Сталь Советский патент 1992 года по МПК C22C38/22 

Изобретение относится к металлургии. в частности к изысканию низколегированных конструкционных сталей, предназначенных для производства высокопрочного листового проката.

Цель изобретения - повышение усталостной прочности.

Поставленная цель достигается тем. что в сталь, содержащую углерод, кремний. марганец, хром, молибден и железо, дополнительно вводят магний и празеодим при следующем соотношении компонентов. мае. %:

Углерод0.15-0.25

Кремний0.17-0, 37

Марганец0,50-0.90

Хром1.45-2.00

Молибден0.22-0.35

Магний0,005-0.015

Празеодим0.0005-0.001

ЖелезоОстальное

За счет повышенного содержания (по сравнению с известной сталью) марганца, хрома и молибдена а также дополнительного легирования оптимальным количеством магния и празеодима достигается новый более высокий комплекс механических и технологических свойств горячекатаного листового проката, изготовленного из стали предлагаемого химического состава, и обеспечивается значительное повышение усталостной прочности. Экспериментально установлено, что повышение в предлагаемой стали содержания марганца, хрома и молибдена позволяет повысить предел прочности стали до 850 Н/мм2 (по сравнению с 700 Н/мм для стали известного химсостава). Однако при этом снижаются характеристики пластичности и ударной вязкости, что отрицательно сказывается на характеристиках усталостной прочности. Дополнительное введение в состав предлагаемой стали микродобавок строго опредеXJ

Ю

О

XI

ленного количества магния 0.005-0,015% и празеодима 0,0005-0.001 % улучшает характеристики пластичности и ударной вязкости, а также демпфирующие свойства материала, что в совокупности с железом, углеродом, кремнием, марганцем, хромом и молибденом при их новом соотношении позволяет не только значительно улучшить механические свойства стали, но и повысить одну из важнейших характеристик конструктивной прочности изделий - усталостную прочность. Если в стали содержание марганца составляет менее 0,50%, то снижаются прочностные свойства и прокалива- емость, а если более 0,90%, то улучшения технологических свойств не происходит, но ухудшается свариваемость. Если хрома в стали содержится менее 1.45%, то снижается как кратковременная, так и усталостная прочность, а если более 2,00% то ухудшается вязкость стали, а также ее свариваемость. При содержании в стали молибдена менее 0.22% снижаются характеристики механических свойств и усталостной прочности, а если более 0.35%, то дальнейшего улучшения свойств не происходит, однако происходит удорожание стали. При введении в сталь магния менее 0.005% снижается его модифицирующее воздействие, снижается пластичность и вязкость, в также усталостная прочность, а при введении более 0,015% также происходит снижение комплекса свойств из-за загрязнения приграничных объемов зерен. При введении в сталь менее 0,0005% празеодима также происходит ухудшение механических и технологических свойств изделий за счет менее эффективного связывания газов, а также очищения границ зерен от легкоплавких соединений. Повышение содержания в стали празеодима более 0,001%, не оказывая дальнейшего благоприятного воздействия на сталь, увеличивает его расход. Таким образом, повышение комплекса механических свойств предлагаемой стали, а также усталостной прочности изделий обеспечивается как за счет упрочняющего воздействия на матрицу марганца, хрома и молибдена, так и за счет рафинирующего воздействия на сталь микродобавок магния и празеодима, снижающими содержание в свободном состоянии в металле кислорода, водорода и азота, очищающими пограничные объемы зерен от легкоплавких соединений, благоприятно воздействующими на размер, форму, количество и характер распределения неметаллических включений.

П р и м е р. В опытно-промышленных условиях выплавлены индукционным способом несколько опытных плавок стали, химический состав которых соответствует

среднемарочному составу известной стали 20ХМ (ГОСТ 4543-71). а также всему диапазону марочного состава предлагаемой стали. Химический состав опытных плавок приведен в табл. 1. Выплавленную сталь

разливают в слитки массой 30 кг. которые затем прокатывают на лабораторном реверсивном стане 340 на полосы толщиной 12 мм. Из горячекатаных полос вырезают образцы для микроструктурных исследований, исследований механических и технологических свойств. Испытания для определения усталостной прочности проводят по ГОСТу 2860-65 на гладких образцах типа Ш на многопозиционной машине Сатурн-10, предназначенной для испытаний плоских образцов по принципу консольного изгиба в одной плоскости по симметричному циклу при частоте циклов испытательной нагрузки - 1000 циклов/мин. За базу испытаний принимают 10 -106. Показателем усталостной прочности является предел выносливости. Результаты испытаний механических и технологических свойств представлены в табл. 2. Проведенные

исследования показывают, что предлагаемая сталь значительно превосходит известную сталь по прочностным характеристикам и ударной вязкости, а ее предел выносливости превосходит аналогичную характеристику известной стали на 20-25%, что свидетельствует о ее более высокой усталостной прочности. Применение предлагаемой стали значительно повышает конструктивную прочность изделий и обеспечивает экономический эффект до 20 руб/т.

.Формула изобретения Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден и железо, о т л ичающаяся тем, что, с целью повышения усталостной прочности в горячекатаном состоянии, она дополнительно содержит магний и празеодим при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод0,15-0,25

Кремний0,17-0,37

Марганец0,50-0,90

Хром1.45-2.00

Молибден0.22-0.35

Магний0,005-0,015

Празеодим0.0005-0.001

ЖелезоОстальное

Т аб л и ц а 1

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к низколегированной конструкционной стали, предназначенной для производства высокопрочного листового проката, что позволит повысить конструк- тивную прочность изделий. С целью повышения усталостной прочности в горя- чекатанном состоянии, сталь дополнительно содержит магний и празеодим при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,15-0,25; кремний 0.17- 0.37; марганец 0,5-0,9; хром 1,45-2: молибден 0,22-0,35; магний 0,005-0 015; празеодим 0,0005 - 0.001; железо - остальное. 2 табл.

Таблица 2