Лигатура для стали
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для повышения механических свойств и износостойкости стали. Цель изобретения - повьшение пластических свойств ударной вязкости, снижение износа стали. Новая лигатура содержит компоненты в следукмцем соотношении, мас.%: марганед 60-90; кремний 1-6,.0; титан 0,03-6,0; азот 0,1-10,0; углерод 4- 7,0; церий 0,02-1,5 и железо остальное . Дополнительный ввод в состав лигатуры g, а также изменение в ней соотношения С и Мп обеспечили увеличение относительного удлинения стали на 71-79%, относительного сужения на 70-73, ударной вязкости стали на 76-86%, а также увеличение износостойкости стали на 52-68%.2 табл. а S (Л со ГчЭ 00 со со со
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 С 22 С 35/ОО
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3906330/22-02 (22) 05.06.86 (46) 07.08.87. Бюл. У 29 (71) Белорусский технологический институт им; С.M.Êèðîâà (72) Н.А.Свидунович, Л.И.Парфенов, А.И.Гарост, Г.А.Сорокин, А.Н.Вербицкий, В.В.Вашкевич и А.Б. Горин (53) 669.15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
9 918324, кл. С 22 С 35/00, 1982.
Авторское свидетельство СССР
Ф 538048, кл. С 22 С 35/00, 1973. (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для повышения механических свойств и износостойкости стали. Цель изобретения — повышение пластических свойств ударной вязкости, снижение износа стали ° Новая лигатура содержит компоненты в следукнцем соотношении, мас.7: марганец 60-90; кремний 1-6,0; титан
0,03-6,0; азот О, 1 — 10 0 углерод 47,0; церий 0,02-1,5 и железо остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры Е, а также изменение в ней соотношения С и Мп обеспечили увеличение относительного удлинения стали на 71-797, относительного сужения на 70-73, ударной вязкости стали на 76-86Х, а также увеличение износостойкости стали на 52-687..2 табл.
1 13
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке соста-. вов лигатур для улучшения свойств стали.
Цель изобретения — повышение пластических свойств, ударной вязкости и снижение износа стали.
Введение углерода в состав лигатуры объясняется его способностью повышать износостойкость и прочность обрабатываемой стали.
Дополнительное введение в состав лигатуры церия связано с образованием комплексного модификатора титан +
+ церий + азот, количество каждого из элементов взято по оптимальному значению, что благоприятно сказывается на повышении общего уровня прочностных характеристик. Образование комплексного модификатора приводит к новым эффектам вследствие оптимального сочетания с компонентами.
Титан и азот, вхоцящие в комплексный модификатор, образуют мелкодисперсные нитриды титана, равномерно располагающиеся после термообработки внутри зерна. В начальный период кристаллизации стали, обработанной лигатурой, центрами кристаллизации будут являться нитриды титана. Одновременно церий и растворенный не связанный в нитриды азот присутствуют в жидком расплаве и, являясь поверхностно активными элементами, т.е. модификаторами II рода, обеспечивают еще больший эффект измельчения зерен. При более низких температурах кристаллизации (800-900 С) церий способствует образованию с растворенным азотом мелкодисперсных нитридов и карбонитридов церия. Их образование связано с пересьпцением раствора углеродом, азотом и церием. Самопроизвольное обогащение дефектов кристаллической решетки (границ зерен и субзерен, дислокаций) растворенными атомами приводит к образованию равно-. весных сегрегаций. В местах образования сегрегаций с повышенной концентрацией углерода, азота и церия при охлаждении образуются мелкодисперсные нитриды и карбонитриды церия, которые совместно с ранее образовавшимися нитридами титана способствуют эффективному упрочнению стали.
Структура стали, обработанная .предлагаемой лигатурой, характеризуется весьма мелкодисперсным строени28399 2
55 ем, очень тонкими и чистыми границами зерен и наличием большого количества нитридов и карбонитридов,равномерно распределенных в основе зерна. Образование такой структуры стали при обработке предложенной лигатурой и обуславливает повышение ее износостойкости и механических характеристик.
Изготавливают сплавы предложенного состава, включая граничные и средние значения компонентов и сплав известного состава, удовлетворяющий средним значениям составляющих. Сплавы испытывают в качестве раскислителей, легирующих и модификаторов sblсокомарганцевистой стали.
Технология получения лигатуры и стали. Каждый состав лигатуры сплавляют отдельно в плаэменно-индукционных печах. Насьпцение азотом до повышенных концентраций проводят при повышенном давлении его в атмосфере печи. Готовые слитки лигатуры добавляют в расплавленную сталь. Каждую сталь приготавливают отдельно. Металл выплавляют в дуговой электропечи с основной футеровкой, а лигатуру вводят в ковш в жидком виде в количестве 1:10 к объему расйлава стали.
