Сталь Советский патент 1981 года по МПК C22C38/50 

1

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к разработке высокопрочных сталей для отливок различного назначения.

Известны литейные и кованые конструкционные стали марок 15Л, 20Л, 25Л, 20Г1ФЛ, ЗОХНМЛ, применяемые для изготовления отливок машин и механизмов. Поэтому к ним предъявляются непрерывно повышающиеся требования по механическим и эксплуатационным, свойствам, особенно,п9 пластичности

J ,ПО 1

ПК и ударной вязкости

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является сталь 2}, содержащая в вес,%:

0,26-0,4

Углерод

0,8-1,6

Марганец

0,2-0,6

Кремний

0,2-0,45

Хром

0,02-0,08

Алюминий

0,01-0,025

Азот

0,1-0,45

Никель

0,04-0,2

Ванадий

0,015-0,04

Титан

0,005-0,08

Кальций

Остальное

Железо

Эта сталь имеет следующие механические свойства:

Предел прочности, кг/мм 70

Предел текучести, кг/мм 55

Относительное

удлинение, % 15

Относительное

10

сужение, % 29

Ударная вяз- „

кость, кгм/см 4,5 .

Существенными недостатками этой стали являются крупнозернистая структура, относительно низкие прокаливаемость и механические свойства, особенно пластичность и ударная вязкость.

Цель изобретения - повышение прокаливаемости, механических свойств, 20 особенно пластичности и ударной, вязкости .

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод,марга25 кед, кремний, хром, алюминий, азот, никель, ванадий, титан, кальций и железо, дополнительно содержит ниобий и редкоземельные металлы (РЗМ) при следующем соотношении компонентов,в вес.%:

0,26-ОИ

Углерод

0,8-1,6 Марганец Кремний

0,2-0,6

0,2-0,5 Хром Алюминий

0,01-0,05 Азот

0,01-0,025 Никель

0,1-0,5

0,05-0,12 Ванадий Титан

0,01-0,05

0,005-0,05 Кальций

0,01-0.15 Ниобий

Редкоземель0,005-0,08 ные металлы Остальное Железо

Дополнительное введение в состав стали ниобия связано с его дополнительным влиянием на прочность за счет упрочнения стали в результате дисперсного твердения. При этом ниобий препятствует развитию столбчатой дендритной и первичной (. аустенитной структуры стали. Более эффективное влияние на структуру стали оказывают РЗМ. Как модификаторы 2-ого рода, РЗМ тормозят рост дендритов и способствуют получению мелкозернистой структуры. Особенно важным является одновременное введение в сталь РЗМ, кальция и алюминия, так как в этом случае образуются многофазные неметаллические включения глобулярной, почти круглой формы, обладающие меньшим удельным весом. Это способствует их более полному удалению из расплава, а оставшиеся равномерным фоном перераспределяются в металле, что сопровождается очищением границы зерен от вредных примесей.

Все эти факторы обеспечивают повышение прокаливаемости стали и- ее механических свойств, особенно пластичности и ударной вязкости.

-Металл, выплавляли в 300 кг индукционных плечах, методом переплава. Раскисление в печи проводили ферромарганцем и феррокремнием по расчету При фракционной разливке стали обрабатывали добавками лигатуры. Химические свойства выплавленньлх опытных приведены в табл. 1.

Все выплавленные составы стали заливались в опытные формы, изготовленные по выплавляемым моделям, с заготовками. Из заготовок после закалки в воде от и отпуске при 650с изготавливались образцы на разрыв и ударную вязкость, результаты приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2 механические свойства предлагаемой стали превосходят показатели по сравнению с известной сталью. Если прочностные свойства улучшаются не так заметно, то удлинение и сужение соответственно повышаются с 15 до 18,3 -21,4% и с 29 до 35,9-38,7%, что составляет повышение в среднем на 33 и на 40%. Ударная вязкость повышается с 4,5 до 5,4 кгм/см, т.е. на 24%.

Повышение механических свойств стали объясняется измельчением ее структуры. Например, плотность и дисперсность дендритной структуры предлагаемой стали увеличивается почти в 2 и 1,5 раза, соответственно, одновременно снижаются длина и ширина дендритов.

В табл. 3 приведена характеристика дендритной структуры.

Из табл. 3 также следует, что предлагаемая сталь характеризуется более высокой прокаливаемостью,которую определяли по торцовой пробе.Так например, глубина прокаливаемости стали составляет 12,3-12,7 мм, в то время как эта характеристика в известной стали составляет 9,5 мм.

Таким образом, предлагаемая сталь превосходит известную по всем исследуемым свойствам и характеристикам.

Это позволяет рекомендовать ее дл широкого промышленного внедрения при изготовлении отливок различного назначения.

Ожидаемый экономический эффект ОТ внедрения стали составит около 4 тыс.руб. в год за счет повышения качества и долговечности отливок в 1,3-1,4 раза, пластичности и ударной вязкости стали на 38-24% и прокаливаемости на 25%.

Т а б л и

Ц а

Известная

70

55

Предла гаемая

0,62

0,20

Известная

Дредлагаемая

29

4,5

Таблица 3

9,5

4,3

25