Сталь Советский патент 1987 года по МПК C22C38/46 

со ее со

00

1 Изобретение относится к металлу гии, конкретнее к конструкционным низкоуглеродистым сталям, применяе мым для изготовления корпусов судо и конструкций морских технических сооружений, к которым предъявляются высокие требования: они должны сочетать высокий уровень механичес ких свойств с удовлетворительной свариваемостью, коррозионной стойкостью и относительно низкой стоимостью. Известна сталь, содержащая мае 0,3 Углерод 0,08 - 0,8 Кремний 0,5 - 2,0 Марганец Никель Фосфор Алюминий 0,005 - 0,0 Кальций iO,04 Ниобий 0,1 Ванадий ,15 Молибден Железо Остальное Приведенная сталь имеет недоста точную прочность о Наиболее близкой к описываемой по технической сущности и достигае мому результату является сталь, со держащая, мас.%: Углерод0,11-0,15 Кремний0,2 - 0,4 МарганецО, 8 - 1,05 Молибден0,55 - 0,65 Медь0,6 - 0,8 Вольфрам0,15 - 0,40 Ванадий0,02 - 0,05 №1кель1,4 - 2,0 Хром0,75 - 0,95 Алюминий0,02 - 0,05 Церий 0,01 - 0,03 ЖелезоОстальное Известная сталь после закалки и ВЫСОКОГО отпуска обеспечивает след ющие механические свойства: 5-50 55-1 Толщина листа, мм Временное сопротивление, кгс/мм Предел текучести, кгс/мм Относительное сужение, % Относительное удлинение, % Работа удара образец с острым надрезом вдоль проката, кгСМ при -60°С Эта сталь хорошо сваривается, имеет удовлетворительную ударную вязкость и nifiacTH4HocTbo Однако дпя сварки известной стали в толщинах до 100 мм (при указанном составе компонентов во избежание трещинообразования) требуется высокий предварительный подогрев (400°С), что усложняет и удорожа- -. ет технологию изготовления конструкций. Проблема может быть решена применением аустенитных сварочных материалов, что невыгодно экономически. Содержание серы и фосфора в известной стали не оговорено и при содержании серы и фосфора (до 0,03% каждого} в сварных соединениях могут возникать трещины и слоистые разрывы, а сама сталь подвержена отпускной хрупкости. Целью изобретения является повьшение сопротивляемости слоистым разрушениям, свариваемости и стойкости против коррозионно-механических разрушений., Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель, молибден, .алюминий, ванадий и железо, дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонен тов, мас,%: Углерод 0,08 - 0,13 Кремний 0,20 - 0,40 Марганец 0,45 - 0,75 1,05 - 1,30 0,20 - 0,65 Никель 1,05 - 2,20 Молибден 0,10 - 0,18 Алюминий 0,01 - 0,06 Ванадий 0,01 - 0,03 Кальций 0,005 - 0,050 Железо Остальное Суммарное содержание меди и никеля составляет 1,70 - 2,40%, В качестве примесей сталь может содержать, мас„%: Фосфор0,005 - 0,015 Сера0,003 - 0,010 За счет снижения содержания углерода и марганца улучшается свариваемость стали и сварка может быть обеспечена или без подогрева, или с незначительным подогревом в листах

3 933787 ,

толщиной до 100 мм низколегированны- Это подтверждается расчетом по форт ми сварочными материалами без угро- муле Международного института сварзы возникновения холодных трепщн. ки

Si Мп Сг -Ni No V Си t Н с 30 20 20 60 25 То 20 600 60

СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель, молибден, алюминий, ванадий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения сопротивляемости слоистым разрушениям, свариваемости, стойкости против коррозионно-механических разрушений, она дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, масо%: 0,08-0,13 Углерод 0,20-0,40 Кремний 0,45-0,75 Марганец 1,05-1,30 Хром 0,20-0,65 Медь 1,05-2,20 Никель 0,10-0,18 Молибден 0,01-0,06 Алюминий 0,01-0,03 Ванадий 0,005-0,050 i Кальций Остальное Железо (Л

где Pg - параметр трещинообразования; t - толщина листа, мм (принимает 100); Н - содержание-водорода, см /100

г (принимает 1,0)в Для известной стали Р. при содержании компонентов на верхнем и нижнем уровнях равняется 0,470 - 0,571, а для предлагаемой - 0,387 - 0,500.

