость твердого раствора, способствует гра- фитизации, что снижает прочность стали, относительный износ,

При содержании марганца менее 11% в структуре стали появляются охрупчиваю- щие составляющие на базе а -фазы, пластичность заметно падает. Концентрация данного элемента свыше 20% также охруп- чивает сталь и снижает сопротивление износу.

При содержании хрома менее 7% образуется карбид типа МзС. ,рост которого определяется закономерностями роста цементита, что способствует образованию хрупкой, непрочной структуры сплава. Уве- личение концентрации хрома свыше 20% способствует образованию метастабильно- го карбида типа МгзСе, который впоследствии распадается на карбиды и МзС, в результате чего снова происходит процесс разупрочнения, охрупчивания сплава.

При содержании Ni менее 0,01% его положительного воздействия на свойства стали не ощущается. При превышении содержания выше 7% существенно возраста- ет стоимость сплава без ощутимого изменения физико-механических характеристик.

Оптимальная концентрация ванадия при наличии в стали более сильных карби- до-нитридообразователей (Tl, Nb, Zr)выбрана из следующих соображений: так как

большая часть ванадия вытесняется в твердый раствор из карбонитридов, верхний предел взят 4%, так как превышение его приводит к тому, что избыточная часть ванадия образует карбонитриды, которые локализуются вблизи границ зерен, что приводит к потере пластичности стали. Снижение концентрации ванадия ниже 1 % заметно уменьшает упрочнение твердого раствора и ведет к потере износостойкости. Составы сталей приведены в табл. 1. Пример. Выплавку проводят в индукционной пятидесятикилограммовой печи. В качестве шихтовых материалов используют стальной и чугунный лом, ферросилиций, феррохром, ферромарганец, никель, ферросплавы одного из элементов IYa и Ya групп (циркония, титана, ниобия) или модифицирующие смеси типа МС. Ферросплавы первых трех элементов и никель загружаются в печь, остальное в ковш.

В табл. 2 приведены физико-механические характеристики предлагаемой и известной сталей.

Анализ характеристик предлагаемой и известной сталей показывает, что предлагаемая сталь (табл. 2, плавки 1-3) имеет повышенную пластичность при сохранении показателей прочности и износостойкости, Производство стали не требует дополнительных капитальных вложений, так как серийная технология практически не изменяется,

Формула изобретения Сталь , содержащая углерод, кремний, хром, азот, марганец, никель, ванадий, ниобий, титан, цирконий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения пластичности при сохранении износостойкости и прочности, она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: Углерод0,1-0,7

Кремний0,3-2,0

Хром7-20

Азот0,6-1,0

Марганец11-20

Никель0,01-7,0

Ванадий1-4

Ниобий0,01-0,045

Титан0,01-0,045

Цирконий0,01-0,07

ЖелезоОстальное

Таблица 2

Изобретение относится к области металлургии, в частности к литейной нержавеющей стали, используемой для литья деталей, подвергаемых ударному воздействию и интенсивному изнашиванию. Целью изобретения является повышение пластичности при сохранении изностойкости и прочности. Сталь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,1-0,7, кремний 0,3-2,0, хром 7-20, азот 0,6-1,0, марганец 11-20. никель 0,01-7,0, ванадий 1-4. ниобий 0,01-0,045, титан 0,01- 0,045. цирконий 0.01-0,07, железо остальное. 2 табл.