Сталь Советский патент 1993 года по МПК C22C38/54 C22C38/58 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к малоуглеродистым низколегированным сталям, используемым для производства высокопрочным метизов методом холодной деформации.

Цель изобретения - повышение пластичности стали после ускоренного охлаждения с прокатного нагрева и холодной деформации.

Это достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, никель, бор, кальций и железо, дополнительно содержит титан, азот и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод0,09-0,15 Кремний 0,17-0,40 Марганец 1,30-1,80 Хром : 0,10-0,30 Никель 0.02-0,30

Медь

Бор

Кальций

Алюминий

Титан

Азот

Железо

0,02-0,30

0,002-0,005

0,005-0,02

0,005-0,02

0,04-0,10

0,005-0,02

Остальное

ОД

Введение марганца в предлагаемую сталь в больших количествах, чем в известную, приводит к повыше нию предела прочности при растяжении. Но при содержании марганца на верхнем пределе (1,8%) и суммы карбидообразующих элементов (хрома, титана и др.) более 0,4% после ускоренного охлаждения может образовываться верхний бейнит, который резко снижает относительное удлинение (для обеспечения относительного удлинения бз 12% в готовых крепежных изделиях, в подкате оно должно быть не менее 23%).

Поэтому при содержании марганца на верхнем пределе, углеродный эквивалент, определяемый по формуле

Сэкв С+ +

Мп , CM-Ti +W +Мо +V

+ Si + Ni -f Си 15

должен быть в пределах 0,4-0,5, а при содержании марганца на нижнем пределе (1,3%) углеродный эквивалент должен быть в пределах 0,45-0,60, что обеспечивает получение в ускоренно-охлажденном подкате оптимальных механических свойств (предела прочности 3В 550-700 Н/мм , относительного удлинения 5з не менее 23%).

Содержание марганца менее 1,3%, Сэкв менее 0,4 и сумм карбидообразующих (хрома и титана) менее 0,14% не обеспечивает (табл,2) требуемый уровень прочности подката ( дв не менее 550 Н/мм ), т.е. получение крепежа класса прочности 8,8.

Содержание кремния является достаточным для эффективного раскисления стали, поэтому вводимый алюминий играет- роль не только дополнительного раскйсли- теля, но также и эффективного модификатора, упрочняющего сталь и препятствующего росту зерна аустенита при нагреве под деформацию и после прокатки.

Титан, содержащийся в предлагаемой стали в указанных пределах, измельчает зерно аустенита и, таким образом, повышает прочность и пластичность стали. Повышение указанного содержания титана в стали приводит к повышению хрупкости феррита, обогащенного титаном по границам зерен и появлению в структуре стали остроугольных карбидов, карбонитридов титана, что приводит к падению пластичности. Понижение содержания титана ниже указанного предела приводит к падению эффективности его влияния на свойства стали и он работает только, как модификатор. Целесообразно при содержании углерода на верхнем уровне содержание титана держать на нижнем уровне (Ti 0,04-0,06 мас.%), и. наоборот, при содержании углерода на нижнем уровне содержание титана держать на верхней уровне (Ti 0,08-0.10 мас.%).

Превышает указанного предела содержания азота в предлагаемой стали приводит к образованию слишком большого количества нитридов алюминия, карбидов титана, что охрупчивает сталь. Понижение содержания азота в стали ниже указанного предела приводит к образованию, недостаточного

для эффективного измельчения структуры, количества нитридов алюминия и карбонитридов титана.

В предлагаемой стали допускается со- 5 держание серы и фосфора до 0.030%, примесей никеля, меди и хрома в пределах требований стандарта ГОСТ 4543-71.

В табл,1 приведен химический состав сталей; в табл.2 - механические свойства на

10

растяжение после прокатки, ускоренного

охлаждения и холодной деформации.

После выплавки стали разливалась на МНЛЗ в заготовку сечением 150x150 мм, которая прокатывалась на стане 320/250 завода Серп и молот ; Температура конца прокатки 1050-950° С, раскат ускорен но охлаждали в одой под давлением в проходном устройстве до 850-750° С, после смотки моток охлаждался на воздухе. Сечение катанки

11-12 мм. Холодную деформацию осуществляли волочением с обжатием 13-36%. Из калиброванной стали изготавливали метизы (болты) методом холодной объемной штамповки класса прочности 8,8 без завершающей термообработки.

Испытания стали предлагаемого состава были проведены при граничных (опыты 1-5) и запредельных (опыты 6-7) значениях предлагаемых содержаний легирующих элементов.

Данные, приведенные в табл.2, показывают, что показатели качества (дв. 6$) стали предлагаемого состава обеспечивают получение крепежа класса прочности 8,8 методом холодной объемной штамповки без завершающей обработки (закалки и отпуска) по сравнению с известным составом и запредельными составами.

Ожидаемый экономический эффект от

использования стали предельного состава

для изготовления метизов (крепежа) составит 10-30 руб/т метизов.

Формула изобретения .

Сталь преимущественно для производ- ства метизов, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, никель. бор, кальций и железо, отличающаяся тем, что. с целью повышения пластичности после ускоренного охлаждения с прокатно- го нагрева и холодной деформации, она дополнительно содержит медь, титан и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: .

Углерод0,09-0,15 Кремний 0.17-0,40

Марганец1.30-1.80 : Хром 0.10-0.30 ;

Никель0.02-0,30

Медь0.02-0,30

0,04-0,10

0,002-0,005

0,0005-0,015

0,005-0,020 0,005-0,020 Остальное

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к малоуглеродистым низколегированным сталям, используемым для производства высокопрочных метизов методом холодной деформации. Цель изобретения - повышение пластичности стали после ускоренного охлаждения с прокатного нагрева и холодной деформации. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,09-0,15; кремний 0,17-0,40; марганец 1,3-1,8; хром 0,1-0,3; никель 0,02-0,30; медь 0,02-0,30; титан 0,04-0,10. бор 0,002-0,005; кальций 0,0005- 0,015; алюминий 0,005-0,020; азот 0,005- 0,20; железо остальное. 2 табл.

Содержание карбидообразующих элементов С, Сг, Т.

Таблица 1

Продолжение табл.1

Таблица 2