Лигатура

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном и сталеплавильном производстве. Цель изобретения - повышение хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости стали. Для достижения указанной цели сплав содержит марганец, кремний, хром, углерод, титан, ванадий, азот, ниобий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: марганец 40-70; кремний 1-3; хром 4,0-9,0; углерод 0,15-3,0; титан 0,3- 3,5; ванадий 0,5-2,5; азот 0,7-3,0; ниобий 0,4-4,0; железо остальное. Изменение содержания в лигатуре марганца, кремния и ванадия, а также соотношений легирующих элементов обеспечили повышение хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости обрабатываемой стали, а именно ударной вязкости при 230 К в 2,1-2,5 раза, ударной вязкости при 210 К в 2,4-3,0 раза, относительного износа в 1,1 -1,25 раза. 2 табл. с 5S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<511 4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ,3 »

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4139766/31-02 (22) 27.10.86 (46) 23.07.88. Бюл. № 27 (71) Белорусский технологический институт им. С. М. Кирова (72) Н. А. Свидунович, В. В. Вашкевич, А. Н. Вербицкий и А. И. Машенкова (53) 669.15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 451779, кл. С 22 С 35/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 522254, кл. С 22 С 35/00, 1976. (54) ЛИГАТУРА (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном и сталеплавильном производстве. Цель изобретения — повышение хладостойкости и

ÄÄSUÄÄ 1411350 А1 ударно-абразивной износостойкости стали.

Для достижения указанной цели сплав содержит марганец, кремний, хром, углерод, титан, ванадий, азот, ниобий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.о: марганец 40 — 70; кремний 1 — 3; хром 4,0 — 9,0; углерод 0,15 — 3,0; титан 0,3—

3,5; ванадий 0,5 — 2,5; азот 0,7 — 3,0; ниобий

0,4 — 4,0; железо остальное. Изменение содержания в лигатуре марганца, кремния и ванадия, а также соотношений легирующих элементов обеспечили повышение хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости обрабатываемой стали, а именно ударной вязкости при 230 К в 2,1 — 2,5 раза, ударной вязкости при 210 К в 2,4 — 3,0 раза, относительного износа в 1,1 в 1,25 раза. 2 табл.

1411350

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок, работающих в условиях

: ударно-абразивного износа при понижен ных температурах.

Цель изобретения — повышение хладо стойкости и ударно-абразивной износостойкости стали.

Предлагаемая лигатура содержит вана, дий, кремний, марганец, хром, титан, угле; род, азот, ниобий и железо при следующем 10 соотношении компонентов, мас.Я:

Марганец 40 — 70

Кремний 1 — 3

Хром 4 — 9

Углерод 0,15 — 3,00

Титан 0,6 — 3,5

Ванадий 0,5--2,5

Азот 0,7-3,0

Ниобий 0,4-4,0

Железо Остальное

Повышение содержания в сплаве марганца с 5 — 25 до 40 — 70 мас.о способствует получению в обрабатываемой стали струк. туры, характеризующейся высокой пластич1 ностью и ударнои вязкостью, в том числе и

; при отрицательных температурах. Понижение содержания кремния с 5 — 30 до 0,1—

2 мас. Я благоприятно сказывается на струк туре обрабатываемой стали.

Повышение содержания в сплаве марганца до 40 — 70 мас.о существенно меняет характер воздействия лигатуры и входящих в нее элементов на обрабатываемую сталь.

Комплексное воздействие элементов в предлагаемом соотношении способствует образованию такой структуры стали, которая обес, печивает сочетание высокой прочности и вязкости стали, в том числе и при отрицательных температурах. Повышенное содер жание марганца способствует получению стабильной аустенитной структуры, устойчивой при больших отрицательных температурах. Так как основу лигатуры составляет марганец, азот содержится в ней в значи- 40 гельной мере в твердом растворе. При обработке стали предлагаемой лигатурой значительная часть азота остается в твердом растворе, стабилизируя аустенит и благоприятно сказываясь на его прочностных и пластических свойствах. Той же цели способствует повышенное содержание азота в лигатуре и значительно меньшее содержание кремния.

Понижение содержания кремния до 1,0—

3,0 мас. Я благоприятно сказывается на структуре обрабатываемой стали, приводит к полному растворению карбидов и карбидонитридов при термообработке, повышению вязкости свойств стали при отрицательных температурах, увеличению ударно-абразивной стойкости отливок.

Снижение верхнего предела содержания углерода до 3 мас.о4, а также нижнего предела до 0,15 мас.о несколько уменьшает количество карбидов в структуре, что способствует повышению вязкости и снижению порога хладноломкости стали. Повышение пределов содержания титана до 0,6—

3,5 мас. Я вызывает образование мелкодисперсных китридов и карбонитридов титана, служащих как центрами первичной кристаллизации, так и упрочнителями аустенитного зерна против абразивного истирания, что способствует улучшению износостойкости.