Используя параметр трещинообразования, по формуле Т Pg 1440 - 392 определяем требуемую температуру предварительного подогрева, которая для известной стали получается равной 280 - 430С, а для предлагаемой 165 - 300°С.

В та6л.1 приведен химический состав стали, мас,%.

Т а б л и ц а I

Количество волокна в изломе при во всех случаях 400%.

Относительное сужение на разрывных образцах, вырезанных в направлении толщины листа (зет-направлении) , является величиной характеризукяцей .сопротивляемость стали слоистому разрыву. По зарубежным данным при велинине относительного сужения в зет59,7-60,670,4-72,024,2-23,6

61,2-60,373,6-70,922,8-23,7

56,2-59,171,7-74,023,8-24,8

55-5067-6323-24

40 54-52 65-63 24-23

5052-5264-6354-24

7052-5 Г65-6426-28

10051-5265-6423-22

Извест58,3-60, 68,1-70,3 11,4-17,7 ная 00раэцы с острым надрезом (тип П по ГОСТ 9454-78).

6

933787 Продолжение табл.1

направлении более 30% сварные соеди, нения из стали гарантированы от слоистцх разрывов.

Слитки, полученные из плавки 5 прокатывают на полногабаритшге листы толщиной 30 - 100 мм,

Табл,2 представляет механические свойства, полученные на этих листах после закалки и отпуска,

Таблиц в2

66,3-65,8 65,4-66,8 68,7-68,7 63-68 .

64-63 70-70

64-63 69-64

7933787

В табл.З дана оценка свариваемости стали.

ТаблицаЗ В табл.4 дана оценка сопротивляемости слоистому разрыву на пробах типа окно (ввариваемая карточка 25150-150),. Таблица 4 50

8 Продолжение табл. 4 20 3U 35 Как видно из приведенных данных, описываемая сталь имеет сопротивляемость хрупким разрушениям при пониженных температурах более высокую, чем известная, Прокаливаемость огмсываемой стали, которая для всех судостроительных сталей характеризуется наличием волокнистой составляющей в изломе, после испытания при 20°С обеспечивается во всех, толщинах и при всех соотнсяпекиях компонентов, Для .оценки сопротивляемости стали коррозионно-мехаиическим разрушениям проводят испытания предлагаемой и известной сталей, Образцы представляют собой пластинки размером 5-50-100, По центру пластинки, вдоль продольной оси с одной стороны, низколегированным сварочным электродом марки 48H-II диаметром 5 мм наносят за один проход валик высотой 4 мм и длиной 70 80 мм, что имитирует сварочныр1 цикл. Для моделирования условий сварки плиты толщиной 70 мм используют медный водоохлаждаемый шаблон. Исследования микроструктур зоны термического влияния, полученной по такой методике на пластинках и на натурных листах, показывают их идентичность. После нанесения наплавки образцы подвергают воздействию коррозионной среды по ускоренной методике (испытания в кипящем растворе 50% NH4N05 и при температуре кипения 108 С), . ,. - За характеристику коррозионной стойкости принимают время до появления трещин, зарождаются в зоне термического влияния.

9933787

Таблица 5 представляет получен- ные результаты

4900 4200 4560 4750 3940 4420

3780 Из таблицы следует, что предлагаемая сталь и ее сварные соединения имеют бЬлее высокую сопротивляемость 25 коррозионно-механическим разрушениям, чем известная.

10

Таблица 5

2630

3260 Сварку ручную низколегированными электродами марки 48Н-11 выполняют при погонной энергии 42 кдж Содержание диффузионного водорода в наплавленном металле 2,3 г.