Литейная жаростойкая сталь

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к составу аустенитной стали с карбидным упрочнением, обладающей повышенной жаростойкостью и износостойкостью при 1123-1223°С для изготовления деталей, работающих в условиях многократного нагрева и охлаждения. Цель изобретения - повышение жаростойкости, износостойкости и эксплуатационной стойкости стали при 1123-1223 К. Это достигается тем, что сталь дополнительно содержит ванадий и молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,20-0,40; кремний 0,4-1,0; марганец 0,8-1,5; хром 22,0-28,0; никель 27,0-37,0; титан 0,015-0,05; ниобий 0,002-0,2; алюминий 0,008-0,03; азот 0,002-0,02; бор 0,0045-0,0085; ванадий 0,05-0,15; молибден 0,15-0,3; железо - остальное; при этом отношение произведения концентрации бора и суммы концентраций хрома и никеля к концентрации углерода должно быть 1,1-1,4. Применение стали позволит повысить срок службы опок, шпал, сэкономить никель, хром и снизить простои оборудования. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии и литейному производству, в частности к составу аустенитной стали с карбидным упрочнением, обладающей повышенной жаростойкостью и износостойкостью при 1123-1223 К, для изготовления деталей, работающих в условиях многократного нагрева и охлаждения, например опок для прокладки оболочек, подов печей, шпал, конвейерных роликов и прочих печных инструментов. Целью изобретения является повышение жаростойкости, износостойкости и эксплуатационной стойкости стали при 1123-223 К. Чтобы использовать действие углерода для повышения жаростойкости стали, его необходимо связать в соединения, для чего в сталь вводят сильный карбидообразующий элемент - бор. При этом должно быть выдержано следующее соотношение содержания карбидообразующих элементов = 1,1 - 1,4 Установлено, что это соотношение является оптимальным с точки зрения получения необходимых эксплуатационных свойств стали. При значении указанного соотношения менее 1,1 структура стали после закалки имеет недостаточное количество высокодисперсных карбидов Cr₂₃C₆, ВС, боридов и упрочняющей фазы Ni₃B, что снижает связь зерен аустенита и ухудшает эксплуатационные свойства стали при высоких температурах. При значении соотношения более 1,4 заметно понижается жаростойкость стали из-за повышения содержания углерода в стали, а также в результате недостаточного количества карбидообразующих элементов. При введении в сталь карбидообразующих элементов ванадия и молибдена образуются карбиды, которые повышают дополнительно жаростойкость аустенита. Нижний предел по молибдену определен 0,15%. Содержание его ниже этого предела не обеспечивает необходимого упрочнения зерен аустенита при высоких температурах. Верхний предел ограничен 0,30%. Содержание его выше этого предела не приводит к заметному повышению жаростойкости стали, а лишь к его перерасходу. Нижний предел по ванадию определен 0,05%. Содержание его ниже этого предела не обеспечивает получения стали с более высокой пластичностью и жиростойкостью. Верхний предел ограничен 0,15%. Содержание его выше этого предела не приводит к повышению эксплуатационных свойств стали. В табл. 1 приведен химический состав исследованных сталей; в табл.2 - свойства сталей. Опоки для прокалки оболочек литья по выплавляемым моделям и шпалы для проходных толкательных электропечей отливают в песчаных стержнях холодного твердения. Толщина стенок отливок 10-45 мм. Отливки закаливают при 1373-433 К с выдержкой 2,5 ч на воздухе. Испытания жаростойкости, износостойкости и эксплуатационной стойкости проводят непосредственно в производственных условиях на проходных толкательных электропечах мощностью 1000 кВт при температуре нагрева 1223 К и времени выдержки одной теплосмены 8 ч. Жаростойкость определяют по количеству теплосмен до появления трещин на опоке и по ширине трещин в напряженных местах. Износостойкость определяют по времени работы шпал, их коробления и истирания при толкании по ним опок при 1123-1223 К. Эксплуатационную стойкость печного инструмента определяют по объему выпуска отливок. Износостойкость и жаростойкость предлагаемой стали превышает соответственно на 15-30% и 30-45% свойства известной стали. Повышается на 40% эксплуатационная стойкость печных инструментов из предлагаемой стали. Применение предлагаемой стали для печных инструментов позволит повысить срок службы опок, шпал, экономить никель, хром и снизить простои оборудования.

Формула изобретения

ЛИТЕЙНАЯ ЖАРОСТОЙКАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, ниобий, бор, алюминий, азот, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения жаростойкости, износостойкости и эксплуатационной стойкости при 1123 - 1223 К, она дополнительно содержит ванадий и молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 0,20 - 0,40 Кремний 0,4 - 1,0 Марганец 0,8 - 1,5 Хром 22,0 - 28,0 Никель 27,0 - 37,0 Титан 0,015 - 0,05
Ниобий 0,002 - 0,2
Бор 0,0045 - 0,0085
Алюминий 0,008 - 0,03
Азот 0,002 - 0,02
Ванадий 0,05 - 0,15
Молибден 0,15 - 0,30
Железо Остальное
при отношении произведения концентрации бора и суммы концентраций хрома и никеля к концентрации углерода 1,1 - 1,4.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---