Конструкционная сталь Советский патент 1992 года по МПК C22C38/46 

Изобретение относится к металлургии, а именно к конструкционным сталям, используемым для изготовления высоконагру- женных ответственных сварных конструкций и литых деталей экскаваторов и другой горнодобывающей техники, работающей в условиях минусовых температур.

Целью изобретения является повышение сопротивления хрупким разрушениям при отрицательных температурах и хладо- стойкости.

Для достижения указанной цели, сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, медь, железо, отличающаяся тем, что. с целью повышения сопротивления хрупким разрушениям при отрицательных температурах (-) 50°С и хадостойкости при температурах до (-) 70°С, дополнительно содержит

азот, церий при следующем соотношении компонентов, мас.%;

Углерод 0,12-0,22

Марганец 0,2 - 0,5

Кремний 0,15-0,45

Хром 1,0 -1,5

Никель 0,7 - 1,3

Молибден 0,2 -0,3

Ванадий 0,05-0,15

Медь 0,4 -0,65

Азот 0,001-0,01

Церий 0.001-0,05

Железо Остальное

Эффективное влияние церия и азота в направлении повышения хладостойкое™ стали рассматриваемого типа (при указанном соотношении содержаний компонентов) наблюдается при содержании в стали церия 0,001 - 0,05 % и азота 0,001 - 0,01 %.

х| ел

Ю Ю

со

При содержании церия в стали- ниже 0,001 % или азота ниже 0,001 % их положительное влияние в указанном направлении незаметно. При содержании церия более 0,05 % в стали присутствуют грубые скопления неметаллически включений, отрицательно влияющие на ее механические свойства, включая хладостойкость. При содержании азота более 0,01 % в металле вдоль границ зерен наблюдается скопление нитридов, отрицательно влияющее на ударную вязкость, особенно при низких температурах.

Пример. Выплавку предлагаемой стали проводили в электропечах на идентичных шихтовых материалах, разливали в изложницы с последующей отливкой слитков массой от 50 кг до 6,5 т. При выплавке использовали ферросплавы следующих мирок: ферросилиций по ГОСТ 1415 -78 марки ФС-45,75; силикомарганец по ГОСТ 475677марки СМн17; феррохром азотированный по ГОСТ 4757-79 марки ФХН600А; ферромолибден по ГОСТ 4759-79 марки ФМо 60,58; феррованадий по ТУ 14-15-9878марки ФВд 35; никель по ГОСТ 849-70 марки НЗ, Н4; медь по ГОСТ 859-78 марки М1, 2, 3; мишметалл

Слитки подвергались ковке на прессах и горячей прокатке с последующей термообработкой Температура нагрева по ковке и прокатке составляла 1100°С. Температурный интервал горячего деформирования (ковки и прокатки) 1150 - 800 °С. Предварительная термообработка включала нормализацию от 880 - 890°С и высокий отпуск при 640 - 680°С. Основная термообработка состояла из закалки в воде от температуры 910 - 920°С и отпуска при 650 - 670°С.

Определение характеристик механических свойств на образцах предлагаемой и известных сталей производили на одном оборудовании по одним и тем же методикам.

Испытание на растяжение с определением характеристик предела прочности,условного предела текучести .относительного удлинения и относительного сужения производили на машине lnstron-1195 с использованием образцов типа III № 6 гбст 1497-84 с диаметром рабочей части 6 мм Испытание на ударный изгиб производили на маятниковом копре с использованием образцов типа II ГОСТ 9454-78 размерами 10 х 10 х 55 мм с острым надрезом радиусом 0,25 мм. Температура ьязкохрупкого перехода определяласьиспытанием таких же образцов в температурном диапазоне до 70°С по критерию 50 % волокна в изломе образцов.

Сопротивление сталей разрушению (трещиностойкость) определяли через коэффициент интенсивности напряжений Кс применительно к образцам толщиной 3D мм

при температуре испытаний (-) 50°С.

Химический состав и механические свойства предлагаемой и известной сталей приведены в табл, 1 и 2.

Из приведенных данных следует, что

0 предлагаемая сталь обладает высоким уровнем характеристик прочности, пластичности и ударной вязкости при нормальной температуре, высоким уровнем ударной вязкости при отрицательных температурах

5 до (-) 70°С, низким значением температуры вязкохрупкого перехода и высоким значением коэффициента интенсивности напряжений, что свидетельствует о ее хорошей хладостойкости и высоким сопротивлении

0 как хрупкому, так и вязкому разрушению. Для определения ударной вязкости применялись образцы с острым надрезом как более структурочувствительный вид испытаний. Выход за указанные пределы

5 легирования приводит к ухудшению комплекса механических свойств. При более низком уровне легирования снижаются прочностные характеристики и ухудшается хладостойкость. При более высоком уровне

0 легирования повышаются прочностные характеристики, но снижается пластичность и существенно ухудшаются хладостойкость и трещиностойкость стали.

Использование предлагаемой стали

5 ГФИ изготовлении деталей и конструкций 1 машин, работающих в условиях Крайнего Севера, позволяет заметно повысить их надежность в условиях эксплуатации и одновременно за счет повышения уровня

50 прочностных характеристик уменьшить расчетные сечения и соответственно снизить - металлоемкость экскаваторов и другой гор- нодобывающей техники.

Формула изобретения

5Конструкционная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, медь, железо, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что, с целью повышения сопротивления хрупким разрушениям при

0 отрицательных температурах (-50°С) и хладостойкости при температурах до -70°С, она дополнительно содержит азот и церий при следующем соотношении компонентов, мае %:

5 , Углерод 0,12 - 0,22; Марганец 0,20 - 0.50; Кремний 0,15 - 0,45; Хром 1,0 - 1,5; Никель 0,7 - 1,3; Молибден 0,2 - 0,3;

Ванадий 0,05 - 0,15; Медь 0,40 - 0,65; Азот 0,001 - 0,01;

Церий 0,001 - 0,05; Железо Остальное.

Изобретение относится к металлургии, а именно к конструкционной стали, используемой для изготовления высоконагруженных ответственных сварных конструкций и литых деталей экскаваторов и другой горнодобывающей техники. Предлагаемая сталь обладает повышенным сопротивление хрупким разрушениям при отрицательных температурах (-50°С) и хладостоикостью до (-) 70°С за счет дополнительного содержания азота и церия при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,12 - 0,22; марганец 0,2 - 0,5; кремний 0,15 - 0,45; хром 1,0 - 1.5, никель 0,7 - 1,3; молибден 0,2 - 0,3; ванадий 0,05-0,15; медь 0,4-0,65; азот 0,001 -0,01, церий 0,001 - 0,05; железо остальное Использование предлагаемой стали для изготовления деталей и конструкций машин, работающих в условиях Крайнего Севера, позволит заметно повысить их надежность в условиях эксплуатации 2 та бл.

ПлэеочныП химический состав стппи

Т а С л и ц з I