Легирующий сплав

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве легированных сталей. Цель изобретения - повышение механических свойств стали и ее ударно-абразивной стойкости. Предлагаемый сплав содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: Мп 60-80; N 0,15-2,5; Gr 1,4-11,0; С 2,5- 5,5; V 0,8-4,0; Fe - остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры ванадия и повышение в нем содержания марганца повышает (после обработки стали) механические свойства стали: а в 1,1 -1,25 раза; S в 1,1 - 1,2 раза; d в 1,15-1,25 раза и ударно-абразивную стойкость в 1,07-1,2 раза. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1411349

А1 (5D 4 С 22 С 35 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4138190/31-02 (22) 20.10.86 (46) 23.07.88. Бюл. № 27 (71) Белорусский технологический институт им. С. M. -Кирова (72) Н. А. Свидунович, В. В. Вашкевич, А. И. Гаростаи и А. Н. Вербицкий (53) 669.15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 454272, кл. С 22 С 35/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 451779, кл. С 22 С 35/00, 1973. (54) ЛЕГИРУЮЩИ1"1 СПЛАВ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве легированных сталей. Цель изобретения — повышение механических свойств стали и ее ударно-абразивной стойкости.

Предлагаемый сплав содержит компоненты при следующем соотношении, мас. о: Мп

60 — 80; N 0,15 — 2,5; Gr 1,4 — 11,0; С 2,5—

5,5; V 0,8 — 4,0; Fe — остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры ванадия и повышение в нем содержания марганца повышает (после обработки стали) механические свойства стали: о в 1,1 — 1,25 раза;

b в 1I,1 — 1,2 раза; d< в 1,15 — 1,25 раза и ударно-абразивную стойкость в 1,07 — 1,2 раза.

1 табл.

1411349

60 — 80

0,15 — 2,5

1,4 — 11,0

2,5 — 5,5

0,8 — 4,0

Остальное

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов легирую щих сплавов для стали.

Цель изобретения — повышение механических свойств стали и ее ударно-абразивной стойкости.

Обработке легирующими основами подвергают сталь следующего состава, Я: марганец 8 — 13; углерод 0,7 — 1,2; кремний

0,2 — 1,0; ванадий 0,05 — 1; хром 0,15 — 1,5; азот 0,02 — 0,3; сера до 0,03; фосфор до 0,1; железо остальное. Составы лигатур и свой ства полученных сталей приведены в таблице.

Каждый состав лигатуры сплавляют отельно в плазменно-индукционной печи. Наыщение азотом до необходимых конценраций проводят при повышенном его давлении в атмосфере печи. Готовук> лигатуру обавляют в расплавленную сталь. Каждый остав стали приготавливают отдельно. Меалл выплавляют в печи с основной футеовкой, а исходную лигатуру и предлагаеый сплав вводят в ковш в количестве

1:8 к объему расплава.

Экспериментальное изучение предлагаеой лигатуры и стали, полученной с ее поощью, показывает следующее. Повышение одержания в сплаве марганца с 5- — 25,0 о 60 — 80О существенно меняет как харакер взаимодействия элементов лигатуры межу собой, так и их воздействие на свойтва обрабатываемой стали. В отливке обазуется весьма стабильная аустенитная труктура, характеризующаяся сочетанием

ысоких прочностных и пластических свойств достаточной ударной вязкостью.

Азот,.перераспределяется в сторону его овышенного содержания в твердом раствое, что способствует росту стабильности и рочности аустенита. Увеличение содержаия в лигатуре марганца изменяет продукы взаимодействия ванадия и хрома с азоТом и углеродом. Появляются гораздо более

1иелкодисперсные частицы нитридов и карбоНитридов, а также сложных карбидов типа (Сг, Mn) з С, упрочняющих аустенитное зерно и устраняющих столбчатое строение отливок.

Замена в составе титана ванадием необходима для упрочнения стали в начальНый период эксплуатации и улучшения

Наклепываемости за счет выделения нитридов ванадия из твердого рас гвора. искажающих кристаллическую решетк и слу>кащих

Эффективным препятствием для движения дислокаций. Ванадий, как элемент, имеющий меньшее сродство к азоту, чем титан, Обеспечивает повышенное содержание азота в растворе и использование его свойств поверхностно-активного вещества при перЭичной кристаллизации, что способствует устранению столбчатого строения отливок.

2

Несмотря на некоторое увеличение размеров зерна и снижение сопротивления чисто абразивному истиранию, добавки ванадия вместо титана заметно улучшают эксплуатационные характеристики обрабатываемой стали. Однако при увеличении содержания ванадия в лигатуре свыше 4,0О проявляется его отрицательное влияние на ударную вязкость, которая заметно снижается.

Предлагаемые пределы содержания ванадия, хрома и азота необходимы для образования комплексного модификатора азот— ванадий — хром с оптимальным соотношением компонентов.

Проводят испытания образцов стали на растяжение. Испытания на ударную вязкость проводят на призматических образцах типа с размерами !0 )(10 )(50 мм с надрезом по середине глубиной 2 мм и радиусом 1 мм. Испытания на твердость проводят по Бринелю. Полученные образцы закаливают с 1150 Ñ в проточную воду. После закалки получают аустенитную структуру с мелкодисперсными включениями нитридов и карбонитридов в основе зерна. Балл зерна 5 — 6.

Для моделирования условий ударно-абразивного износа испытания образцов стали, обработанной лигатурой известного и предлагаемого 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) диаметром 50 мм, щебень гранитный 6 кг и испытываемые образцы размером 10 >(>< 10 )(25 мм. Износостойкость стали характеризуется величиной относительного износа. За эталон принят образец стали, обработанной лигатурой известного состава.

Использование предлагаемого сплава для легирования стали обеспечивает по сравнению с известной лигатурой, увеличение предела прочности в 1,1 — 1,25 раза, предела текучести в 1,05 — 1,15 раза, относительного удлинения в 1,1- — 1,2 раза, относительного сужения в 1,2 — 1,4 раза. Ударная вязкость увеличивается в 1,15 — 1,25 раза, а ударноабразивная стойкость в 1,07 — 1,2 раза.

Формула изобретения

Легируюн ий сплав, содержащий марганец, азот, хром, углерод и железо, отличающийся тем, что., с целью повышения механических свойств стали и ее ударноабразивной стойкости, он дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.ф:

Марганец

Азот

Хром

Углерод

Ванадий

Железо

1411349

УдарноабразивХимический состав, мас.l тИеханические свойства

Состав легирующих сплавов

Гг

Ст С ная

Ип стоикость,2

100

1! 800

670

\ 2

850

Остальное

2,0 2,1 1,0

15,0 0,2

Известный

Предлагаемый

0,83

26 2150

23 2100

24 2300 00

925

0,8 11

2,5

0,81

740 19

1000

4,0 1,4 5,5

2,8 6,8 4

0,15

0,78

750

1050

1,2

Составитель Н. Косторной

Редактор Н. Яцола Техред И. Верес Корректор Э. Лончакова

Заказ 3622/25 Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного когиитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4,5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, 3.л. Проектная, 4