Сталь

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам, которые могут быть использованы для изготовления отливок, склонных к образованию горячих трещин с полной или частичной механизацией операций отбивки литников и прибылей от отливок . Цель - устранение склонности отливок к образованию горячих трещин при одновременном сохранении низких значений ударной вязкости в литом состоянии. Это необходимо для обеспечения легкости отбивки литников и прибылей от отливок и механизации этого процесса. Сталь содержит,мае.%: С 0,12-0,45; Si 0,20-0,60; Мп 0,35- 0,90; Сг 0,01-0,30; Ni 0,01-0,30; Си 0,01-0,30; А1 0,01-0,10; Ti 0,05- 0,15; Са 0,001-0,04; Zr 0,01-0,07 и Fe - остальное, при этом содержание Zr должно удовлетворять следующему условию: 0,4 + (0,45-С ) 0,09 / ,OH- +{0,45-С) 0,06. 2 табл. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„13 1 95 А1 (д1) 4 С 22 С 38/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СТАЛЬ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4139797/31-02 (22) 20. 10. 86 (46) t 5.03.88. Бюл. М - 10 (71) Ростовский-на-Дону институт сельскохозяйственного машиностроения (72) А.Н.Сучков, А.В.Морев, В,М.Малов и И.Н.Сучков (53) 669.15-194 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И- 425969, кл. С 2? С 38/50, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Ф 598957, кл. С 22 С 38/50, 1978. (57) Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам, которые могут быть использованы для изготовления отливок, склонных к образованию горячих трещин с полной или частичной механизацией операций отбивки литников и прибыпей от отливок. Цель — устранение склонности отливок к образованию горячих трещин при одновременном сохранении низких значений ударной вязкости в литом состоянии. Это необходимо для обеспечения легкости отбивки литников и прибылей от отливок и механизации этого процесса. Сталь содержит,мас.Х:

С 0,12-0,459 Si 0,20-0,60; Мп 0,350 90; Cr 0,01-0930; Ni 0,01-0 30;

Си 0,01-0,30; А1 0,01-0,10; Тi 0,,050,15; Са 0,001-0,04; Zr 0,01-0,07 и

Fe — остальное, при этом содержание

Zr должно удовлетворять следующему всловию: 0,4 +10,49-0) 0,091 2г10,01+ (/)

+(0,45-С) ° 0,06. 2 табл.

1381195

Изобретение относится к металлургии, а именно к сплавам, используемым для изготовления отливок.

Цель изобретения — устранение

5 склонности отливок к образованию горячих трещин при сохранении низких значений ударной вязкости в литом состоянии.

Сталь плавят в индукционных 60-ки- 10 лограммовых печах с основной Аутеровкой. Иихту и присадки подбирают из расчета получения требуемого состава. Алюминий вводят в виде проволоки, кальций — в виде силикокальция 15 с 30% Са, титан — в виде Аерротитана с 32-35 Ti цирконий — в виде силикоциркония с 50 . Zr. Содержание титана во всех случаях получают в пределах, оговоренных корректировоч- 20 ной Аормулой прототипа:

0,0751(0,45-С) 0,35+(0,06-S) °

0,02 Ti 7 0,05+(0,45-C)2 0 6+ (0,06-S) 0,1. (1)

Содержание циркония в лредлагае25 мых сталях изменяют от 001 до 007 .

1 с учетом корректировочной Аормулы:

0,04+(0,45-С) 0,09 >i Zr ) 0,01+ (0,45-С).О,О6. (2)

Данные по химическому составу плавок предлагаемых и известных сталей приведены н табл. 1 и 2.

Из каждой плавки заливают одинаковые партии отливок в сильной степени склонных к образованию горячих 35 трещин, а также образцы для механических испытаний по ГОСТ 977-75.

Затем определяют брак отливок по горячим трещинам, ударную вязкость в литом состоянии и (после пронеде- 40 ния нормализации от А с + 50 С) механические свойства лри комнатной температуре (ь, 6, d, y, KCV+20 C) и ударную вязкость лри отрицательных температурах (KCV — 40 С). Эти 45 данные приведены в табл, 2.

Анализ данных табл,2 показывает, что если концентрация и сталях находится в целом в пределах 0,010,07 и при каждом содержании углерода лежит в пределах, определяемых корректировочной формулой (2), та ударная вязкость в литом состоянии лежит примерно в тех же пределах (9-13 Дж/см ), что и в известной 55 стали (10-14 Дж/см ), а брак по го2 рячим трещинам окаэывается равным нулю, тогда как в известной стали он находится в пределах 16-27 .

ИеталлограАичес кими исследования ми установлено, что в известной стали присутствует значительное количество расположенных н основном по границам зерен дендритных и пленочных включений типа нитридов, карбонитридон Ti или комплексов, состоящих из Ti, Мл, Са, S, О, N, С.

В условиях затрудненной усадки в этих местах и зарождаются горячие трещины, которые развиваются в процессе дальнейшего охлаждения. При дополнительном вводе в сталь циркония изменяются состав, Аорма и расположение включений. Во включениях дополнительно обнаруживается Zr. Дендритные и пленочные включения становятся компактными, более мелкими и равномерно расположенными в объеме отливки. Места преимущественного зарождения горячих трещин исчезают и трещиноустойчивость сплана повышается. Дополнительными Аакторами повышения трещиноустойчивости являются дальнейшее измельчение первичной структуры, уменьшение содержания н растворе кислорода и повышение прочностных и пластических свойств стали в температурном и интервале хрупкости. ЭАфект дислерсионного твердения стали с выделением лри температурах ниже 700 С когерентно связанных с матрицей карбидов, нитридов и карбонитридов Ti обеспечивающий получение низких значений ударной вязкости в литом состоянии, при этом сохраняется.

