Сплав для легирования стали

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном и сталеплавильном производстве . Цель изобретения - пояышение пластических свойств, ударно-абразивной износостойкости и ударной вязкости стали. Спл ав для легирования стали содержит марганец , кремний, углерод, азот, бор и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: марганец 76-80, кремний 1,5-4,5, углерод 3,0-6,0, азот 0,25-0,9, бор 0,5- - 1,0, железо остальное. Дополнительный ввод в состав сплава бора, повы- . шение содержания марганца и углерода и уменьшение количества кремния прршодят к. повышению на 25- 35% ударно-абразивной износостойкости , пластичности и ударной вязкости стали за счет формирования в чисто аустенитной структуре стали мелкодисперсных нитридов бора. 2 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. (21) 4296676/31-02 . (22) 1 7 . 08. 87 (46) 07 . 03 . 89. Бюл, 9 9 (71) Белорусский технолог ический институт им. СЛ. Кирова (72) Н .А . Свидунович, А,И. Гарост, А.Н. Вербицкий, В.В. Вашкевич и В.В. Радзевич (53) 669.15-1 98(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1252378, кл. С 22 С 35/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

Ф 359289, кл. С 22 С 35/00, 1972. (54) СПЛАВ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном и сталеплавильном производстве. Цель изобретения — no srzeeve пластических свойств, удар1

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок, работающих в условиях ударно"абразивного износа.

Цель изобретения — повышение пластических свойств, ударно-абразивной износостойкости(и ударной вязкости стали.

Поставленная цель достигается тем, что сплав для легирования стали, содержащий марганец, кремний, углерод, азот и железо, дополнительно содержит бор при следующем соотношешении компонентов, мас.Ж:

Марганец - 76-80

Кремний 1,5-4,5

„„SUÄÄ 1463?86 А1 цц 4 С 22 С 35/00 но-абразивной износостойкости и ударной вязкости стали. Сплав для легирования стали содержит марганец, кремний, углерод, азот, бор и железо при следующем соотношении компонентов, мас.Ж: марганец

76-80, кремний 1,5-4,5, углерод

3,0-6,0, азот 0,25-0,9, бор 0,51,О, железо остальное. Дополнительный ввод в состав сплава бора, повы.шение содержания марганца и углерода и уменьшение количества кремния приводят к. повышению на 2535Х ударно-абразивной износостойкости, пластичности и ударной вязкости стали за счет формирования в чисто аустенитной структуре стали мелкодисперсных нитридов бора.

2 табл.

Ф

Углерод 3,0-6,0 Дь

Азот . 0,25-0,9

Бор " О 5 1,0

Железо Остальное

Введение в состав сплава марганца Q© азота и бора при их оптимальном со- © 1 держании в сочетании с другими компонентами сплава обеспечивает получение чисто аустенитной структуры, уменьшение размеров аустенитных seрен и упрочнение кристаллической решетки, что приводит к повышению пластических свойств, ударной вязкости и ударно-абразивной износостойкости стали. Гарантированное получение чисто аустенитной структуры обеспечивается повышением содержания

1463786 марганца и углерода соответственно до 76-80 и до З-б .. Снижение размеров аустенитного зерна вызвано изменением условий процесса кристаллизации в результате воэцействия добавки азот + бор. Азот, являясь поверхностно-активным элементом, адсорбируется на гранях растущих кристаллов и замедляет их рост, а образующиеся нитриды бора в еще большей степени способствуют уменьшению (, размеров зерна. Кроме того, упрочнение металла происходит за счет ле гирования стали азотом и бором. Со, держание бора в предлагаемом сплаве менее 0 5 мас. . не приводит к эффективному упрочненению металлической матрицы, а увеличение его содержания (свыше 1,0 мас.%) приводит к охрупчиванию стали в связи с ограниченной растворимостью бора в аусте( ните. Уменьшение содержания азота в сплаве (менее 0,25 мас.%) не обес печивает измельчения зерна аустенита

У а увеличение его содержания (свыше

0,.9 мас.%) приводит к снижению иэносостойкости вследствие снижения значений ударной вязкости. Снижение содержания кремния в сплаве до

1,5-4,5 мас. приводит к более пол-. ному растворению карбидов при тер мообработке и благоприятно сказы .вается на структуре обрабатываемой стали, причем нижний предел содержания кремния обусловлен необходиМостью получения хорошо раскисленной стали.