Для исследования механических и эксплуатационных характеристик обработанной стали вырезают специальные образцы. Содержание основных элементов определяют химическим методом.
Испытания образцов стали на растяжение проводят по ГОСТ 1497-73. Испытания на ударную вязкость проводят на специально призматических образцах типа I по ГОСТ 9454-60 с размерами 10 « 10 55 мм с надрезом по середине глубиной 2 мм и радиусом 1 мм..
Испытания на твердость проводят по
Бринелю. Полученные образцы закаливают с температуры 1150 С в воду.
После закалки получают аустенитную структуру с включениями мелкодисперсных нитридов титана и церия в основе зерна. Балл зерна 5.
Для моделирования условий ударноабразивного износа испытания образцов стали обработанной лигатурой известного и предлагаемых составов проводят в шаровой мельнице. Внутренние размеры барабанов: диаметр
200 мм, длина 320 мм. Мельница совершает 32 об/мин. В каждый барабан загружают 10 кг стальных шаров (HRC 50) 60,0-90,0
1,0-6,0
0,03-6,0
О, 1-10, О
4,0-7,0
0,02-1, 5
Остальное
Таблица 1
Химический состав лигатур, мас.X
Лигатура
Марга- Угле- Титан Крем- Азот Церий Железо нец род ний
Известная
1,4 17 5,0 1,7
2,5 6,0 6,0 2,0
Остальное
Предлаг ае ма я 1
0,02
0,03 6,0 О, 1
3,0 3 0 5
0,02 7,0 0,08
80 06 12
6,0 6,0 2,0
4,0
1,5
7,0
0,75
5,5
8,0
0,01
3,0
0,02
4,0."1 13283 диаметром 50 мм, щебень гранитный
6 кг и испытываемые образцы размером
10 « 10 " 25 мм. Оценка износостойкости стали характеризуется величиной
5 относительного износа. За эталон принят образец стали, обработанный лигатурой известного состава.
Составы лигатур приведены в табл. 1. Результаты испытаний образцов, получаемых в зависимости от обработки известными и предлагаемыми лигатурами, приведены в табл. 2.
Стали могут содержать примеси,X: серы до 0,05, фосфор до О, 1.
Представленные в табл. 2 данные показывают, что предложеннай лигатура позволяет значительно повысить механические свойства и износостойкость обработанных сталей. Так, относительное удлинение увеличивается на
71-797,.относительное сужение на 7099
737, ударная вязкость на 76-86Х.,при этом изнОсостойкость увеличивается на 52-687.
Формула изобретения
Лигатура для стали, содержащая марганец, кремний, титан, азот, углерод и железо, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения пластических свойств, ударной вязкости стали и снижения износа стали, лигатура дополнительно содержит церий при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:
Марганец
Кремний
Титан
Азот
Углерод
Церий
Железо
1328399
Таблица 2
Содержание, мас.Х
Лига мический тав ста ов от «4 кг/мм кг/мм Х Х кгм/см
° Ф
0,52
Известная
4,3
86 55
100
0,7
0 85
Азот
О, 087
Осталь"
Железо ное
0,63
5,8
0,8
0,30 82 53
Титан
0,11
А30Т
Железо
Остальное
Предлагаемая 1 Углерод
0,78
11,8
Марганец
Кремний
0,3
0,30 Титан
52 27 26
32, 21
Азот
Церий мелево ное
1,05
2 Углерод
Марганец
8,9
Кремний
Титан
0,8
0,002 82
30
56 28
Азот
0,01.Остальное
Железо
Углерод
Марганец
Кремний
Титан
Углерод
Марганец
Кремний
0,35 . 78
0,001
ОстальМеханические свойства
Относительный износу
1328399
Содержание, мас.Х
Механические свойства
1 тносиельный знос, V ем
1 кгм/см
3 Углерод
0,92
Марганец
10 ° 3
Кремний
Титан
0,52
90 64
0,15
Азот
О 25
Церий
Железо
0,04
Остальное
4 Углерод
1, 18
8,4
Марганец
0,9
56 34 10 12
Кремний
Титан
9 52
0,001
О, 014
Азот
0,1
Церий
Железо
Остальное
0,68
5 Углерод
12,3
12 13
10 58
0,26
57 35
0,4
0,6
Остальное
0,79
6 Углерод
8,8
0,8
81 54
0,3
0,10
0,001
Остальное
Xeneso
Лигатура Химический . состав стаМарганец
Кремний
Титан
Азот
Церий
Железо
Марганец
Кремний
Титан
Азот в 6, кг/мм кг/мм
Ц одолиение табл. 2
32 31 30 28
24 26 22 32
