Листовая свариваемая сталь для кранов Советский патент 1993 года по МПК C22C38/50 

Ё

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к листовой высокопрочной свариваемой стали для кранов. С целью повышения прочности, вязкости при сохранении свариваемости сталь дополнительно содержит молибден, титан, кальций при следующем соотношении компонентов, мас.З;: углерод 0,06-0,12, кремний 0,15-0,5, марганец 0,8-1,2, никель 1,1-1,6, хром 0,2-0,5, ванадий 0,03-0,08, молибден 0,1-0,3, медь 0,3-0,6, алюминий 0,02-0,08, титан 0,005-0,05, кальций 0,005-0,05, железо остальное, причем сумма (молибден ч- кальций + + титан) 0,12-0,37. тлОл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталям, применяемым в краностроении. Сталь подвергается сварке, гибке, ударным воздействиям.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является сталь, содержащая, мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Никель

Медь

Хром

Ванадий

Алюминий

Барий

Келезо

О,06...О,12 0,15...0, 0,7. ..1,2 1,15...1,55 О,8...1,2 0,1...0,40 О,05...О,12 0,02...0,08 О,001...О,05 Остальное

Сталь имеет следующие механические свойства:

Предел текучести Пргдел прочности Относительное удлинениеУдарная вязкость

КС У

+ 2О

600 Н/мм2 700 Н/мм2

18,

40 Дж/см 1

Недостатком известной стали являются недостаточно высокие прочностные и вязкие свойства.

Целью изобретения является повышение прочностных, вязких свойств

стали при сохранении свариваемости.

i

i

Для достижения указанной цели сталь содержащая углерод, кремний, марганец, никель, медь, хром, ванадий, алюминий, желеао дополнительно содержит молибден, титан, кальций, при следующих соотношенинх компонентов , мае.

00

N3 Ю

V

СО

18 0,12 0,50 . 1,2

16 0,5

0,08

0,3

0,6

0,8

0,05

0,05

Уг лерод0,Об

Кремний0,15

Марганец0,8

НикельI , 1

VPOM0,2

Ванадий0,03

МолибденО,1

Медь0,3

,.Алюминий0,02

Титан0,005

Кальций0,005

НелезоОстальное

причем сумма (молибден + титан + кальций) равна 0,12... 0,37.

Введение комплексной добавки (молибден + + кальций) приводит к измельчению зерна за счет модифицирования кальцием и титаном и к увеличению общей дисперсности структуры за счет понижения температуры начала бейнитного превращения Вн.

При этом бейнитные пластины становятся тонкими, изгибаются при деформации, в то время как толстые пластины карбидов разрушаются.

В результате повышается ударная вязкость, особенно при температурах отпуска 500...550 С, что очень важно т.к. при сварке металл околошовной зоны попадает в эту область отпускно хрупкости.

Таким образом в результате добавк комплекса из молибдена, титана и

кальция повышается прочность стали и

,

одновременно ударная вязкость, а так же сохраняется на том же уровне углеродный эквивалент, характеризующий -вариваемосто стали, при одновременном повышении сопротивления удару в металле околошовной зоны.

Содержание углерода более 0,12% ухудшает вязкость и свариваемость стали, содержание углерода менее 0,06% недостаточно для достижения необходимой прочности.

Содержание кремния более 0,5% загрязняет сталь окислами кремния и приводит к падению ударной вязкости, содержание кремния менее 0,15% недостаточно для раскисления стали.

Введение в сталь более 1,2% марганца приводит к снижению пластичности, а при содержании менее 0,8% марганца его недостаточно для полумения бей- нитной структуры.

Никель необходим для получения требуемых прочности и вязкости. Содержание никеля более 1,6 приводит

8724/47 ..

5 5

,0

15

, й

и

,35

к резкому понижению точки Мн и к ухудшению свариваемости на фоне резкого упрочнения, содержание никеля менее 1,1% недостаточно для получения необходимой прочности и вязкости.

Содержание ванадия менее 0,03% недостаточно для сохранения необходимой прочности при отпуске, содержание ванадия более 0,00% загрязняет сталь частицами, снижающими вязкость стали.