В индукционной печи ИСТ-.006 с плазменной приставкой выплавляют сплавы предлагаемого состава, включая граничные и средние значения компонентов, и сплав известного состава, удовлетворяющий средним значениям составляющих. Сплавы получают методом сплавления В качестве шихГы используют ферромарганец, ферробор и газообразный азот. Плавку ведут

Одновременно индуктором и плазмотроИом. Параметры работы плазмотрона:

Падение напряжения на дуге, В 60-150

Ток дуги, А 600-700

Расход газа, г/с О,,5-1,6

Длина дуги, мм 50-250

После расплавления основной массы металла добавляют ферробор.

Составы известного и предлагаеМого сплавов приведены в табл .1 .

Известный и предлагаемый сплавы ! используют при производстве высокомарганцовистой стали. В электропечи получают углеродистую сталь, содержащую, мас. .: углерод 0,36-0,42; марганец 2, 5-3, 0; кремний О, 20-0,24; сера до 0,02, фосфор до 0,02. В раз" ливочный ковш первоначально вводят

10 легирующие сплавы, затем углеродистую сталь в соотношении 1:8 . После

3 мин выдержки сталь разливают в форму. Содержание основных элементов определяют химическим методом

15 по стандартным методикам. Микроструктуру опытных сталей анализируют на микросхеме МИМ-8 . Величину зерна определяют по ГОСТ 5639-81 .

Испытания механических характеристик

20 проводят по ГОСТ 1497-73, 9554-60, 9012-59. Полученные образцы закаливают с температуры 1150 С в воду.

После закалки стали, обработанные сплавами предлагаемого состава, имеют чисто аустенитную структуру с включениями мелкодисперсных нитридов и карбонитридов бора преимущественно в основе аустенитного зерна. Балл зерна 5-6.

30 Свойства стали, обработанной известным и предлагаемым сплавами, приведены в табл. 2.

Моделирование условий. ударно-абразивного износа образцов стали проводят в шаровой мельнице с внутренними перегородами. В каждый барабан загружают 15 кг стальных шаров диаметром 55 мм, гранитный щебень 10 кг и испытываемые образцы размером

40 10к10х25 мм. Износостойкость стали характеризуют величиной относительного износа. За эталон принимают образец известного состава .

45 Ударно"абразивная износостбйкость у стали, обработанной предлагаемым сплавом, на 28-36 выше, чем у стали, обработанной известным сплавом, что связано с одновремен50 но достигнутьк высоким уровнем характеристик пластичности и ударной вязкости стали, а также высокой интенсивностью развития процессов упрочнения при наклепе.

Формула изобретения

Сплав для легирования стали, содержащий марганец, кремний, углерод, азот и железо, о т л и ч а ю щ и й1463786 с я тем, что, с целью повышения пластических свойств, ударно-абразив1 ной износостойкости и ударной вяз- . кости стали, он дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Таблица !

Содержание компонентов, мас . X

Состав

Марганец Кремний Азот Углерод Бор Железо

17,5 ),1 2 Остальное

Та блица 2

Состав

Механические свойства стали

Относительный износ, Ж

6т, 3, Qt KCU+20 С КСБ-60 С

2. 2

МПа 7 7 кДж/м кДж/м

7 8 720

550

200

l,00

Составитель А. Бармыков

Техред А.Кравчук

Корректор Н. Король

Редактор Н. Гунько

Заказ 7 93/3 3 Тираж 576 Подп исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Известный

Предлагаемый

2

4

Известный

Предлагаемый

2 .3

76

78

82

560 21

550 20

600 25

550 9

570 8

1,5 0,9

4:,5 0,25

3 0,55

1,1 1,3

5,0 0,1

22 2400

21 2200

27 2600

l l 820

9 750

Марганец

Кремний

Углерод

Азот

Бор

Железо

3 1,0

6 0,5

4,5 0,75

2,5 1,3

8 0,3

1450 !

400

76-80

1,5-4,5

3-6

0,25-0,9

0,5-1, 0

Ос таль ное

II

11

lI

tt

0,68

0,72

0,64

0,94

0,96