Сплав для легирования стали
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 22 С 35/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,:,,: ",.
Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Ьй,)ф вф; (2)) 370830)/22-02 (22) 09.01.84 (46) 07.04.86. Бюл,)) - 13 (7!) Научно-производственное объединение Тулачермет" (72) А.С. Шаповалов, F,.È. Оськин, С.M. Голодов, Ю.А. Данилович
О
В,С. BQJIKOB (53) 669.15=198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
)) 638626, кл. С 22 С 35/00, )978.
Авторское свидетельство СССР
Ф 246861, кл. С 22 С 35/00, 1979. (54) (57) СПЛАВ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ, содержащий ванадий, марганец, кремний, хром, углерод, азот и железо, отличающий с я тем, что, с целью получения высокого содержания азота в литом состоянии, а также повышения степени усвоения легирующих элементов в стали, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.7:
Ванадий 35,1 — 55,0
Марганец . 0,5-40,0
Кремний 0,5-14,0
Хром 0,01-5,0
Углерод 0,01-0,49
Азот 1:Π— 3,9
)t:,åëåço Остальное
1222700
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов ванадийсодержащих сплавов для легирования стали.
Целью изобретения является получение высокого содержания азота в сплаве в литом состоянии, а также повышение-степени усвоения легирующих элементов в стали.
По сравнению с известным в предла- 16 гаемом сплаве интервалы значений углерода и кремния сужены, отсутствует алюминий, содержание ванадия вьппе, а углерода ниже.
Предложенное соотношение ингреди- 15 ентов обусловливает высокую нитридообразующую способность сплава, что позволяет насыщать его азотом путем продувки газообразным,а отом исходного сплава в жидком состоянии и по- 2О лучить азотсодержащий сплав в литом виде. Азотирование сплава в жидком виде упрощает аппаратурное оформление процесса азотирования.
Готовый продукт представляет со- 25 бой литой компактный материал.
Сплавы данного состава (безазотистые) выплавляют в 50 кг: электродуговой печи силикотермическим восста= новлением элементов из шихты, вклю-, 30 чающей техническую пятиокись ванадия, окись хрома, металлический марганец, кристаллический кремний, железную стружку (марки КК) и известь.
Жидкий металл продувают в футерованных изложницах через пористое днище азотом в процессе охлаждения сплава от температуры разливки 17601780 С до полной кристаллизации слито ка, 40
Составы полученных сплавов приведены в табл.t. Для сравнение получены сплавы 1,2 и 3, взятые в качестве известных, и сплавы 4 и 8, у которых соотношение компонентов выходит за укаэанные пределы. Сплавы 1 и 2 получены путем предварительного.измельчения до фракции -0,2 мм и последующего твердофазного насыщения их азотом при 1200 С. Сплавы 3-8 получены о путем жидкофазного насыщения азотом.
Наиболее благоприятное влияние на степень насыщения сплава азотом оказывает ванадий, затем марганец и хром. Углерод, кремний и алюминий. снижают нитридообразующую способность сплава. Верхний предел по со- держанию азота в сплаве может быть достигнут при максимальном содержании в нем ванадия и минимальном углероде (сплав 9).
В известных сплавах (1,2 и 3)требуемая концентрация азота может быть достигнута только путем твердофазного насыщения. Готовый продукт прн этом в процессе нась щения азотом не спекается и представляет собой порошкообразный материал фракции -0,2 мм.
При этом в литом азотированном сплаве известного состава (сплав 3), а также сплаве 4 не может быть достигнута требуемая концентрация азота и она составляет всего 0,4% для сплава 3 и 0,5% для сплава 4. Это обстоятельство не позволяет использовать указанные сплавы для легирования стали.
Таким образом, предложенный сплав (5-8) в отличие от известного может быть изготовлен в питом виде и представляет собой комцактный материал плотностью 6,8-7,2 г!см и с т.пл.
1380-1460 С, который при легировании стали погружается в металл.
Пределы содержания указанных компонентов найдены опытным путем и являются, оптимальными.
Прн: содержании ванадия менее 35,1% нитридообраэующая способность сплава резко снижается и требуемое количество азота не может быть достигнуто путем жидкофазного насыщения; При содержании ванадия более 55% сплав становится тугоплавким и утрачивает жидкоподвижность, что затрудняет его ь продувку, не позволяет получать однородный по составу металл и неизбежно приводит к снижению степени усвоения легирующих элементов в процессе легирования, Присутствие марганца в сплаве в указанных пределах необходимо как с точки зрения легирования стали марганцем, так и защиты ванадия от окисления, так как марганец в присутствии кремния является хоре"Чим раскислителем. Кроме того., марганец в значительной степени повышает нитридообразующую способность сплава, однако при содержании марганца в сплаве выme 40% снижается активность ванадия, при этом концентрация марганда в стали становится вьппе допустимой.;
Кремний при содержании его в сплаве в количестве 0,5-15,0% значительно снижает угар ванадия при легирова1222700 нии, кроме того, придает сплаву хрупкость.и понижает температуру плавления.
