Сталь Советский патент 1993 года по МПК C22C38/60 

Изобретение относится к металлургии, а именно к литейному производству, и может быть использовано при изготовлении отливок, эксплуатирующихся при высоких температурах в агрессивной газовой среде.

Целью изобретения является повышение механических свойств стали в литом состоянии. С этой целью в известную сталь дополнительно вводят бор и церий при следующем содержании компонентов, мае. %:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Титан

Кальций

Теллур

Бор

Церий

Железо

0,2-0,6

0,5-1,2

0,3-1,0

22-28

14-20

0,1-0,3

0.05-0.2

0,005-0,05

0,001-0,0045

0.001-0,006

Остальное

Ввод в сталь бора, являющегося поверхностно-активным элементом приводит к измельчению структуры металла за счет его концентраций в пограничных объемах. Кроме того, это его расположение препятствует диффузии углерода в эти объемы, что ослабляет вредное влияние углерода на свойства стали при их эксплуатации при 700°С. Способствуя измельчению структуры, бор ослабляет воздействие хрома на укрупнение структуры стали.

За счет дегазационных свойств бора происходит одновременно повышение плотности металла.

Церий, являясь сильным раскислите- лем, также способствует дегазации и, следовательно, повышению плотности стали в литом состоянии. Будучи химически активным элементом, церий, соединяясь с газами в расплаве стали, способствует усилению воздействия на расплав бора как поверхностно-активного элемента.

Эффективность воздействия бора и церия увеличивается при их совместном использовании. Предварительная обработка расплава стали церием позволяет добиться

СО

С

00

F

4 ЧЭ

СА)

устойчивых результатов дополнительного легирования бором. Происходит заметное измельчение и изменяется характер микроструктуры стали. Если в стали исходного состава имела место крупнозернистая аус- тенитная структура (фиг. 1), то после ввода бора и церия в указанных соотношениях, структура стали изменяется. Она становится мелкозернистой (фиг. 2), более равномерной. Сталь обладает более высокой плотностью и уровнем механических свойств в литом состоянии.

Пределы содержания в стали бора и церия определены исходя из их воздействия на механические свойства стали с учётом возникновения сопутствующих факторов, а именно:

при вводе бора до 0,001 мае. % не происходит заметного воздействия на свойства стали. При вводе бора в количестве свыше 0,0045% снижается степень его усвоения в расплаве стали и снижается эффективность его воздействия на свойства стали.

Введение в сталь церия в количестве менее 0,001 мае. % не оказывает заметного воздействия на количество стали. При увеличении содержания церия свыше 0,006 мае. % эффективность его воздействия снижается, увеличивается количество включений в структуре стали.

В песчано-глинистые-формы отливали пробы диаметром 40 мм и длиной 200 мм. Из проб вырезались образцы для определения химического состава, механических свойств и металлографических исследований стали. Химический состав предложенной и известной стали приведен в цах 1, 3, 5. Составы 2, б, 7, 10, 11, 14 выходят за пределы легирования предложенной стали.

Предел прочности, текучести, относительное удлинение определяли при испытании на растяжение на универсальной испытательной машине FP-100 при растяжении образцов диаметром 5 мм (тип III, №

7 ГОСТ 1497-73). Нагрузка при испытании составляла 40ХЮО кН.

Твердость определяли на твердомере ТШ-2М на полированных образцах шариком диаметром 5 мм при нагрузке 7,5 кН.

Результаты испытаний приведены в таблицах 2,4, 6. Результаты испытаний показали, что ввод в сталь дополнительно бора и церия позволяет повысить уровень ее механических свойств в литом состоянии. Показатели механических свойств возрастают на 5%, относительное удлинение на 11%. твердость на 7%.

При увеличении содержания леги рующих элементов выше верхнего предела предложенного легирования показатели свойств не повышаются.

Применение предложенной стали ожидается при изготовлении деталей, работающих при высоких температурах в агрессивных средах, в частности, колесников обжиговых машин. Экономический эффект достигается за счет повышения надежности и долговечности деталей из предлагаемой

стали.

Формула изобретения Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, кальций, тел- лур и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств в литом состоянии, она дополнительно содержит бор и церий при следующем соотношении компонентов, мае, %: Углерод0,2-0,6 Кремний 0,5-1,2 Марганец 0,3-1,0 Хром 22-28 Никель 14-20 Титан 0,1-0,3 Кальций 0,05-0,2 Теллур 0,005-0,05 Бор . 0,001-0,0045 Церий 0,001-0,006 Железо Остальное

Таблица 1

Изобретение относится к.металлургии, в частности к сталям для отливок, эксплуатирующимся при высоких температурах в агрессивной газовой среде. Сталь содержит, мае. %: 0,2-0.6 С: 0,5-1.2 Si; 0,3-1.0 Мп: 22-28 Сг; 14-20 NI; 0,1-0,3 TI; 0,05-0.2 Са: 0,005-0,05 Те; 0,001-0,0045 В; 0.001-0.006 Се и остальное - Fe. Сталь имеет повышенные механические свойства в литом состоянии, мелкозернистую аустенитную структуру и высокую плотность. 2 ил., 6 табл.

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6