Теплостойкая сталь

 

ТЕПЛОСТОЙКАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, , марганец, хром, молибден, ванадий, никель, алюминий , титан, кальций, азот, бор и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения предела коррозионной усталости к износостойкости в условиях ударно-абразивного износа, она дополнительно содержит ниобий и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.%: 0,2-0,6 Углерод 0,4-1,2 Кремний 0,2-1,2 Марганец 3,5-7,0 Хром 1,0-2,0 Молибден 0,2-1,1 Ванадий 0,05-0,7 Никель 0,01-0,3 0,01-0,3 Титан 0,01-0,1 Кальций 0,019-0,28 Азот 0,001-0,01 Бор (Л 0,015-0,35 Ниобий 0,002-0,05 Иттрий Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(sI) С 22 С 38/54 " -. аз в

0

I л> °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ф (21) 3696220/22-02 (22) 05.12.83 (46) 23.05.85. Бюл. У 19 (72) М.И.Карпенко, Е.И.Марукович, П.Н.Радьков, Т.И.Кньппи З.З.Москалев (71) Производственное объединение

"Гомсельмаш" (53)" 669.15-0182(088.8) (56) 1 ° Сталь 40Х9С2Л ГОСТ 2176-77.

2.-Патент Японии и 52-144318, кл. 10 J 183, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР . У 823453, кл. С 22 С 38/54, 1981 (54)(57) ТЕПЛОСТОЙКАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, никель, алюминий, титан, кальций, азот, бор и железо, отличающаяся тем, что, с целью повьппения предеÄÄSUÄÄ 1157122: А ла . коррозионной усталости к износостойкости в условиях ударно-абразивного износа, она дополнительно содержит ниобий и иттрий прн следующем соотношении компонентов, мас.X:

Углерод 0,2-0,6

Кремний 0,4-1,2

Марганец 0,2-1,2

Хром 3 5-7,0

Молибден 1,0-2,0

Ванадий О, 2-1, 1

Никель 0,05-0,7

Алюминий 0,01-0,3

Титан 0,01-0,3

Кальций 0,01-0,1

Азот 0,019-0,28

Вор 0,001-0,01

Ниобий 0,015-0,35

Иттрий 0,002-0,05

Железо Остальное

Однако показатели механических свойств у этой стали не нормируются и ее нельзя использовать для литыхизделий, подвергающихся ударным нагрузкам.

Известна также теплостойкая сталь следующего состава, мас.X:

Углерод 0,005-0,5

Кремний 0,03-1,0

Марганец 0,3-5,0

Хром 0,05-10,0

Алюминий 0,003-1,3

Никель 0,05-10,0

Молибден 0,031,5 30

Ванадий О, 003-О, 2

Титан О, 003-0, 04

Кальций 0,001-0, 1

Бор 0,0002-0, 01

Железо Ос тал ьн ое

Ударная вязкость известной стали 0,15-0,32 Mjja/ì (2).

Недостатком данной стали является низкая износостойкость при ударноабраэивном изнашивании. Ю

Наиболее 1 близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является теплостойкая сталь следующего химического состава (3), мас.Ж: 45

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Кальций 50

Ванадий

Молибден

Никель

Алюминий

Титан 55

Бор

Азот

Железо

0,2-0,6

0,35-1, 2

0,15-2, О

3, 5-7,0

0,001-0, 1

0,3-1,2

1,0-2,0

0,05-0,5

О, 005-0, 1

0,005-0, 05

О, 001 "О, 01

0,019-0,05

Остальное

1 11571

Изобретение относится к металлур- гии и ливрейному производству и предназначено для,изготовления деталей машиностроения и технологическдго оборудования, работающих в услови" ях гаэоабразивного износа и подвергакщихся ударным нагрузкам.

Известна сталь со специальными свойствами (1), содержащая,мас. Х: ,Углерод 0,35-0,50

Кремний 2, 0-3,0

Марганец 0,3-0,7

Хром 5 0-10,0

Никель Ло О,5

Железо Остальное

22

Недостатком известной стали явля. ется низкая износостойкость при ударно-абразивном изнашивании, в частности в гаэоабразивиых средах, Цель изобретения — повышение предела коррозиониой усталости н износостойкости в условиях ударно-абразивного износа.

