Конструкционная сталь Советский патент 1981 года по МПК C22C38/44 

.Изобретение относится к металлургии, конкретнее к высокопрочным сталям для сварных металлоконструкций энергетических установок, работающих при ЗОО- 350°С. Известна сталь, содержащая, вес.%:. УглеродО,12-О,16 Кремний0,17-0,37 Марганец0,3 -О,6 Хром2,2 -2,7 НикельО,8 -1,3 МолибденО,5 -О,8 Ванадий0,08-0,15 ЖелезоОстальное В качестве примесей сталь может содержать, %: медь 0,2, серу и фосфора 0,02 1. Эта сталь имеет сравнительно нкзгую прокаливаемость, она характеризуется значительной склонностью к образованию хо- j лодных трещЕгн и большой деформацией при сварке. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффексод дер ка ет уда нии зер яни вае ту является конструкционная сталь j2|, ержащая, вес,%: УглеродО,О1-О,09 , Хром ,2,5 -4,9 Никель1,5 -2,3 Молибден0,2 -О,5 Алюминий0,2 -О,3 Титан0,01-0,6 ЖелезоОстальное В качестве примесей сталь мбйсет сожать, бес.%: Кремний6,54 Марганец0,36 Сера.0,013г Фосфор0,О4 Эта сталь при большом развесе слит(2-6 т) после горячей деформации имезначительную анизотропии (понижение рной вязкости в поперечном направле) и характеризуется сильным ростом на аустенита в зоне термического влия и в связи с этим, ухудшением сваримости. Цель изобретення - повьпиение ударно вязкости я сопротивление к хрупкому раз рушению в сечениях до 6ОО мм, снижени анизотропии ударней вязкости и улучшени свариваемости. Для достижения указанной цели конструкционная сталь дополнительно содержит кальций, церий и медь, при следующем с отношении компонентов, вес.%: О,О5-О,12 Углерод 2,8i.4,91,5-2,5 Никель D,2-0,5 Молибден 0,01-0,05 Алюминий О,ОО5-0,ОЗ Кальций 0,О05-О,04 0,02-0,4 Железо Остальное В качестве примесей сталь можег содержать, вес.%: ФосфорНе более О, О 25 МарганецО,15-О,6О КремнийО,15-О,4О Предлагаемая сталь обеспечивает получение однородной структуры низкоуглеродистого мартенсита в крупногабаритны изделиях сечением до 6ОО мм и, следовательно, однородных механических свойств по всему сечению, устраняет ан зотропию ударной вязкости, обеспечивае хорошую свариваемость стали и снижение склсиности к образованию холодных трещин, позволяет исключить отдельную опе рацию закалки. Выплавляют 5 плавок весом по 5О в индукционной печи. Слитки весом 255О кг каждьй куют на полосу 4Ох15Ом нагрев под ковку 1100-115О С. Затем производят горячую прокатку до сечения 20х2ОО мм и охлаждение на воздухе. Прокат отпускают при различных температурах до 65О С к охлаждают на возду хе. Химический состав лабораторных пла вок приведен в табл. 1, а механические свойства в табл. 2-5. Исследована кинетика превращений переохлажденного аустенита: при температуре 1аксимальнрй скорости (650 С), время 5%-ного превращения аустенита составляет более 120 мин, что обеспечивает прокаливаемость при охлаждении на воздухе более 600 мм. Испытания при 350 С показьшают, что 6 г ,6 к ( мало измезначения (j В О.2 Ьяются по испытаниями при сравнению с и дгш плавки 1 после отпуска при 65О С составляют соответственно 68кг/ /MMV 62 кг/мм J 15%; 7О%. Испытания на свариваемость предлагаемой стали проводят с использованием технологических крестовых проб. Сварку осуществляют в защитной среде (СО2) при 3 180 А, Up 2О-21 В со скоростью 11 м/ч. Значения ударной вязкости основного металла и в зоне термического влияния предлагаемой и известной стали приведены в табл. 4. Сварку производят без предварительного подогрева. Микротрещин в зоне термического влияния не обнаружено. Испытания на анизотропию ударной вязкости предлагаемой и известной стали в состоянии после отпуска приведены в табл. 5. Сталь подвергается гсрячей щтамповке с последующим охлаждением на воздухе.. Изменения формы и размеров при горячей штамповке практически отсутствуют. Применение стали позволяет подучить высокие и однородные механические свойства в изделиях стечением до 6ОО мм; изготовлять высокопрочные ( и 7075 кг/мм ) сварные конструкции больших сечений (до 600 мм)} снизить вес конструкций на 5О%; исключить отдельную операцию закалки, в связи с этим обеспечить также сохранение формы и размеров изде ЛИЙ после горячего формообразования и охлаждения на воздухе. 1 Предполагаемый экономический эффект от Применения предлагаемой стали в металлоконструкции энергетической ус:рановки составит 2,9 млн. р. Таблица 1

Продолжение табл. 1

Предел

, прочности

6 В, 2 кг/мм

сосгояние

)Тб5о|зОоТб5О ЗОО

120 82 108 78 69

26 84 111 81 71

131 85 117 83 68

122 78 НО 72 71

125- 82 106 74 70

78

125 80 110 77 72

Таблнца2

температура отпуска, С

-5О-9О

-6О-9О

-5О-8О

-6О-85

-65-9О

9

16 17

17,5 -35 -65

Таблица 3

Состояние

, 2 ч То же

Известная 6

ац , кг м/см при 2ОС

I

основной металл

зона термического ния .

18,5 17,2 18 18,5 19

11,3 Формула изобретения Конструкционная сталь, содержашая углерод, хром, никель, молибден, алюминий н железо, отличающаяся тем, что, G целью повышения ударной вязкости и сопротивления хрупкому разру шенвю в сечениях до 6ОО мм, снижения анизотропйв ударней вязкости и улучшения свариваемости, она дополнительно со держит кальций, церий и медь при следующем соотношении компонентов, вес.%: Углероп .0,05-0,12 Xpofvf2,8-4,9

8 Т a б .л н ц а 5 1,5-2,5 Никель О,2-0,5 Молибден О,О1-О,05 Алюминий О,О05-0,ОЗ Кальций О,ОО5-0,О4 0,02-0,4 Остальное Железо Источники информации, инятые во внимание при экспертизе 1,Сталь марки ВК-2, ТУ-24-3-153-75. 2,Авторское свидетельство СССР 5О5744, кл. С 22 С 38/5О, 1976.