Комплексный модификатор Советский патент 1976 года по МПК C21C1/00 

бключений является одной из основных причин значительного возрастания трещиноустойчивости и пластичности металл-а. Определенное влияние оказывают также способности магния и кальция препятствовать возйикновению видма.нштетовой структуры металла. При этом целесообразней использовать магний совместно с такими элементами, как алюминий, кальций, РЗМ и марганец, которые способствуют лучшему взаимному усвоению акти1В:ных элементов, а пары магния кроме того вызывают барботаж металла и более полное удаление из стали неметаллических включений и вредных пркмесей. Одновременно РЗМ способствуют ошлажовыванию сульфидных включений, уменьшению их смачиваемости расплавом, что также обеспечивает лучшие условия для их удаления из металла.

Магний позволяет повысить длительную прочность, жаростойкость и коррозионную устойчивость сталей, не легированных кремнием. Аналогичное влияние в хромоникелевых сталях оказывают также молибден и медь.

Возможность повышения механических свойств стали под влиянием присадок меди прежде всего связана с различиями в предельной растворимости ее в феррите и аустените. Ввиду того, что растворимость меди в аустените несколько большая, чем в феррите, выделение дисперсных частиц меди приводит к резкому упрочнению модифицированного металла как в результате его нормализации после прокатки, так и в результате закалки стали и последующего ее отпуска. При этом большая часть упрочнения металла достигается за счет изменений, вносимых в тонкую дислокационную субмикроструктуру металла при протекании процесса образования и р.оста тонкодиоперсных частиц меди.

Развитие процессов упрочнения стали дисперсной медью происходит в основном за счет усилий, необходимых на огибание дислокациями выделяющихся твердых частиц, а также за счет закрепления дислокаций выделениями меди. В результате имеющее место повышение предела текучести и теплоустойчивости хромоникелевых сталей является прямьш. следствием повышения их длительной прочности при повышенных температурах, что может быть использовано, например, при изготовлении котельных барабанов. В свою очередь, повышение прочностных и специальных служебных свойств модифицированных улучшаемых сталей делает целесообразным использование в составе комплексного модификатора совместных присадок с медью и магнием молибдена и ванадия, так как добавки последних повышают устойчивость против отпуска и устраняют отпускную хрупкость.

Указанное обстоятельство является важным., например, для высоколегированных штамповых сталей и при изготовлении крупных поковок, подвергаемых отжигу для снятия, напряжений. Важным, является также

то, что медь, как и молибден, повышает прокаливаемость изделий и восприимчивость стали к закалке, что существенно повышает способность стали к сквозному улучшению. Последнее может быть использов-ано, например, при изготовлении крупных поковок для деталей, работающих в условиях ударных нагрузок. При этом совместные присадки меди и молибдена обеспечивают благоприятное сочетание высоких прочностных характеристик стали и ее хорошей свариваемости.

Повышение коррозионной устойчивости под влиянием присадок меди прежде всего связано с образованием на поверхности деталей в пассивирова1нном состоянии прочного и гладкого медьсодержащего слоя, препятствующего ржавлению. При этом эффективность присадок меди повышается также под влиянием молибдена. Такое преимущество

может быть использовано, например, при изготовлении строительных конструкций для химической промышленности. Образование указанного слоя предопределяет и особые преимущества модифицированных сталей в отношании стойкости против коррозионного растрескивания под напряжением.

Наличие меди в хроманикелевых аустенитпо-ферритных сталях настолько повышает устойчивость аустенита, что даже после значительного наклепа сталь остается немагнитной. Поэтому модифицированную указанными элементами сталь можно применять для изготовления изделий, подвергающихся наклепу и склонных к коррозионному растрескиванию.

Благоприятное влияние меди, магиия, молибдена и ванадия на повыщение жаростойкости хромоникелевых сталей прежде всего связано с повыщением темнературы рекристаллизации феррита и с созданием условий для образования и роста в металле- тонкодисперсных вторичных фаз.

Изготовление комплексного модификатора на медной основе является существенно

важпым также при использовании его для модифицирования литейных сталей, применяемых для отливки сложных по форме и тонкостенных деталей. При этом значительное повышение жидкотекучести стали пронсходит под влиянием совместных присадок меди с кальцием и магнием.

Следовательно, увеличение эффективности обработки при модифицировании хромоникелевых сталей и сплавов позволяет повысить надежность и долговечность работы широкого круга, изделий из этих сталей, пр,именяемых в автомобиле- и самолетостроении, при изготовлении ответственных деталей для

роторов турб;ин и турбогенераторов, в судои котлостроении, в химической промышленности и др.

С целью увеличения эффективности обработки хромоникелевых сталей и сплавов предлагается в состав модификатора вводить магНИИ, молибден и медь при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Магний2- 5

Кальций5-11

Редкоземельные металлы0,1 -10

Молибден0,5-10

Ванадий0,1- 4

Алюминий0,3- 8

Кремний1-15

Марганец1- 7

Железо5-25

МедьОстальное.

Применение комплексного модификатора указанного состава позволяет новысить эффективность процесса модифицирования железоуглеродистых расплавов, обеснечивающую возрастание как механических, так и служебных свойств хромоникелевых сталей и сплавов за счет создания условий для выделения вторичных тонкодисперсных фаз и их равдомерного распределения в металле, нолучення более благоприятной формы неметаллических включений, повышения дисперсности дендритной структуры, изменения состава и формы ее структурных составляющих, повышения температуры рекристаллизации феррита, затормаживания роста зерна при нагреве стали, уменьшения содержания газов в металле и вредных примесей по границам зерен, пассивирования железа, снижения интенсивности развития полигонизационных процессов в сплавах, повышения структурной и химической однородности отливок и создания условий для их сквозного улучшения.

Например, при модифицировании хромоникелевой стали, содержащей, вес. %: углерод 0,15; хром 17,9; никель 7,6; марганец 0,55; кремний 0,32; серу 0,008; фосфор 0,011,

было установлено, что наряду с повышением пластичности модифицированного металла в результате применения комплексного модификатора предложенного состава повышаются также на 20-45% его прочностные характеристики. При этом стальные отливки имеют однородную мелкозернистую структуру. Одновременно более, чем в 3 раза повышается жаростойкость модифицированного металла.

Формула изобретения

Комплексный модификатор, содержащий кальций, редкоземельные металлы, ванадий, алюминий, кремний, марганец, железо, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности обработки хромоникелевых сталей и сплавов, в него введены магний, молибден и медь при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Магний2- 5

Кальций5-И

Редкоземельные металлы0,1 -10

Молибден0,5-10

Ванадий0,1- 4

Алюминий0,3- 8

Кремний1-15

Марганец1- 7

Железо5-25

МедьОстальное.