Сталь Советский патент 1993 года по МПК C22C38/50 

Изобретение относится к металлургии, касается стали, которая может быть использована при изготовлении изложниц для отливки кузнечных слитков.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости за счет увеличения ударной вязкости и трещино- устойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, алюминий, кальций, цирконий и железо, согласно изобретению дополнительно содержит иттрий и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод0,15-0,30 , Кремний 0,20-0,60

Марганец0,40-0,90

Хром ;0,01-0,30

Никель0,31-0,90

Медь

Алюминий

Кальций

Цирконий

Иттрий

Церий .

Железо

0,01-0,30

0,01-0,10

0,001-0,02

0,01-0,07

0,001-0,08

0,01-0,08

Остальное

Сталь содержит: примеси серы и фосфора не более 0,025% каждого.

Необходимость совместного введения иттрия и церия обусловлена характером их воздействия на свойства стали: церий улучшает форму неметаллических включений, снижает в стали содержание кислорода и серы, уменьшает количество сульфидных включений, очищает границы зерен и из-, мельчает структуру, что повышает ударную вязкость литой стали и прочность, что приводит к увеличению трещиностойкости стали. Введение иттрия усиливает воздействие

00

о

о к

о

о

церия на стойкость стали к окислению в условиях циклических изменений температуры, что увеличивает трещиностойкость стали. Иттрий в присутствии церия образует совместные окислы, имеющие более близкие коэффициенты теплового расширения с основным металлов, что увеличивает стой кость окалины.к отслоению в стадии остывания и не приводит к оголению металлов и, следовательно, к его незащищенности в следующей стадии нагрева. Кроме того, иттрий придает совместным с церием окислам повышенную пластичность, позволяя им расширяться и сжиматься с основным металлом, что повышает трещиностойкость и ударную вязкость стали.

Таким образом, совместное введение иттрия и церия обеспечивает получение высокой эксплуатационной стойкости за счет высокой трещиностойкости и ударной вязкости..

Предлагаемая сталь отличается от известной тем, что дополнительно содержит иттрий 0,001-0,08% и церий 0,01-0,08%.

При содержании иттрия и церия ниже нижнего предела их воздействия на. трещиностойкость и ударную вязкость предела из воздействия на трещиностойкость и ударную вязкость стали не эффективно, а при содержании их выше верхнего предела снижается трещиноустрйчивость и ударная вязкость за счет развития межзеренного разрушения литой стали, что связано с избыточным обогащением бывших границ зерен неметаллическими включениями.

Предлагаемая сталь отличается более высоким содержанием никеля (0,31-0,90%) против 0,01-0,30% в известной стали, что обеспечивает высокую ударную вязкость и трещиностойкость за счет получения более однородной структуры с повышенной пластичностью и более высоким сопротивлением окислению.

При содержании «икеля ниже среднего предела его воздействие неэффективно, а при содержании никеля выше верхнего предела снижается трещиноустойчивость и ударная вязкость за счет подкатки при охлаждении.

В табл.1 приведен химический состав предлагаемой стали трех плавок (1-3), а также химический состав плавок, имеющих

концентрацию компонентов ниже нижнего и выше верхнего пределов заявленного состава (4,5) и состав стали прототипа (6,7). Выплавку проводили в 150 кг индукционной 5 печи с разливкой на отливки 180X200X80 мм.

В табл.2 приведена трещиностойкость и ударная вязкость указанных плавок после нагрева и охлаждения в интервале темпера- тур 900-700 до 20°С.

Трещиностойкость определялась ускоренным методом путем нагрева образцов 15 мм и длиной 20 мм до 700 и 900°С, выдержкой при этих температурах 15с, ох- 5 лаждением в воде.

Испытания на ударную вязкость проводили на образцах 10X10X55 Мм по ГОСТ 9454-78.

Как видно из табл.2 предлагаемая сталь 0 имеет более высокую трещиностойкость и ударную вязкость по сравнению с прототипом.

Использование предложенной стали в качестве материала для изложниц по срав- 5 нению с прототипом позволит повысить по сравнению с прототипом эксплуатационную стойкость разливочных изложниц на 35%, что даст экономический эффект 750 тыс.руб.- 0Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, алюминий, кальций, цирконий и железо, отличаю- 5 щ а я с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости за счет увеличения ударной вязкости и трещиностойкости, она дополнительно содержит иттрий и церий при следующем соотношении компо- 0 нентов, мас.%:

Углерод0,15-0,30 Кремний 0,20-0,60 Марганец 0,40-0.90 Хром 0,01-0.30 5 Никель 0,31-0,90 Медь 0,01-0,30 Алюминий 0,01-0,10 Кальций 0,001-0,02 Цирконий 0,01-0,07 0 Иттрий 0.001-0.08 Церий 0,01-0,08 Железо Остальное

Таблица 1

Использование: при изготовлении из: ложниц для отливки стальных кузнечных слитков. Цель: повышение эксплуатационной стойкости. Сущность изобретения: сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, алюминий, кальций, цирконий и железо, дополнительно содержит иттрий и церий, при следующем соотношении компонентов, мас,%: углерод 0,15-0,30; кремний 0,2-0,6; марганец 0,4- 0,9; хром 0,01-0,3; никель 0,31-0,9; медь 0,01-0,3; алюминий 0,001-0,10; цирконий 0,01-0,07; кальций 0,001-0,02; церий 0,01- 0,08; иттрий 0,001-0,08; железо и примеси остальное. 2 табл.

Химический состав стали

Трещиностойкость и механические свойства стали

Таблица 2