Высокое содержание кремния в сплаве (более 15X) нежелательно ввиду снижения активности азота. Снижение концентрации кремния в сплаве менее
0,57. приводит к повышенному угару ванадия при легировании. . Углерод в указанных пределах оказывает полезное действие, повышая хрупкость сплава и снижая температуру плавления. Однако содержание его в количестве 0,5Х и более недопустимо ввиду резкого снижения концентрации азота в сплаве. Кроме того, сужается область применения сплава ввиду ограниченного содержания углерода в стали.
Снижение концентрации углерода в сплаве менее 0,01Х нецелесообразно ввиду уменьшения хрупкости сплава и потери жидкоподвижности, а также ввиду технологических трудностей получеР ноя такого сплава.
При исследовании усвоения легирующих элементов полученных сплавов в процессе легирования ими азотсодержащей стали марки 14ГССАФ (трубная сталь для газопроводов в северном
1 исполнении) выявлено, что с понижением содержания азота в сплаве его усвояемость в стали возрастает (табл.2).
При содержании азота в сплаве ме; нее 17 не достигается требуемая его конip центрация в стали, в связи с этим сплавы 3 и 4 не использованы для ле гирования данной марки стали.
Как видно из табл.2, усвояемость ванадия и других элементов в процессе легирования стали значительно выше при использовании предложенного сплава в сравнении с известным.
Таким образом, использование изобретения позволяет упростить технологию
20 получение сплава {может быть получен путем жидкофазного насыщения сплава азотом), улучшить его технологические свойства (компактный азотсодержащий ванадиевый сплав, получают в литом виде, при легировании стали погружается в металл), а также повысить степень усвоения легирующих элементов.,1222?00
О О
Н . и Ф
О" О О
Р Р
О m
l" Ю
v ц
О.И
О ф Юф
f X 1
9 v
Д Г. ч в в в
Св) W) с0
1 (!
I
l Ф
1 j Рю о о. в ° л в с"1 <"ъ
1 I о а л в в о
С л! С4 в в
С 4
° л
1» 1
121 j ! g I .u
Св4 Гв в в в в с« ) Ch Р ) М!
Р Г=
Э I
Cf I! О!
1u
--4 а
0 Л в в в л0 с«1 M
<"1 в в
o o в о сл4 . л0 л0 в в
1 с 4 сЧ с>
О с»
Ц
4J ХЯ
1:1 4.1uv
IQ 1 3
Ф ф I !«
1.1
-! ".
1 «1! v! с 1 !
1 I о
I 0l1
1 X 1 — -.—
1 Ф!
«3
Ф 1 сб
l и Ж Ф Ф C >Ж
О О О О О
«0 CG С 4 О1 (в л0 л0 Г 0 л0 !
1 1 1
I
I о сч е
« в в
О с 1 с 1 св1 с0 о в в в в о о о о
О с4 O O
Ol в «
О СЧ И 0 ) Ю -Ф л ° в с/ } ф о о о о о о в в
Л с сО ) - о
)222700
1
1 с1 1 в
00
Ф о х
U О К0 01 о л а С В оо
Ch О\ СЛ сЬ л л л О 0 и « о î л х
О л о в О!
II
1I
1I
4 1! и
1I
I О о о л о о со
f о
6)
3„"
v о
Ю а о о о о о
° о о с ) сс) сГ\ о o o о о о л л л о o o 0 о
Ю о о л л о о о
Р1 у х
1 о ! с!
1
1I м
1 ь . л о
fA о
Е хф
l I1
1!! о х со
К
Е» сч къ л л сп л в ° ° о о о в с о в о л л о !
r. 1!
1 сч .о л оп о о о
Ю л л о о о
e o сл о
Ю л л л о о с
В °
ВФ о х сч х со о д
- о
o p, » и
О
Р )
О о сч О
-з о а а ф о о о л л о о О
M о
О
О Щ
Ch Ch о
° л Ю о о о
I
1
1
1 о о о с 1 л л л
» л о о о о о с>. с1 л о л
Cd
IcI
О В
Ф о х о z
0 Э
Р, 4
<У Ф td
I» Ц СО
О О О О О
cv сч м сч сч о о о о о
» »
О О О О О о о
cv сч о о л о о о
CV о
» о
» с 1 а о а л
10 1 с») а а м I
i»
Ф сч r % лл л Ф A сС Ch ф ф СЧ
ch ос Ф Ф 00
1 с ) с ) т сО 1 о а л о
О О О О О л л л
О О О О О
1 х
СЧ с» ) и Ql а О л оо
М >g с х (-ю о е
& Ц х
I А о v
m o со
Cd ъ
