Мартенситностареющая сталь

 

МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩАЯ СТАЛЬ, содержащ 1я углерод, никель, молибден, алюминий, железо, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения предела прочности, предела текучести и ударной вязкости, она дсяюлнительно содеЕшст марганец, ньооий, иттрий, .гафний при следукщем соотношении компонентов , вес.%1 Углерод ft,«01-0,10 Никель2-4 Молибден2-4 Алюминий Of5-i,5 Марганец5-7 Ниобий0,3-0,5 Иттрий 0,005 -0,12 . Гафний 0,005-0,10 Железо Остальное

,SU„„392 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ уббудАРственный ксмитет сссР

Вб ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21)3370165/22-02 (22)25.12.81 (46)07.05.83. Бюи. 9 17 (72)Л. Д. Иванова, Е. И. Пряхин, О. Н. Магницкий, Б. Б. Гуляев, Е. В. Голубенцева и В. Д. Нестеренко. (53).669.14.018.2-194(088.8) (56)1. Авторокое свидетельство СССР

М 427092, кл. С 22 С 38/14, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

В 406947, кл, С 22 С 38/16, 1974. (54) (57) ИАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, никель, молибден, алюминий, железо, о т л и ч а ю к1 ая с я тем, что, с целью повышения предела ирочности, предела текучести и ударной вязкости, оиа дополнительно содеркит марганец, ниобий, иттрий, гафний при следующеи соотиоыеннн компонентов, вес.Ъ

Углерод О- @01-0,10

Никель .2- 4

Иолибден 24

Алюминий 0,5-1,5

Марганец 5-7

Ниобий 0,3-0,5 йттрий Ог005 .-0 12

Гафний 0,005-0 10

Железо Остальное

1016392

0,03

1О

Эта сталь после старения обеспечивает: 55

Предел прочности, @re/ Ð 175

Предел текучести; кгс/ми 167

Относительное удлинение,% 8

Относительное сужение,%

Ударную вязкость кгсм/см 4,5

65

Изобретение относится к металлургии, а именно к изысканию мартенситностареющей стали с высокои .прочностью, пределом текучести и ударной вязкостью в сочетании с высокой пластичностью.

«! с

Известна мартенситностареющая сталь 1 j, имеющая химический состав, вес.%:

Углерод Не более

Никель 12-18

Вольфрам 8-13

Молибден 0,1-3,0

Титан 0,5-1,2

Железо Остальное

Примеси: 15

Алюминий до 0,1

Марганец до 0,1

Сера до 0,01

Фосфор до 0,01

Эта сталь после термической обработки обеспечивает:

Предел прочности, кгс/мм 173-180

Предел текучести, кгс/мм 170-176

Относительное удлинение,% 9,0-10 5

Относительное сужение,% 51-56

Ударную вязкость при

20 (, кгсм/см 5,8-6,4

Недостатком данной стали является недостаточно высокий уровень предела прочности и предела текучести.

Кроме того, в своем составе сталь содержит большие количества дорогих и дефицитных элементов (никель, вольфрам), что существенно ограничивает возможности ее широкого использования.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является мартенситностареющая сталь P2g, содержащая следующие компоненты, вес.% °

Углерод Не более 0,05

Никель 8-12

Молибден 1,0-3,5

Титан 0,9-1 5

Алюминий 0,4-1,0 50

Медь 1,0-2, 5

Ванадий 0,1-2,5

Железо Остальное.известная сталь имеет низкий уро- вень значений предела прочности, предела текучести и ударной вязкости, что существенно ограничивает возможность ее использования при изготовлении деталей„ работающих в условиях динамических нагрузок.

Целью изобретения является повышение предела текучести и ударной вязкости стали.

Эта цель достигается тем, что мертенситностареющая сталь, содержащая углерод, никель, молибден, алюминий, железо, дополнительно содержит марганец, ниобий, иттрий, гафний при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 0,001-0,10

Марганец 5-7

Никель 2-4

Молибден 2-4

Алюминий 0,5-1,5

Ниобий 0,3-0,5

Иттрий 0,005-0,12

Гафний 0,005-0,10

Железо Остальное

1

Введение марганца в количестве

5-7% позволило получить высокий уровень предела прочности за счет упрочнения твердого раствора и упрочнения, связанного с образованием мартенсита.

Кроме того, марганец служит за- . менителем дорогого никеля и позволяет значительно сократить количество последнего.

Ниобий и гафний способствуют .иэмельчению зерна, образованию частиц упрочняющих фаз, повышают устойчивость стали против раэупрочнения при старении. Обеспечение высоких значений ударной вязкости и пластичности достигается за счет микролегирования стали иттрием.

Иттрий способствует более равномерному распределению карбидов и нитридов в теле и по границам зерна, что положительно влияет на пластичность и вязкость стали.

Предлагаемую сталь выплавляли: в открытой индукционной печи емко- стью 60 кг с основной футеровкой.

