Литейная сталь Советский патент 1981 года по МПК C22C38/60 

Изобретение относигся к металлургии стали и литейного производства, в частности к изысканию литейных низколегиро ванных конструкционных сталей, обладаю щих улучшенными литейными и механиче скими свойствами и хорошей обрзбатывае мостью резанием. Известна сталь зГ , содержащая, вес.%: 0,3-0,5 Углерод О,3-1,8 Марганец Кремний 0,2-О,6 Ванадий 0,05-0,2 0,05-0,45 0,ОО1-О,05 Кальций О,01-О,1 О,01-О,О4 0,О15-О,06 Алюминий Железо Остальное Однако эта сталь имеет низкие преде текучести, пластичность к ударную вязкость. Паиболе : блисжой по технической сущ ности и ПОП- 1ГПС:МОМу Э( К 1Ц)ОДЛ-:5Г емой является литейная сталь , содержашая, вес,%: Углерод0,35-0,45 Кремний0,О2О -О,40 МарганецО,4О -О,ОС Хром0,8О -1,1 О ЖелезоОстальное Эта сталь после нормализации, закалки и отпуска имеет следующие механические свойства: Предел прочности, кг/мм Предел текучести, кг/мм Относительное удлинение,% Относительное сужение,% Удярная вязкость, кгм/см Однако к)оме относительно невысоких механических свойств, особенно плистинности и ударной вязкости, Тгакая сталь имоег относительно низкие литейные свойства и плохую обрабатываемость резанием, что снижает качество отливок, стойкость режущего инструмента и производительность механической обработки. 382 Цель изобретения - повышение комплекса лкгейных и механических свойств, особенно пластичности и ударной вязкости при положительных и отрицательных темпе ратурах, и обрабатываемости резанием. Поставленная цель достигается тем, что литейная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром и железо, дополнительно содержит алюминий, титан, кальций, редкоземельные металлы и селен при следующем соотношении компонентоа,вес.% Углерод0,35-0,45 Кремний0,2О-О,4О МарганецО,4О-О,9О ХромО,8О-1,1О АлюминийО,01-О,05 Титан.0,01-0,10. Кальций 0,О05 -0,О8 Редкоземельные 0,ОО5-О,1 металлы О,О5 -0,15 Железо Остальное Металл выплавляют в 30-килограммовой индукционной печи согласно действующей технологии с раскислением в печи ферромарганцем и .ферросилицием. При фракционной разливке расплав офабатывают различными добавками ферроселена и комплексной лигатуры, содержащей алюминий, кальций, РЗМ, титан и никель. Опытные химические составы сталей приведены в табл. 1, Все выплавленные составы сталей подвергнуты испытаниям на обрабатываемость резанием, литейные и механические свойства. Т а б л .и ц а 1

Испытания на обрабатываемость проводят путем точения цилиндрических образцов длиной 25О мм fi диаметров 30 мм. Оборудование - станок токарный, 6 шпиндельный. Подача инструмента О,54 мм/об. 40 Смазывающая и охлаждающая жидкость эмульсол. Материал режущего инструмента - быстрорежущая сталь.

Термообработка опытных образцов соСкорость резания, 17,521,521 м/мин Класс чистоты поверхности образца

СТОИТ ИЗ нормализации при 90О С, закалки в масло и отпуска при . Результат определяют по потере веса режущего инструмента и по классу чистоты поверхности образцов после точения.

Результаты оп определению обрабатываемости приведены в табл. 2.

Таблица 2 22,822,5

Из лигейных свойств стали исследуют жидкотекучесть и трещинснустойчивость отливок, Жидкогекучесть замеряют вакуумным всасьшаниам по длине заполнения расплавом кварцевой трубки диаметром S мм при разряжении 2ОО мм рт.ст, Трещиноустойчивость отливок оценивают по общей площади горячих трещин, возникающих в термическом уапе копьц ой технологической пробы, изготовпенной по вып павпяемым моделям.

Механические испытания проводят на образцах на разрыв и ударную вязкость, изготовленных из заготовок, отпитых по выплавляеклтм моделям. Термообработка образцов соответствует образцам на обрабатываемость резанием.

Известная сталь

52

14

Предлагаемая сталь

Из приведенных результатов следует, что механические и литейные свойства предлагаемой стали значительно выше известной. Если пределы прочности и текучести повышаются с 68 до ВО кг/мм и с 52 до 65 кг/мм соответственно, т.е, на 17 и 25%, то относительное удлинение и сужение увеличиваются более существенно с 14 до 22% и с 28 до 41%, что составляет повышение на 50 и 49%, а ударная вязкость повышается с 4,2 до 6,5 кгм/см, т.е. в 1,5 раза, Ойновременно с увеличением пластичности повышается ударная вязкость при температурах испытаний {-20°С} и (-4О°С) соответственно.

Повышение пластичности и ударной вязкости во всем интервале испытаний является особенно важный так как именно

Из приведенных результате исследований можно сделать следующие выводы.

При одинаковых силовых режимах точения прим&рно равный износ режущего инструмента наблюдается при обработке предлагаемой стали. При этом скорость резания повышается до 21-22,8 м/мин, что на 2О-ЗО% превьпиает скорость резания известной стали (17,5 м/мин), Соот ветстврнно класс чистоты поверхности цилиндрических образцов увеличивается.с 5 на 6,

Результаты мех-анических испытаний и исследсваний основных питейных свойств стали - жидкотекучести и трещиноустойчивости отливок пртдаедены в табл. 3, Тер.-мообработка образцов состоит из нормализации при QOCPc, закалки в масле от 8ОО°С и отпуска при 6ОО°С,

Таблица 3 284,2

0,9

40 38 43 41 39

эти механические характеристики стали во 1к«огом определяют надежность и долговечность изготовленных из нее отливок.

Весьма важным является повышение жидкотекучести на 4О-50% и трещиноус45тойчивости отливок из предлагаемой стали на 15-20% по ср нению с известной сталью. Это позволяет получить качесрвенные отливки с высокой плотностью, чистой поверхностью, с минимальным бра50ком по литейным дефектен Q повышенны механическими свойствами.

Формула изобретения

Литейн сталь, содержащая углерод, крем1ий, марганец, хром и железо, о т л ч а ю щ а я с я тек% что с целью повышения комплекса питейных и мехаЕ)ических свойств и обрабатьшаемости резаниен она допопнитвпьно содержит алюминий, титан, кальций, редкоаекгепьные металлы и селен при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Угл еродО, 35- О, 4 5

Кремний0,20-0,40

МарганецО.4О-0,9О

Хром0,8О-1,1О

АлюминийО,О1-О,05

Титан0,01-0, 1О

Кальций0,ОО5-О,О8

Редкоземельные металлыО,ОО5-О,1 Селен0,05-0,15 Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

525757, кл. С 22 С 38/28, 1977.

2.Сталь марки 4 ОХ Л, ГОСТ 977-75.