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганен, хром, молибден, ванадий, никель, алюминий, титан, кальций, азот, бор и железо, дополнительно содержит ниобий и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Углерод 0,2е.0,6

Кремний 0,4-1. 2

Марганец 0,2-1,2

Хром 3,5-7,0

Молибден 1,0-2,0

Ванадий 0,2-1, 1

Никель О, 05-0, 7

Алюминий О, 01-0,3

Титан 0,01-0,3

Кальций О, 01-0,1

Азот О, 019-0, 28

Бор 0,001-0,01

Ниобий 0,015-0,35

Иттрий 0,002-0,05

Железо Остальное

Введение в сталь ниобия в количестве 0,015-0,35 мас.X измельчает структуру литого зерна, обеспечивает образовайие более стойких упрочняющих матрицу и не склонных к растрескиванию фаз, что обеспечивает повышение предела коррозионной усталости. При его концентрации до

0,015 7. влияние ниобия на свойства стали в отливках незначительно, а при увеличении содержания более

0,35 Ж снижается ударная вязкость.

Введение ниобия обеспечивает также повышение твердости стали.

Введение иттрия обусловлено его эффективным модифицирующим воздействием на структуру литого зерна, способствукщим очистке границ зерен, сфероидизации нитридиых и карбонитридиых включений и повышения иэносостойкости стали в условиях газоабраэивного износа. При концентрации иттрия до 0,002 мас.Ж сфероидиэации включений не отмечается и износостойКос ть литых издехцФ низ K ая ° & при увеличении его концентрации более

3 l f571

0 05 мас.X повышается упар модифика тора.

Пример. В открытой индукционной печи были выплавлены теплостойкие стали с перегревом до 1600-1650 С S иэ шихты на основе стального лота, отходов прессового цеха и ферросплавов. Микрорегулирование феррониобием и металлическим иттрием проводят при выдаче металла из электропечи N в момент наполнения ковша на 1/10

его емкости.

Температура металла в раздаточном ковше после слива расплава быпа не ниже 1580-1620 С. Заливку металла fS производят в сухие оболочковые формы °

Механические испытания после сле- > дующей термической обработки: закалка с 1050 С в масле, отпуск при 20

560 С в течение 2 ч.

В табл. 1 приведены химические составы исследованных сталей; в табл. 2 — механические свойства.

Относительную: износостойкость .25 при ударно-абразивном изнашивании определяют в соответствии с

ГОСТ 23.207-79 с использованием в качестве абразивного материала карТаблица.Содержание компонентов в сталях, мас.Х. Элемент

Предлагаемая вестная

0,6

0,6

0,4

t 20 01 13

70 31 74

1,1 0,1 1,2

20 08 21

07 0 ° 02 10

0,2

0,7

0,18

3,5

5,3

7,0

0,2

0,7

1,2

1,0

1,3

2,0

0 05 0,3

0,05

0 005 0 01

0,01 0,1

0,3 0,005 0,4

0,07 .

0 01 0 05 0,1 0 005 0,2

0,001

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Ванадий

Молибден

Никель

Титан Алюминий

Кальций

22 4 бида кремния черного КЧ-63 с раэмера.мн частиц 0,63 мм и микротвердостью

29-35 ГПа (ГОСТ 3647-7!) ., Как видно из данных, приведенных: в. табл. 2, предел корроэионной уста посты при испытании на базе 10 циклов и износостойкость при ударноабраэивном изнашивании теплостойкой стали предлагаемого состава пре" вьипает показатели известной стали.

Предлагаемая теплостойкая сталь обладает высокими литейными и механи" ческими свойствами, которые позволя ют применять ее для изготовления фасонных иэделий, эксплуатирунщихся в условиях износа и ударных нагрузок, например сменного оборудования землеройных дорожнык и других машин, связанных с переработкой абразивного минерального сырья, его добычей и перемещением. К таким машинам и устройствам относятся углесосы, центрифуги, классификаторы, пневмоциклоны, угле- и рудораэмольные йельницы и трубопроводы к ним

За счет повышения долговечности иэносостойких литых изделий сумма ожидаемого экономического эффекта составит около 140 тыс. pyd.

04 02 01 08

08 12 03 14

0,12 0,3 0,005 0,5

1157122

Продолжение табл.l

Содержание компонентов в сталях, мас.Е

Элемент

Предлarаемая звестная

0,001 0,004 0,01 0,0007 0,02

0019 014 028 0012 03

0,01

Бор

0,05

Азот

Ниобий

Иттрий

Остальное Остальное Остальное Остальное

Желеэо

Таблица 2

Сталь войства

Известная

Предлагаемая

Предел прочности при растяжении, МПа

1814 1981 2305 1710 1658

1750

Ударная вязкость, мДж/м2

088 094 092 067 071

52 . 54 . 55 51 48

0,64

Твердость, HRC

365 410 440 325

308

320

172 . 102

100

124 145

110

Составитель А.Османцев

Техред Т. Фанта Корректор А. Тяско

Редактор Г.Волкова

Заказ 3288/26 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Предел коррозионной

7 усталости на. базе 10 циклов,,мПа

Износостойкость при ударно-абразивном изнашивании, Х

0,015 0,19

0,002 0,03

0 35 001 04

0,05 0,001 0,1