Литейная конструкционная сталь

 

ЛИТЕЙНАЯ КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, церий, бор. азот и железо, отличающаяся тем, что, с целью повьшения прочностных свойств и ударной вязкости при температуре минус 60 С, она дополнительно содержит цирконий, ниобий, магний и кальций при следующем соотношении компонентов, мае.%: 0,15-0,20 Углерод 1,6-1,8 Кремний 1,5-1,8 Марганец 1,2-1,6 Хром 0,1-0,2 Ванадий 0,05-0,1 Церий 0,003-0,005 Бор 0,008-0,02 Азот 0,05-0,1 Цирконий 0,08-0,15 Ниобий 0,008-0,015 Магний 0,03-0,08 Кальций Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1 9) ((1) 4(5(1 С 22 С 38/32 38/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; ц

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3669522/22-02. (22) 02.12.83 (46) 23.04.85. Бюл. N 15 (72) С.А.Степанов, Б.Б.Гуляев, В.И.Лозбинева и Е.М.Гончарова (7 1) Ленинградский ордена Октярьской

Революции и ордена Трудового Красного

Знамени инженерно-строительный институт (53? 669. 15-194 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 187313, кл. С 22 С 38/28, опублик.

1963.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 7 11150, кл. С 22 С 38/32, опублик. 1978. (54) (57) ЛИТЕЙНАЯ КОНСТРУКЦИОННАЯ

CTAJlh, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, церий, бор, азот и железо, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения прочностных свойств и ударной вязо кости при температуре минус 60 С, она дополнительно содержит цирконий, ниобий, магний и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Углерод О, 15-0,20

Кремний 1,6-1,8

Марганец 1, 5-1,8

Хром 1,2-1,6

Ванадий 0,1-0,2

Церий 0,05-0, 1

Бор 0,003-0 005

Азот 0,008-0,02

Цирконий 0,05-0, 1

Ниобий 0,08-0, 15

Магний О, 008-0, 015

Кальций 0,03-0,08

Лелезо Остальное

1151586

Изобретение относится к меtBJIJIvp гии сплавал, конкретно к созданию сплава на основе железа, содержащего различные легирующие добавки, используемого для литья тяжелонагруженных деталей, подвергаемых ударному воздействию.

В металлургии известны высокопрочные литейные конструкционные стали, например, сталь 12ДГН1МДЛ, сталь

t0

15ДГН2ФЛ и другие. Однако данные стали содержат в своем составе дорогостоящие, дефицитные, стратегические материалы, такие как никель, медь, вольфрам, молибден. Существующие литейные марки стали, не содержащие в своем составе хотя бы части этих элементов, из-эа недостаточной прочности и особенно пластичности и вязкости не могут ыть использованы для высоконагруженных деталей и особенно при низких температурах, например в условиях крайнего Севера.

Известна сталь (11, содержащая, мас. А :

Углерод О, 1?-О, 18

Марганец 1,0 — 1,4

Ванадий 0,1-0,2

Молибден 0,4 — О,б

Церий О, 15-0, 20

Кремний 0,2-0,4

Хром 1,2-1,6

Вольфрам 0,2-0,4

Селен О, 02-0, 03

Железо Остальное 35

Этот состав после соответствующей оптимальной термической обработки о (нормалиэации при 940-960 С и отпуска о при 550 С) обеспечивает следующие механические свойства: предел проч- 40 ности 100 кгс/мм (1000 мП); предел текучести 75 кгс/мм (750 мП); относительное удлинение 14Х; ударная о вязкос г при +20 С вЂ” 6,5 кгсм/см2 о

9 при -40 C — 3,0 кгсм/см, 45

Однако указанная сталь имеет ограниченное применение, так как не может быть использована для получения литых тяжелонагруженных деталей, подвергающихся ударному воздействию 50 при низких температурах в условиях крайнего Севера и районах БАМа. Кроме того, известная сталь содержит в своем составе дорогие, дефицитные, стратегические материалы, такие как 55 вольфрам и молибден.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому положител» номъ э*фi:кту я RJIR

r тся литейная констpvкiгиoнцaя сталь ? следующего химического состава, (° 1 маг. I-,:

У;дород О, 1-0, 24

Кремний 0,17-0,5

Марганец

Хром 0,5 — 2,0

Ванадий О, 02-0, 2

Церий 0,001-0,008

Гор 0,001-0,006

Азот 0,005-0,03

Железо Остальное

Недостатками известной стали являются низкие прочностные свойства и ударная вязкость при температуре о минус 60 С.

Целью иэобрегения является поныв шение прочностных свойств и ударной о вязкости цри температуре минус 60 С.

