Литейная сталь

 

ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ, содержащаяуглерод , кремний, марганец, ванадий, азот, бор, редкоземельные металлы, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств, работы распространения трещины и свариваемости, она дополнительно содержит алюминий.и кальций при следующем соотношении компонентов, вес.%: о;51-0,59 Углерод 0,2-0,80 Кремний 0,3-.1,5, Марганец 0,04-0,15 Ванадий 0,008-0,03 Азот 0,004-0,006 Бор Редкоземельные металлы 0,001-0,0018 Кальций 0,004-0,007 0,01-0,03 Алюминий Остальное Железо при условии, что отношение ванадия § к азоту равно 4:1, отношение ванадия к алюминию равно 5:1.

09) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК

3 5В С 22 С 38./12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

И ABTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3406733/22-02 (22) 01.03..82 (46) 07.07.83. Бюл. В 25 (72)l0.3.Бабаскин, E.Ã.Àôòàíäèëÿíö, В.H..Купыро, Б.Ш.Танкелевич, В.A.КУчумов и В.Й.Костяков

53) 669.14.018.2-194(088.8)

° ° ° ° °

56) 1. Авторское свидетельство СССР .

В 582325, кл. С 22 С .38/46,1977.

2..Авторское свидетельство СССР

9 644864, кл. С 22 С 38/14, 1979. (54)(57) ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ, содержащаяуглерод, кремний, марганец, ванадий, азот, бор, редкоземельные металлы, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств, работы распространения трещины и свариваемости, она дополнительно содержит алюминий.и кальций при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 0;51-0,59

Кремний 0,2-0,80

Марганец 0,3-.1,5

Ванадий 0,04-0,15

Азот О, 008-0, 03

Бор 0,004-0,006

Редкоземельные металлы 0,001-0,0018

Кальций 0,004-0,007

Алюминий О 01-0,03 железо . . Остальное при условии, что отношение ванадия к азоту равно 4г1, отношение ванадия g и алюминию равно 5:1.

1 1

1027268

30

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к литейным сталям для отливок, получаемых методом точного литья

Известна литейная сталь (1 ), содержащая, вес.%e

Углерод О;12-0,16

Кремний 0.2-0.5

Марганец 1.2-1.7

Хром 0.05-0,8

Никель 0,05-0.8

Медь 0,05-0.8

Алюминий 0.01-0. 05

Азот 0.01-0.02

Ванадий 0,02-0,08

Железо Остальное

Недостатком стали являются низкие механические свойства и работа рас. пространения трещины, а также неудовлетворительная свариваемость. 20

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является литейная сталь P2 g, содержащая, вес.Ъг Углерод 0,36-0,5

Кремний 0,2-1

Марганец 0,45-1

Бор 0,001-0,05

Титан 0,01-0,06 . Ванадий 0,02-0,24

Азы 0,005-0,014

Редкоземель-. ные металлы 0,001-0,01

Магний . 0,001-0,03

Железо Остальное

Недостатком известной стали являются низкие механические свойства, работа распространения трещины и свариваемость.

Целью изобретения является повышение механических свойств, работы распространения трещины и свариваемости

Цель достигается тем, что литей- . ная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, ванадий, азот, бор, 45 редкоземельные металлы, железо, дополнительно содержит .алюминий и кальций при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Углерод 0,51-0,59 50

Кремний . . 0,20-0,80

Марганец 0,3-1i 5

ВанадиЯ 0,04-0,15

Азот 0,008-0, 03

Бор 0,004-0,006

Редкоземельные металлы 0,001-0,0018

Кальций 0,004-0,007

Алюминий О, 01-0, 03

Железо Остальное

60 при условии, что отношение ванадия к азоту и ванадия к алюминию должно быть соответственно 4:1 и 5г1.

Для эффективного повышения прочностных свойств работы распространения трещины и свариваемости необходимо, чтобы отношение ванадия азоту и ванадия к алюминию составляло 4:1 и 5:1. Введение ванадия и азота в сталь в отношении, близком к стехиометрическому,.т.е..4:1 и

5г1, позволяет получить дисперсные нитриды ванадия, которые оказывают благоприятное влияние на измельчение первичной и вторичной структуры, упрочняют сталь за счет блокирования движения дисЛокации и микротрещин и в то же время не являются центрами зарождения микротрещин.

Содержание ванадия и азота в отношении, меньшем чем 4:1, дает незначительное количество нитридов ванадия, которые оказывают недостаточно эффективное влияние на диспергирование первичной и вторичной структур.

Содержание ванадия и азота в отношении, большем, чем 5:1, приводит к образованию грубых включений нитридов и карбонитридов ванадия, которые оказывают отрицательное влияние на трещиноустойчивость стали при сварке, поскольку припятствуют процессу скольжения в интервале горячеломкости, и являются концентраторами напряжений °

Содержание ванадия и алюминия в стали в отношении 4:1 и Ь:1 обусловлено тем, что при таком отношении ванадия и алюминия при охлаждении после эатвердевания в стали реализуются термодинамические усло» вия образования дисперсных нитридов .ванадия, а не грубых включений нитридов алюминия, которые оказывают отрицательное влияние на свариваемость стали.

Содержание ванадия и алюминия в стали в соотношении, меньшем чем

4:1, приводит к образованию нитридов алюминия. Содержание ванадия и алюминия в стали в соотношении, большем чем 5:1, приводит к образованию грубых включений. нитридов и карбонитридов ванадия, которые оказывают отрицательное влияние на механические свойства и трещиноустойчивость ста- < ли при сварке.

