Литейная сталь Советский патент 1982 года по МПК C22C38/50 

(54) ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ

1

Изобретение относится к металлургии, в частности к мартенситным нержавеющим хро мистым сталям для фасонных отливок с высоким уровнем литейных, механических и эксплуатационных свойств.

Наиболее близкой к предлагаемой сталь мартенситного класса 10Х14НДЛ, содержащая вес.%:

УглеродДо 0,10

Кремний0,2-0,4

Марганец0,3-0,6

Хром13,5-15 .-Никель1,2-1,6 .

Медь1,2-1,6

ЖелезоОстальное til,

Недостатками известной стали являются низкий комплекс литейных и механических свойств, а также низкая коррозионная стойкость в морской воде. Невысокие литейные свойства в ряде случаев приводят к браку по литейным дефектам и низкому качеству литой поверхности. Относительно низкий уровень механических свойств и коррозионной стойкости снижает срок службы изготовленных на этой стали отливок гребных винтов и др., работающих в морской воде.

Цель изобретения - повышение комплекса литейных и механических свойств, коррозионной стойкости в морской воде.

Поставленная цель достигается тем, что литейная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь и железо, дополнительно содержит алюми1ШЙ, титан, каль10ций и редкоземельные металлы при слел ющем соотнощении компонентов, вес.%:

Углерод

0,03-0,1

Кремний 0,2-0,4

Марганец 0,3-0,6

15

13,5-15

Хром

Никель 1,2-1,6 1,2-1,6

Медь

Алюминий

0,01-0,05

Титан

0,01-0,08

20

Кальций 0,(Ю5-0,05

Редкоземельные

0,005-0,08

металлы Остальное

Яйлезо 390 Дополнительное введение в состав стали алюмишя и титана связано с их способностью связывать свободный азот в тугоплавкие нитриды и тем самым нейтрализовать его вредное влияние. Кроме того, нитриды обескечив ют измельчение зерна, как сильньжС раскислнтели алюминий, титан снижают содержание кислорода в стали, что улучшает литейные свойств стали, особенно жидкотекучесть. Эффективные содержания в стали определяются пределами 0,01-0,05% алюмишяи 0,01-0,08% титана. Меньшие их содержания не способствуют благоприятным изменегшям в структуре стали и соответственно ее свойствам, а большие, свыше верхнего предела, приводят к образованию в стали чрезмерного количества окислов и 1штридов, которые в этом случае целыми колониями ,сосредотачиваются на границах зерен. В результате этого свойства стали резко снижаются. Дополнительное введение в сталь кальция и редкоземельных металлов РЗМ объясняется их исключительно благоприятным влиянием на весь комплекс ее свойств. Эти элементы обеспечивают одновременно глубокое раскисле ние, рафинирование, микролегирование и модифицирование. При этом резко снижается содержание серы и неметаллических включени Кроме того, включения перераспределяются В металле более равномерным фоном, приобретают глобулярную форму и очищаются границы зерен стали, что повышает коррозионную стойкость стали. Оптимальные содержания определяются пределами 0,005-0,05% кальция и 0,005-0,08%. Меньшие их содержания не обеспечивают благоприятных изменений в структуре стали и соответственно ее свойствах. Большие содержания, свыше верхнего предела, по причине их высокой раскислительной способности вызывает образование чрезмерного количества включений, которые в этом случае целыми колониями сосредотачиваются на границах зерен и резко снижают свойства стали. Для определения оптимального состава разрабатываемой стали проводятся опытные плавки и исследуется ее коррозионная стойкость, литейные и механические свойства в зависимости от различного содержания компонентов. Металл выплавляют в 160 кг индукционной печи методом переплава. При фракционной разливке сталь обрабатывают добавками 0,1-0,5 вес.% лигатуры, содержашей кальций, РЗМ, алюминий, титан и никель. В табл. 1 приведен химический состав опытш,1х сталей; в табл. 2 - физико-химические свойства. Таблица 1 Примечание: Из сталей опытных составов, залитых в формы, изготавливались образцы для мехаиических испытаний и на коррозионную стойкость в морской воде. Жидкотекучесть и тре щиноустойчивость отливок фиксируют с помощью вакуумного всасывания и кольцевой пробы. Таким образом, предлагаемая мартенситная литейная сталь составов № 2-6 превосходит известную сталь 10Х14НДЛ аналогичного класса по всему комплексу исследуемых свойств, которые определяют качество и долговечность отливок. Сталь составов № 7 и 8 практически неприемлема, так как по свойствам она находится на уровне известной стали. Это позволяет определить, что предлагаемая сталь № 2-6 имеет оптимальный химический состав и рекомендуется для промышленного применения. Область использова1шя предлагаемой сталиотливки, работающей в морской воде (гребные винты и др), как заменитель известной стали 10Х14НДЛ, а также стали марок 15X1ЗЛ и 20Х13Л, которых она превосходи по основным свойствам. Технология получения стали не отличается от нзвестной стали 10Х14НДЛ, не требует до полнительных технических решений и устТаблица 2 Термическая обработка образцов из опытных составов включает закалку при 1100° С с охлаждением на воздухе и отпуос нри 660-670° С с охлаждением на воздухе. ройств. Некоторое отличие заключается в модифицировании стали при вьшуске из плавильного агрегата комплексной бикремнистой лигатуры, содержащей кальций, РЗМ, алюминий, титан и никель. Фор мула изобретения Литейная сталь, содержащая углерод,кремний, марганец, хром, никель, медь и железо, о тличающаяся тем, что, с целью повышения комплекса литейных и механических свойств, коррозионной стойкости в морской воде, она дополнительно содержит алюминий, титан, кальций и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес.%: Углерод 0,03-0,1 0,2-0,4 Кремний 0.3-0,6 Марганец 13,5-15 1,2-1,6 Никель 1,2-1,6 0,01-0,05 Алюминий 0,01-0,08 Титан 0,005-0,05 Кальций 7 Редкоземельные металлы0,005-0,08 ЖелезоОстальное 908926 8 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. ГОСТ 2176-77. Сталь 10Х14НДЛ.