Небольшие количества ванадия существенно увеличивают начальную твердость стали, что снижает абразивный износ в первый период эксплуатации до получения отливкой достаточного наклепа под действием ударных нагрузок. Однако с повышением содержания ванадия существенно снижается ударная вязкость, в том числе и при отрицательных температурах, тогда как твердость существенно не растет. Поэтому содержание ванадия в лигатуре уменьшено до 0,5 — 2,5 мас оо

Введение в сталь с помощью предлагаемой лигатуры определенного соотношения марганца, кремния и ванадия в сочетании с присутствием ниобия и азота способствует образованию комплексного модификатора, что в сочетании с предлагаемыми интервалами содержания других элементов в лигатуре приводит к существенному улучшению хладостойкости и износостойкости обрабатываемой стали. Структура стали, обработанной предлагаемой лигатурой, характеризуется мелкозернистым строением, чистымк границами и наличием мелкодисперсных китридов и карбонитридов, равномерно распределенных по объему аустенитного зерна.

Лигатуру предлагаемого и известного составов получают сплавлением компонентов в плазменно-индукционной печи. В качестве шихты используют марганец металлический, ферромарганец, феррохром, ферровакадий, феррониобий, ферротитан и газообразный азот. Составы известкой и предлагаемой лигатур приведены в табл. 1. В качестве примеси лигатура содержит до 0,35Я фосфора и до 0,05Я серы.

Известную и предлагаемую лигатуры используют для обработки стали следующего химического состава, мас.%: С 0,40 — 0,45;

Мп 2,5 — 3,2; Si 0,20 — 0,30; S до 0,02, Р до 0,02, выплавленной в электропечи.

В разливочный ковш вводят жидкую лигатуру с температурой 1580 — 1600 К в количестве 1:8 к объему расплава углеродистой стали, выпускаемого при температуре 800—

1850 К. После 2 — 5 минуТной выдержки сталь разливают, заливая пробы на механические испытания. Из проб вырезают стандартные образцы, содер>какие основных элементов определяют химическим методом.

Проводят испытания образцов стали на растяжение. Испытания на ударную вязкость проводят ка призматических образцах ти!

411350

Формула изобретения

Таблица1

Содержание компонентов ь мас. 7

Состав чигатуры Mn Si Cr С Ti V N Nb Fe

1 (известный) 10 0 13 0 6 0 2 0

1,6 13

0,5

Остальное

0,4

1,0 9,0 0,15 3,5 0,5 3,0

2 70

3 40

4 55

3,0 4,0 3,0 0,6 2,5 0,7 4,0

20 6 5 1„4 22 1,5 1ь8 23

32,0 4,0 2,0 4,5 0,3 3 5 0,3 6,0

0,10

75 0,4 11

4ь5 Оь2 5ь0 Оь2 па 1 с размерами 10 )(10 )(55 и надрезом посередине глубиной 2 мм и радиусом 1 мм.

Испытания на твердость проводят по Бринелю. Полученные образцы предварительно подвергают закалке с температуры 1400 К в воду. После закалки получают чисто аустенитную структуру с включениями мелкодисперсных нитридов и карбонитридов по объему зерна. Балл зерна 5 — 6.

Для моделирования условий ударно-абразивного износа испытания образцов стали, обработанной сплавом известного и предлагаемого 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 X 10 )(25 мм. Оценку износостойкости стали проводят по величине относительного износа. 3а эталон принят образец стали, обработанный лигатурой известного состава. Оценку хладостойкости проводят по величине ударной вязкости, измеренной на образцах, предварительно охлажденных до 230 К и 210 К. Свойства сталей, обработанных известным и предлагаемым сплавами, приведены в табл. 2

Изменение содержания в лигатуре марганца, кремния и ванадия, а также соотношений легирующих элементов обеспечивают повышение хладостойкости и ударноабразивной износостойкости обрабатываемой стали, а именно ударной вязкости при

230 К в 2,1 — 2,5 раза, ударной вязкости при 210 К в 2,4 — 3,0 раза, относительного износа в 1,1 — 1,25 раза

Лигатура, содержащая ванадий, кремний, марганец, хром, титан, углерод, азот, ниобий и железо, отличающаяся тем, что, 15 с целью повышения хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости стали, она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.ог :

Марганец 40 — 70

Кремний 1 — 3

20 Хром 4 — 9

Углерод 0,15 — 3,00

Титан 0,6 — 3,5

Ванадий 0,5 — 2,5

Азот 0,7 — 3,0

Ниобии 0,4 — 4,0

Железо Остальное.

1411350

Таблица 2

Механиче ские свойств а стали

Ударно-абразивный износ, % остав игау„Д 4 „KCV npu KCV npu KCV npu

Мйа МПа %. % 293 К, 230 К, 210 К, к 1Тж/мг краж/мг краж/мг уры

1 930 640 12 15 990 400

310

1,0

2 1050 675 18 21 1980

875

750

0,79

1100

800

0,74

1350

940

0,61

510

390

0,89

360

480

0,92

Составитель А. Бармыков

Редактор Н. Яцола Техред И. Верес Корректор С. Черни

3а к аз 3622/25 Тираж 594 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1000 700 25

4 1100 720 30

5 850 630 15

6 950 645 13

28 2400

34 3100

19 1050

14 1000