Таким образом, дополнительный ввод н известную сталь циркония в пределах 0,01-0,07% и с учетом корректировочной формулы (2) обеспечивает устранение склонности отливок к образованию горячих трещин при одновременном сохранении низких значений ударной вязкости в литом состоянии (менее 15 Дж/см ), необхо2 димой для обеспечения легкости отливки литников и прибылей от отливки и механизации этого процесса.

Из данных табл. 2 также видно, что н сталях одинакового химического состава и одинакового режима термообработки (нормализация от А < +

0 3

50 С) дополнительный ввод оптимального количества циркония наряду с полным устранением брака по горячим трещинам повышает предел прочности и предел текучести на 5-8, относи1381195

Углерод О, 12 — О ° 45

Кремний 0,20 — 0,60

Марганец 0,35 — 0,90

Хром 0,01 — 0,30

Никель 0,01 — 0,30

Медь 0 01 — 0,30

Алюминий 0,01 — 0,10

Титан 0,05 — О, 15

Кальций 0,001 — О 04

Цирконий 0,01 — 0,07

Железо Остальное причем содержание циркония удовлетворяет следующему соотношению:

О, 04+ (О, 45-С) - О, 09 >i Zr 7 О, 01 +

+ (О, 45-С) О, 06. на дно ковша перед его установкой для разогрева; в ковш на струю металла после наполнения ковша на 1/4 — 1/3 объеMBj .на желоб печи перед выпуском ста.

Таблица 1

1 I l l 1 L l I ) С Si Ип S Р Cr Ni Cu Al. Ti Ca Fe

0,010 0,15 0,001 Ос, таль., ное

0,045 0,06 0,020 "-"

1 0,12 0,20 0,35 0,020 0,020 0,01 0,01 0,01

?Е 0,35 0,40 0,68 0,042 0,043 О, 15 О, 15 О, 15

III 0,45 0,60 0,90 0,060 0,060 0,30 0,30 0,30 0,1000 0,06 0,040 тельное удлинение и относительное сужение на 10-15Х ударную вязкость при комнатной температуре на 15-35Х ударную вязкость при -40 С на 35557.

Кроме того, установлено, что присадки циркония повышают жидкотекучесть, несколько снижает линейную усадку, увеличивают объем концентрированной усадочной раковины при одновременном уменьшении глубины ее залегания и повышают плотность стали. При заливке стали с цирконием из стопорного ковша струя значитель- 15 но меньше разбрыэгивается, что облегчает заливку и способствует снижению брака отливок ° Повышение жидкотекучести и улучшение условий заливки ведет к снижению брака по порезу 20 на 30-50Х. Уменьшение глубины залегания усадочной раковины (несмотря на увеличение ее объема) ведет к снижению брака отливок по усадке на 30-407.. 25

Технология выплавки предлагаемой стали не меняется по сравнению с используемой для известной стали, а присадка циркония (металлического ипи в виде различных лигатур) может 30 осуществляться одним из следующих способов: ли; в виде кусков ферросплавов в алю 40 миниевой штанге, устанавливаемой в ковше перед выпуском стали.

Полное устранение брака по горячим трещинам при одновременном увеличе прочностных и особенно пластических свойств и ударной вязкости при комнатной и отрицательных температурах способствует повышению надежности работы машин и сооружений (в том числе в зимнее время и в условиях Крайнего Севера) и позволяет снизить массу отливок и, как следст-, вие, массу машин и сооружений с экономией металла.

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, алюминий, титан, кальций и железо, причем содержание титана удовлетворяет следующему соотношению:

0,075+(0,45-С) 0,35 + (0.06-S) " 0,2 i Ti Ф 0,05 + (0,45-С) 0,6 + (0,06-S) О, 1, отличающаяся тем, что, с целью устранения склонности отливок к образованию горячих трещин, она дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонен-, тов, мас.Z:

1381195

Таблица2 р!

Иеквиические сводстив, ° нормапнеоеаином от А с + 30еС

1 состонннн

Ударнак

° - в

° кткость, в лиKCV Ок/Гм l — чпри - 40еС рн +

13 О 472 252 29,4 52,6 78

Э9

С,12 1

0i07

Э8

О 470 250 . 29 5 54 0 76

2 O,ОЭ 13

tt 0,35 3 0,04 13 О 595 360 255 415 6Ь 30

4, 0,03 12

111 045 3 003 9 О 650 175 200 32 ° 5 50

О 642 367 19 ° 2 30,0 46

Ь 0,01 9

453 23Ь 2),7 46,3 67 29

552 726 22,4 . 35 ° 0 52 22

0,12 9

0,35 1О

Иввест- нов !

1Э

ltl 0,45 11

15,8 27, I 34 14

603!

1Ь

Редактор М Петрова

Заказ 1167/29

Тираж 594 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 том со стокнн (Xcv)

lla/ем 1 Брак по соркчим треникам, 2

О 586 348 24,7 39,Ь Ь4 30

Составитель С.Деркачева

Техред И.Попович Корректор 8 ° Êîðîëü