В индукционной печи МГП-102 были выплавлены известные стали с граничными значениями легирования (плавки 1-3) стали предлагаемого состава (плавки 4-6) и сталь с химическим составом, выходящим эа заявляемые пределы (плавки 7 и 8).

Химический состав сталей представлен в табл. 1.

Ф.о х

М а-4 I

I с(1

И 1

М I

)„ I

aO I

I й(1

I ч I

I

1!

I.1

I

1

I

I! с

1 с

I с

РЪ

Ю с

Ю.

1 !

l

I

1

I

1 I

I

1 !

3

1

I !

I

I

1 1

I

Ю

Са с

Са

00 -4 ь

Ю с

Ю аА

Ю ь

Са с о Р т4 о. о с

Са

4Ч о

Са с

Са

%.4

Ю

Ю с

% 4 о с ь. c(a

Са

Ю с

Ю .ь о с

° Ф

Ю

Са с

0Ъ

4-4 са о. с

4Л о

Ю с

Са

EO ь о с ь

Ю

Ю

Ю с Ю

ЧР о

Са с

Ю т4 ь са с

Са

I (1

I.

1

1

I

I !

I

1

1

I

1

I

3

I

I

I

I

I

1

1 !

I ..

I

00 ь о с

Г Ъ

Ю с о

4Л

Ю с

4Ч

Са с о

Са с

Ю цЪ

Са

Ю с о аА

4Ч

Ю с

СЧ а

%4 Ю 4 о о с с о о аА

4 Ъ о с

44Ъ

Са о с

Са

Ю.

С о л

Са о с о

4с)

ОЪ

Са с

Са

)с

%-4 с

4 Ъ о с са

СЧ

Са с

4 Ъ! с с о

44Ъ

° Ф с

Са

)с с с-4

Са

4Ч с

Ю

Ф 4 с

Ю

Ch с о

Са

CV с ь

4 с

Ю с

Са

4Ч с ь

Ю с 4 Ф 4

4)Ъ с

Са

Ю

an с

Са аА с

Ю аА аА с

ОЪ аА с о

° Ф

° Ф с

Ю

С Ъ с

Ю с ° ) о

1

1

l

I

1 I

1 I

1 I

1 1"

1 1

1 1

I 1

1 ° 44 1

1 44- I

I I

1 I

1 — — 4

1!

I Зс 1

1 Лй 1

1 1 - -(I I!

1! 4)» — М

I I

1 I

I I

I Е 1

I Fl I

Р4 I

I 1

1- — 4

I 1

) 1

I 3

I 1

I е дс)о !

° 1 1

И (— 3.91 !

44(I 1

1 1 с

33 1 1

М1ю1

o (1 I

1 N(!

) I

С(1 I

O l

3» — 3

1 1

В 1. 1

I и I I о !

I М I

Π3 — — 44

1 Х I I

1 1 1

I . Ф 1 I

1 К I 1

1 . З I I с((о

I 331 I

I Ch

I Ф I I

I Ц I I

О(u ) (1

1 с (Z

1 1 I

1 I 1

1 Г 1

I l 1

1 1

1 I . I

1 1 1

t 1 — I.I an !.3 I I

1 t 1

I 1 — -1

I I 1

1 1

1 1 !

1 1 1

1 1 I

1 144 1

1 I 1!.— =4!

1 I

I C I

I Х 1

I Ф% 1

I <б 1

Д 1

Д I

v о а"4 Ф. о о . о с с о о -4 . Ю о о с. - с о о с4 Ф ю о о о с с о о

1027268

cl а Ю .о о с. с о. о Ф

4Ч. О с с о о

О 4Ъ с с о

I 1 с! 1

4Ч о о о о с с о о о ю

° 4 т4 с о о

43\ аА с с о о о

aA . Ф с с о о

1027268

Механические свойства, работа

5 распространения трещины после нормализации от 1000 С, а также свариваемость сталей приведены в табл. 2.

Таблица 2

Показатель сопротивления образованию трещин

Плавка

Механические свойства сталей

Работа распространения трещин, кгс.м/см2

8 т р и

2 кгс/мм кгс/мм Ф Ъ кгс м/с

46 15 39

4,8

1,0

О, 1.0

49 . 14 24

3,8

1,2

0,80

51 13 27

4,0

0,90

120

92 17,8 30

5,0

3,0

О., 035

125

94 15 25

4,0

2,5

0,040

96 14 28- 4,5

130

2, 5

0,045

42 10 18

3,0

1,2

- 0, 0.7

4 8 1 1 1 7 2, 5 .

1 0 0

0,08

1,0

Результаты испытаний показывают, что механические свойства предлагае- мой стали выше, чем у известной на 45

30-40%,.работа распространения трещины увеличивается в 2-3 раза, а свариваемость улучшается в 2-3 раза.

Составитель Л.Суяэова

Техред Л Пекарь Корректор О. Билак

Редактор В.Данко

Заказ 4678/31 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Механические свойства сталей определяли по стандартным методикам.

Работу распространения трещины определяли путем записи диаграммы разрушения стали при динамической нагрузке. Свариваемость стали определяли на пробе Инадта-Фиско. 3а показатель сопротивления образованию трещин при сварке принимали отношения длины продольной трещины к длине сварного шва.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемой стали в условиях производства Ижевского механического. завода по предварительным расчетам составит 235 тыс.руб. в год.