Указанная цель достигается тем, что литейная конструкционная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, церий, 6пр, азот и железо, дополнительно содержит цирконий, ниобий, магний и кальций цри следующем соотношении компонентов мас,X. :

Углерод О, 15-0,20

Кремний 1, 6-1,8

Марганец 1,5-1,8

Хром 1, 2-1,6

Ванадий О, 1-0,2

Иерий О, 05-0, 1

Бор 0,003-0,005

Азот 0,008-0,02

Цирконий 0,05-0,1

Ниобий 0,08-0,15

Магний 0,008-09015

Кальций 0,03-0,08 .Железо Остальное

В изобретении применено легирование литейных марок стали цирконием и ниобием, что позволяет значительно повысить ее прочностные характеристики (до 20-25X). Кроме того, введенные дополнительные легирующие элементы, такие как азот, цирконий, ниобий, магний и кальций в совокупности с железом, углеродом, кремнием, марганцем, хромом, ванадием, церием и бором при их новом соотношении позволяет не только повысить значительно прочность стали, но и значительно увеличить ударную вязкость при отрицательных температурах. Кроме того, сталь не требует после сварки

1151 повторной термообработки и может быть использована для изготовления литых тяжелонагруженных деталей, работающих в температурных условиях

Сибири и крайнего Севера. 5

Химический состав предлагаемой и известной сталей приведен в табл. 1, а свойства — в табл. 2.

Из анализа табл. 2 видно, что по прочностным характеристикам пред- 10 лагаемая сталь на 457. выше известной, что позволяет повысить конструктивную прочность изделий и снизить вес конструкции на 303. По пластическим характеристикам н ударной вязкости при нормальной температуре обе стали находятся на одном уровне.

Однако ударная вязкость при температуре -60 С разработанной стали в 2 раза выше известной стали. Для Zp

IloBbmIpHHH прочностных характеристик

586 4 сталь дополнительно содержит Nb и Zz и повьппенное количество: Si. Введения

Мр и Са позволяет значительно понизить порог хладоломкости стали. Так при температуре -60 С ударная вязо кость предлагаемой стали в 2 раза вьппе ударной вязкости известной стали.

Применение разработанной стали позволяет повысить конструктивную прочность до 20-257 и снизить вес конструкций до 207. Изготовленные из предлагаемой стали изделия и машины могут работать в условиях крайнего Севера. Изобретение дает экономический эффект 70-75 руб на 1 т годного литья. Стоимость 1 т годного литья из известной стали составляет 280300 руб. Стоимость разработанной стали 310 руб. за 1 т.

1151586

>4> с0 х

>44

III

K !

" 1 1 и о о

I

М 0 00 0 с!

О О О О О

В л л Ю л

О О O О О !

О0

4 1 о о л с4» > ОЭ 00 о

o o о о

° л л

o o o o

С> л о

"> CO

o o л

o o о

Q0

Ю л ю о

1 ° о х

Ж >!0 о

00 и

Ю

o o л

o o с 4 с4

Ю Ю л Ю

o o м ф

o o о о

Ю л о о

»> CO

o o л

o o

>У>

C) Ю о о о

С> л о

>4Ъ O О\ OO с4 с4 Ю

° л л л

o o o o

Е о с

00 л С> л Ф °

o o

С> л с 4 с 4 л со ю сЧ 4 л л Ф л в л о

>с> м л

40 л с4 сО л о

С> с4 л о

СО

С> сс> л о

> "> л

О сч м - о

1 с>4

1 >44

Д

1 " — 3

1 о а я

1 с!1

> с!4 \

С0

1 1 а

>!I 0J х

> — — 4

X а Я х х

Ц

4 0 а

IQ с>1

v о и о

О Со

Ф л

o o

С>

>с> сс> л о о

»»>> с с

o o л в о с

>О

С>

Ю

Ю

С>

С4

Ю о с

>Г>

Ос>

o o л л о о!

40 о о о о а е о о

CO оо

o o о о

I с4

О с4 л л о о

1 л л о о

С4

С>

С>

1 !

I о>

Qj д

;О:: !44 X

1151586

Т а б л и ц а 2

Механические свойства иреллагаем-й стали после термообработки (нормализации и высокого отпуска) Характеристики

3 4 5 Ь

Предел прочности, кгсlмм (МПа) 70-80

125

143 110

135

130

Предел текучести, кгс/мм (МПа) 50-64

110

105

100

119

25-29

25

20

60-70

55

Ударная вязкость, кгсм/см

+20 r: 12,0

10,5

q,0

10-1 5

-40 С 10,0 8,5

6-8,о, -60 С 8,0

6,0

7,0

3-5

Редактор П. Коссей

Корректор О. Билак

Заказ 2262/19

Тираж 583

Подписное

Филиал ППП П

ППП "Патент,. r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ,11

Относительное удлинение, Ж

Относительное сужение, 7.

Составитель Г пудик

Техред О.Вашишина

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Io делам изобретений и открытий

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