Содержание хрома менее 0,2% практически не приводит к упрочнению твердого раствора и к повышению прочности, более 0,5% вызывает появление охрупчивающей фазы .

Содержание меди в пределах 0,3... 0,6% является оптимальным для повышения прочности и вязкости стали через легирование твердого раствора. Содержание меди менее 0,3% не дает указанного эффекта, более 0,6% вызывает появление охрупчивающих участков структуры в ликвационных зонах проката за счет выделений медистой фазы.

Алюминий в количестве менее 0,02% не обеспечивает качественного раскисления стали полным связыванием кислорода. При содержании алюминия более JQ 0,08% резко возрастает количество неметаллических включений и ухудшается вязкость стали.

Сумма содержания молибдена, титана, кальция в количестве менее 0,12% не приводит к необходимому измельчению аустенитного зерна, модификации неметаллических включений и устране-. нию отпускной хрупкости. Содержание (Mo + Ti + Ca) более 0,37% вызывает появление излишнего количества карбидной фазы, что ухудшает ударную

20

25

40

вязкость стали. I

Молибден в стали препятствует развитию отпускной хрупкости при вы5 соком отпуске. Без молибдена в интервале температур 500... развивается обратимая отпускная хрупкость. Добавка молибдена в количестве 0,1% приводит к резкому торможению охрупQ чивания стали. Добавка молибдена более 0,3% экономически нецелесообразна.

Титан в стали является сильным карбидообразователем. Образование дисперсных карбидов препятствует росту зерна. Кроме того добавка титана в количестве 0,005% приводит к торможению рекристаллизации аустенита. Содержание титана выше 0,05% вызывает

5

выделение попышенного количество карбидной фазы и, как следствие, снижение ударной вязкости.

Кальций вводится для модификации неметаллических включений. Содержание кальция менее 0,005Ј не дает ожидаемого эффекта, более 0,05% вызывает загрязнение стали неметаллическими включениями и ухудшение качества стали.

Ниже даны примеры осуществления изобретения, не исключающие других в объеме формулы изобретения.

Сталь выплавляли в 50-кг индукционной печи, прокатывали на лист толщиной 12 мм. Листы подвергали термообработке: закалке и отпуску при 550 и 630°С (при 550°С - в районе отпускной хрупкости). В табл. 1 приведен химический состав предлагаемой и известной стали. В табл. 2 указаны механические свойства предлагаемой и известной стали, а также рассчитанный по химическому составу (табл. 1) углеродный эквивалент - в качестве характеристики свариваемости стали - по формуле С %C+%Mn/6+%(Ni+Cu)/15+ +%(Cr+Y+lto+Ti)/5.

Механические свойства при растяжении определены по ГОСТ 1497-81 на цилиндрических разрывных образцах ( кратные, с диаметром рабочей части 5 мм), вырезанных из листа в направлении поперек прокатки. Ударная вязкость определена по ГОСТ так- же на поперечных образцах (размером

5

0

5

0

5

0

1 ( I 01 У; мм с рабочим .-„щипнем 8

1 О ММ. С Hd/ ИуСОМ ДНс) ЧДР ,,П

0, мм, испытанных при гемпирдтуре -ki)°C..

Как видно из попучгк -..-, ;. -./пьтатов, предлагаемая сталь по сравнению с известной имеет более кысок 1 прочность и вязкость при сохранении свариваемости.

Формула изобретения

Листовая свариваемая сталь ппя кранов, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, медь, хром, ванадий, алюминий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности, вязкости при сохранении свариваемости, она дополнительно содержит молибден, титан, кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Никель

Хром

Ванадий

Молибден

Медь

Алюминий

Титан

Кальций

йелезо

0,06-0,12

0,15-0,5 0,8-1,2 1,1-1,6 0,2-0,5

0,03-0,08 0,1-0,3 0,3-0,6

0,02-0,08 0,005-0,05 0,005-0,05

Остальное,

причем сумма (молибден + титан + + кальций) равна 0,12-0,37.

Т б л и

Механические свойства и углеродный эквивалент предлагаемой и известной сталей

Предлагаемая сталь

Таблица 2