Лигатура для стали Советский патент 1992 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии, а именно к лигатурам для модифицирования литейных сталей с повышенными технологическими свойствами.

Известна лигатура, содержащая, мас.%:

Хром40-50

Марганец20-30

Кремний0,2-2

Углерод0,5-3

Азот1-10

Титан1-4

Кальций0.5-2,5

ЖелезоОстальное

Стали, обработанные этой лигатурой, имеют низкие значения горячей пластичности, трудно обрабатываются давлением в горячем состоянии и имеют повышенную склонность к горячим трещинам и короблению.

Известна также лигатура следующего химического состава, мас.%:

Кремний Редкоземельные металлы Железо

6-85

70 Остальное

При модифицировании стали этой лигатурой снижается стойкость против межкри- сталлитной коррозии и стойкость против задира при трении. Высокое содержание кремния в лигатуре приводит к снижению технологических свойств и ударной вязкости.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является лигатура, содержащая, мас,%:

Хром40-50

Никель20-30

Кремний6-10

Азот1-4

Марганец3-6

Углерод0,05-0,4

Титан2-6

Церий0,2-1.0

ЖелезоОстальное

Известная лигатура обеспечивает стали следующие технологические свойства: горячая пластичность при обработке давлением - 4-6 скручиваний, склонность к образованию горячих трещин при сварке и

ё

4 СЛ -N 00

о

наплавке - 7,8-8,4 мм/мин и стойкость против задира - 750-850 циклов,

Недостаток - низкие технологические свойства модифицированной стали.

Цель изобретения - повышение технологических свойств стали.

Поставленная цель достигается тем, что лигатура, содержащая хром, никель, кремний, марганец, титан, азот, углерод, церий и железо, дополнительно содержит церий, иттрий, бор и висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром22-30

Никель5-10

Марганец7,6-9,1

Кремний3-5,6

Титан6-10

Церий3-7

Азот2-6,2

Углерод0,2-1,8

Иттрий2-5,2

Бор2,8-4,5

Висмут0,8-4,0

ЖелезоОстальное

Отличительными особенностями предложенной лигатуры является введение церия, иттрия, бора и висмута, которые значительно повышают технологические свойства модифицированной стали.

Проведенный анализ предложенного технического решения показал, что на данный момент неизвестны технические решения, в которых были бы отражены указанные отличия. Кроме того, указанные признаки являются необходимыми и достаточными для достижения положительного эффекта, указанного в цели изеЗретения. Это позволяет сделать вывод о том, что данные отличия являются существенными.

В предлагаемой лигатуре по сравнению с известной повышено содержание марганца до 7,9--9,1 мас.%. Нижний предел содержания марганца установлен из необходимости повышения технологической пластичности стали, трещиностойкости, выравнивания структуры и твердости. При концентрации марганца более 0,1 мас.% возрастает склонность стали к короблению, отбелу и снижаются трещиностойкость и обрабатываемость резанием,

Нижние пределы концентрации углерода (0,2 мас.%) и кремния (3 v;ac.%) установлены с целью исключения образования горячих трещин при сварке, большого содержания в структуре эвтектического цементирования, обеспечение высокой стойкости к короблению и трещиностойкости. Верхние пределы содержания углерода (1.8 мас.%), и кремния (5,6 мас.%) обусловлены увеличением неоднородности структуры, снижением трещиностойкости, технологической пластичности и сварочно-техноло- гических свойств при более высоких их концентрациях,

Никель в количестве 5-10 мас.% повышает трещиностойкость при литье, сварке и наплавке и стойкость к межкристаллитной коррозии, снижает склонность к короблению и повышает стойкость к задирообра0 зованию. При концентрации никеля до 5 мас.% технологическая пластичность, свариваемость, обрабатываемость и зади- ростойкость недостаточны, а при увеличении концентрации никеля больше верхнего

5 предела снижается стойкость к горячим трещинам и повышается склонность к короблению.