Плавки проводили с использованием в качестве шихты технически чистого железа. Никель, марганец, молибден, алюминий, гафний вводили в чистом виде. Ниобий вводили в виде ферросплава, иттрий - в виде лигатуры.

Механические свойства определялись на заготовках, вырезанных из пробных брусков.

После термической обработки по режимуг гомогенизация при 1000 С, закалка с 800 С, старение при 520 С в течение 5 ч сталь обеспечивает уровень механических свойств, представленный в таблице.

1016392

3

I

I

I

1

I

1 !

CO О% ъ Ф

lA %A

1

1 .1

1

1

1

I

1.

1

I

l

%О

C)

% о

CA

%О с

4%Ъ

М М

%О %О

О О

Ъ М

Ф 0%

% Ъ Г Ъ

% ф

4%Ъ

%O - 4%3

О ° ь

° ч . °

° 4% %Ф

4%4 .

М

Cf%

%Ф о

° Ь о.% 4

C) % о

%-4М

М %

CO ф

43 с

%О I

I М

I

I I

1

1

I

3% 3

4 „!

О" 1

I

I

1

43 3

-1

1

I о о Ь

%О Ю

CO C0

%4 %4

Cl

%О

CO

% 4 о

М

4%4 ф

ФЧ

I I 34

I I

° .4

CO

%4 ь

Ь о

Cf%

%-4

Cl

%О ф

%4Ъ О

° о %

ОЪ О

CO Ch ч

3

3.

1

1

О 1

C%.

-4

3 н ом

CA о о

4Ь о

I

I

I

443 о

Ъ о

C) %" 4 .

Cl. 4(Ъ. ф

Cl о о

ЪО

Ф

Ъо о

43

%.4

°

Ю цЪ

tA

Cl

° Ф

Cl

4%3

5Ь

С Ъ

4%3

Cl

4"Ъ

Ю Ф

О ъ ъ,Я

Ф %4

1 .3

I

1

I

I . (1

I .3

1

x 1

1 с

X 1

Cl с

%О

I .3 о

О

9 иЪ

III ClI O а и о (4 о

CIl !

0 М

6) CO

М Й

% °

Cl

C)

Ю

C) iA о

% ь о

C) I

1 о

1 Х

1 ICI

I 43 ! Ц

3 И

1 1

ЦФ М

1 034 сО ! (3 <6 3

f (43! C43. 1

o, 1 43 1

1 30 1 Х (Н! а O„

1O 1 . !."

C 1 М (О(В О ! o!

Э

Э бР

Х (о!

1 Э

3g I I.

1 М

I 431 1

1 Х(! 9 1 1 1

1 3

1-4- .. б

1 I

1 I

1 ч- 1

4

I

1 )

I 1

I (— —

1.. ° .Л (o а

1 IO I ! l О

Is i ! о!

1(43.О I

I L 1 1

1 (1 О: .1 Ccl 1

1 Ф 1

I Х(l1 В!

I%I o

1 a!

Э ) 1

I % ь-. (о! ! (.3 — I.а о

4%3 %4

CO CO

%4 -т4 о о в Ь . а ° ъ (3 ф 40 ф ч

I l

I

I.

I

I

1

1

I I

I I

I

I

I

I ..

I 1

1

I (1,!

1

I

I

I

1

l

l

1

1 !

1

I

3

l

3

1

I

1

I

I

4«4 1

1 т4 ъ

4%4

1 ,„;о

1 о + .!

Cf% lA I с °

Ю %4

1 о.„, с

%-4 I . 1

1 о

1016392 составитель Л. Суяэова

Техред Т. Иаточка

Корректор M. Демчик

Редактор Л. Гратилло

Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж«35, Раушская наб.,- д. 4/5

Заказ 3324/28 филиал ППП "Патент", r.. Ужгород, ул. Проектная, 4

Результаты изучения механических свойств предлагаемой стали показали ее преимущество по характеристикам предела прочности, .предела текучести и ударной вязкости при сохранении высоких значений пластичности по срав-5 нению с известной сталью.

Благодаря высокому комплексу прочностных, пластических свойств и ударной вязкости, предлагаемая сталь может быть использована в изделиях 10 новой техники при изготовлении высоконагруженных деталей сложной конфигурации, а также деталей, подвергающихся динамической нагрузке.

Применение стали-позволит снизить l5 вес отливок в 1,2-1,4 раза за счет повщшения предела прочности, предела текучести и ударной вязкости. Годовой выпуск стального литья иэ стали составит на предприятии не менее 500 т.

Для изготовления такого количества стальных отливок иэ известной стали потребуется 600 т литья.

Стоимость одной тонны стального литья из известной стали в зависимости от сложности конфигурации и веса отливок составляет в среднем

1100 руб. Стоимость одной тонны аналогичного.литья из предлагаемой стали составит 1150 руб.

Годовой экономический эффект от применения предлагаемой стали составит 600 х 1100 - 50х1150=85000 руб.

Экономия íà одну тонну литья составит 85 руб.