Сталь Советский патент 1981 года по МПК C22C38/50 

1

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве отливок из модифицированной хромоникелевой стали с высокими физико-механическими свойствами.

Многие детали современных машин и оборудования, работающих при высоких температурах и различных напряжениях, изготавливают из высоколегированных сталей, к которым помимо высоких механических свой.ств предъявляются определенные требован по жаростойкости и термостойкости.

Известна сталь 1 , содержащая вес.%:

УглеродО,3

Хром18-25

Никель . 8-18 Кремний1,3-3

Марганец6-8

Азот 0,2

СераО,025

Фосфор0,035

ЖелезоОстально

Однако известная сталь, имеющая повышенную стойкость к науглероживанию, обладает ограниченным применением при изготовлении деталей машин и механизмов, работающих в условиях термоциклических нагрузок, из-за пониженной термостойкости. Склонность известной стали к растрескиванию объясняется тем, что образующиеся сульфиды располагаются по границам аустенитного зерна, значительно ослабляют межзеренную связь и в результате б1 строго нагрева и охлажения приводят к появлению трещин по границам зерен.

Цель изобретения - повышение термостойкости стали.

Для достижения .указанной цели предлагаемая сталь,содержащая углерод, хром, никель, кремний, марганец и железо, дополнительно содержит цирконий, гафний, церий, магний и кальций при следующем соотношении компонентов, вес.%:

0

0,16-0,30

Углерод

17,8-28,1

Хром

17,24-22,14

Никель

2,52-5,53

Марганец . 0,80-1,25

Кремний

5 0,10-0,15

Гафний 0,08-0,20

Цирконий 0,01-0,08

Церий 0,001-0,01

Магний 0,003-0,015

Кальций

0 Остальное

Железо

Сталь может содержать примеси, вес . %:

СераДо 0,025

ФосфорДо 0,035

Повышение содержания углерода в стали выше верхнего предела приводит к повышению высокотемпературной коррозии и эрозии по границам зерен, способствующих образованию трещин .

Нижнее содержание углерода определяется тем обстоятельством, что при более низком его содержании не наблюдается значительного повышения термостойкости стали. Помимо этого для выплавки стали требуется чистая шихта, что в производственных условиях трудно достижимо.

Хром является легирующим элементом, стабилизирующим аустентную металлическую основу стали.

Никель - одним из основных легирующих элементов, способствующих аустенизации металлической основы стали, повышающих физико-механические, эксплуатационные свойства стали, особенно жаростойкость и термостойкость .

Марганец является сильнейшим стабилизатором аустентной металлической основы, превосходящей действие никеля почти в два раза. Помимо частичной замены никеля, как легирующего элемента, марганец способствует повышению термостойкости и жаростойкости стали, повышает сопротивляемость стали к науглероживанию при эксплуатации литых деталей в среде печей газовой цементации. Однако при содержании марганца, превышающем верхний предел, он способствует образованию сложных карбидны включений по границам зерен. Нижнее содержание марганца в стали определяется тем обстоятельством, что его дальнейшее понижение в составе стали не оказывает положительного влияния на ее термостойкость и жаростойкость .

Кремний повышает сопротивляемост стали к науглероживанию и ее термостойкость. При повышении содержания кремния выше верхнего предела кремний приводит к повышению ликвации по границам зерен, что приводит к охрупчиванию стали.

Гафний обладает высокой реакционной способностью к сере, кислороду, азоту. В модифицированной стали гафний связывает серу в соединение типа , обладающее повышенной деформируемостью. Сталь, содержащая гафний, обладает повышенно термостойкостью за счет снижения содержания в ней серы. Нижнее содержание гафния в стали определяетс тем обстоятельством, что сталь должна содержать свыше 0,1% этого элемента, так как при более низком его

содержании в стали не образуГТся карбосульфиды гафния. Ограничение содержания гафния по верхнем пределу связано с тем, что с дальнейшим повьпиением содержания гафния в сульфидах и деформируемость значительно снижается.

Кальций является сильнейшим раскислителем стали. Он способствует глубокому обессериванию. Верхнее содержание кальция в стали определяется пределом ее растворимости в металлической матрице. Нижнее содержание кальция определяется тем обстоятельством, что при более низком содержании кальций не оказывает своего эффективного влияния на раскисление стали.

Церий в значительной степени нейтрализует вредное влияние на термостойкость таких элементов как свинец, висмут и т.д. Помимо этого церий является рафинирующим элементом ЕГОдесульфирующая способность в значительной степени зависит от времени выдержки жидкого металла перед разливкой. Верхний предел по содержнию церия в стали определяется пределом его растворимости в высоколегированной металлической основе. При содержании церия ниже нижнего предела церий практически не оказывает влияния на термостойкость стали.

Цирконий в стали способствует измельчению сернистых включений,образованию стойких карбидов и нитридов, повышает прокаливаемость стали, а также улучшает еежидкотекучесть.

Цирконий способствует более равномерному распределению сернистых включений по объему металла, распределению их в значительной степени внутри зерен, а не по границам зерен. Ограничение содержания циркония по нижнему прЪделу обусловлено пределом растворимости циркония в твердом растворе легированной стали. При содержании циркония ниже нижнего предела он влияет в основном только на прокаливаемость стали и не способствует измельчению сернистых включений. Ограничение содержания циркония по верхнему пределу обусловлено высокой растворимостью в жидком металле образующихся при раскислении стали окислов циркония. При содержании циркония выше верхнего предела окислы циркония выпадают в значительном количестве по границам зерен при кристаллизации стали, снижая ее ударную вязкость.

Магний является интенсивным рафинирующим элементом, способствующим глубокой дегазации кристаллизации стали со значительным переохлаждением, что положительно сказывлется

Ь ЬЛ1ЬЬ46

:на ее механических и служебных своп-нии магния ниже нижнего предела магствах. Верхнее содержание магния вний не оказывает своего .положительстали определяется пределом его .ного влияния на переохлаикденне старастворимости в металлической высо-ли.

колегированной основе стали. Ниж-Химический состав стали четырех

ний предел.содержания магния в ста-, плавок приведен в табл. 1, механили определяется тем, что.при содержа-ческие свойства - в табл. 2.

Таблица2