Церий и титан повышают модифицирующую способность лигатуры, измельчают

0 зерно в модифицированной стали и повышают технологическую пластичность. При концентрации их менее нижних пределов модифицирующий эффект лигатуры и дисперсность структуры и свойства стали недо5 статочны, а при увеличении их содержания выше верхних пределов увеличивается содержание неметаллических включений, снижаются трещиностойкость, однородность структуры и свойств стали и ее горячая пла0 стичность. Содержание азота в количестве 2-6,2 мас.% повышает стойкость стали к задирообразованию, существенно не снижая сварочно-технологические свойства, но при увеличении его содержания выше верх5 них пределов снижаются пластические свойства. Дополнительное введение иттрия измельчает структуру стали в отливке и сварном шве, способствует повышению фактора формы графита и горячей пластич0 ности и сварочно-технологических свойств, При концентрации иттрия до 2 мас.% стойкость к образованию горячих трещин, задира при трении и горячая пластичность недостаточны, а при концентрации его бо5 лее 5,2 мас.% снижается однородность стали, сварочно-технологические свойства и обрабатываемость резанием.

Хром ухудшает трещиностойкость и технологические свойства модифицированных

0 сталей, поэтому его содержание снижено до 6-11 мас.%.

Бор очищает границы зерен, оказывает модифицирующее действие и повышает стойкость к задиру и сварочно-технологиче5 ские свойства. Верхний предел содержания бора (4,5 мас.%) обусловлен недостаточным растворением его в стали и снижением стойкости к трещинам и обрабатываемости, а нижний предел (2,8 мас.%) обусловлен снижением модифицирующей способности.

сварочно-технологических свойств и зади- ростойкости.

Введение висмута обусловлено его высокой модифицирующей и химической активностью, повышает однородность структуры и свойств стали. При его содержании в лигатуре до 1,8 мас,% влияние сказывается недостаточно, а при концентрации более 4,0 мас.% снижаются трещиностой- кость, обрабатываемость, ударная вязкость и горячая пластичность.

Опытные плавки лигатур проводят при использовании стального лома, никеля, феррохрома, ферробора, модификаторов, возраста собственного производства, сили- комарганца в открытых индукционных печах с тиглями емкостью 150 кг под фтористым флюсом. Силикомарганец и фер- робор вводят после расплавления других компонентов и рафинирования расплава при температуре 1450°С. Затем вводят фер- роцерий, иттрий, ферротитан и продувают азотом. Разливку лигатур производят в плоские металлические изложницы.

. Лигатуру испытывают при разливке низколегированной стали ЗОГСЛ (ГОСТ 977-75), выплавленной в дуговой печи ДС 1,5, при выпуске из ее печи в ковш. Температура перегрева - 1580-1600°С.

В табл.1 приведены составы лигатур, используемых для модифицирования сталей опытных плавок. Величина присадки лигатур - 0,65% от массы расплава,

В табл.2 приведены данные о механических и технологических свойствах модифи- цированных сталей опытных плавок. Свойства определяют на стандартных образцах и пробках после нормализации с 870-890°С и отпуске при 570-600°С. Модифицирование литейных сталей обеспечивает повышение технологической пластичности и сварочно-технологических свойств больше, чем известная лигатура. Обрабатываемость резанием была также выше у сталей, модифицированных предложенной лигатурой.

За счет повышения сварочно-технологических свойств модифицированной стали при использовании предложенной лигатуры экономический эффект составит 15,8-26 руб. на тонну годных заготовок из литейных сталей, используемых для изготовления зубчатых колес, обойм, роликов, зубчатых венцов и фланцев.

Формула изобретения Лигатура для стали, содержащая хром, никель, кремний, марганец, титан, азот, углерод и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения технологических свойств стали, она дополнительно содержит церий, иттрий, бор и висмут при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Хром

Никель

Марганец

Кремний

Титан

Церий

Азот

Углерод

Иттрий

Бор

Висмут

Железо

22-30

5-10

7,6-9,1

3,0-5,6

6-10

3-7

2,0-6,2

0,2-1,8

2,0-5,2

2,8-4,5

1,8-4,0

Остальное

Изобретение относится к металлургии, а именно к лигатурам для модифицирования литейных сталей. Цель изобретения - повышение технологических свойств стали. Лигатура содержит, мас.%: 22-30 Сг; 5-10 Ni; 7,6-9,1 Мп; 3-5,6 SI; 6-10 Ti; 3-7 Се; 2-62 N; 0,2-1.8 С; 2-5,2 Y; 2,8-4,5 В; 1,8-4.0 Bl; Fe остальное. Легирование стали 30 ГСЛ предлагаемой лигатурой позволяет повысить горячую пластичность до 14-16 скручиваний, ударную вязкость до 56,5-66,6 Дж/см , стойкость к задиру до 1390-1430 циклов, повысить технологическую пластичность на 50-67%, снизить склонность к образованию горячих трещин и коробление стали. 2 табл.

Таблица 1

Таблица 2