Сплав для раскисления, легирования и модифицирования стали

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном и сталеплавильном производстве. Цель изобретения - повышение хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости обрабатываемой стали. Сплав для раскисления, легирования и модифицирования стали содержит следующие компоненты, мас.%: марганец 75-85, углерод 4,5-5,0, кремний 3,0-3,5, алюминий 0,3-1,3, азот 0,2-0,8, железо - остальное. 2 табл.

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ) Т(ЕСНИХ

РЕС(1УБЛИ К

Ai (19) (11) (51) 4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

110 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4409591/31-02 (22) 11.04.88 (46) 23.11.89. Бюл. )) 43 (71) Белорусский технологический институт им. С.М. Кирова (72) Н.А. Свидунович, Л.И. Парфенов, А.Н. Вербицкий, В.Н. Волков, В.В. Вашкевич и В.А. Объедков (53) 669.15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 629773, кл. С 22 С 35/00, 1979.

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

Цель изобретения — повышение хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости.

Сплавы предлагаемого и известного составов получают сплавлением компонентов в плазменно-индукционной печи.

В качестве шихты используют ферро марганец ФМн 75С4 и ФМН 0,5, алюминий АВ91 и газообразный азот. Сплавы известного и предлагаемого составов приведены в табл.1.. Для получения сплава состава 4 (табл.1) в плаэменно-индукционной печи расплавляют 55 кг ферромарганца

ФМнС4 и 45 кг ферромарганца ФИн 0,5.

После расплавления и смачивания образовавшегося шлака производят насы2 (54) СПЛАВ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ, ЛЕГИРОВАНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к метал-, лургии и может быть использовано в литейном и сталеплавильном производстве. Цель изобретения — повышение хладостойкости и ударно-абразивной иэносостойкости обрабатываемой стали.

Сплав для раскисления, легирования и модифицирования стали содержит следующие компоненты, мас.%: марганец

75-85; углерод 4,5-5 0" кремний 3,03,5, алюминий 0,3-1,3; азот 0,2-0,8, железо остальное, 2 табл. щение расплава азотом с помощью низкотемпературной плазмы, генерируемой плазмотроном типа ПД-9М. Алюминий вводится перед выпуском в количестве

0,9 кг. Остальные составы сплавов, приведенные в табл.1, получают аналогично.

Известный и предлагаемый сплавы используют при производстве высокомарганцовистой стали. В дуговой электропечи получают углеродистую сталь следующего состава, постоянного для всех случаев, мас.%: углерод

0,35-0,45; марганец 2,5-3,0; кремний 0,20-0,22 сера до 0,02; фосфор до 0,02. В разливочный ковш сплав вводят в жидком виде с температурой

1580-1600 К в количестве 1:8 к объему расплава углеродистой стали, выпускаемой при температуре 1800-1850 К, После 4-5 минутной выдержки сталь разливают. Полученные образцы предваритель-

1523588 но подвергают закалке с температуры

1400 К в воду.

Для моделирования условий ударноабразивного износа испытания образцов стали, обработанной сплавом известно5

ro и предлагаемого составов, проводят в шаровой мельнице, В каждый барабан загружают 10 кг стальных шаров (НЕС 50) диаметром 50 мм, щебень гранитный 5 кг и испытываемые образцы размером 10к10х25 мм. Оценка:износостойкости стали проводится по величине относительного износа. За эталон принят образец стали, обработан-. 1 ньиве лигатурой известного состава.

Оценку хладостойкости проводят повеличине ударной вязкости, измеренной на образцах, предварительно охлажденных до 230 К. Свойства сталей, обработанных известным и предлагаемым сплавами, приведены в табл.2..

Введение азота, повьппение содержа-, ния марганца и снижение концентраций алюминия приводит к появлению в обрабатываемой стали новых эффектов, обеспечивающих получение мелкодисперсной чисто аустенитной структуры, упрочненной включениями нитридов алю- миния и характеризующейся чистыми и тонкими границами, что, в конечном

ЗО счете, приводит к увеличению ударноабразивной износостойкости и хладостойкости стали. Введение в сплав азота в указанных пределах необходимо для легирования твердого раствора и обеспечения эффективного торможения роста зерна легированного аустенита.

Азот в процессе кристаллизации, являясь поверхностно-активным элементом и образуя дисперсные частицы соедиI нений типа A1N, измельчает первичную структуру. Не связанный в нитриды алюминий является эффективным раскислителем стали.

При снижении содержания азота ме- 45

I нее 0,2 мас.Х и алюминия менее

0,3 мас./ количество образующихся нитридов алюминия невелико, что приводит к укрупнению макроструктуры стали и

° величины зерна аустенита. Содер- 50 ..жание азота более 0,8 мас.Ж и алюминия более 1,3 мас./ приводит к увеличению размеров образующихся включений, и на границах зерен появляются сегрегации крупных частиц типа 55

AlN и А1 О, не способных тормозить рост зерен, в результате размер зерна увеличивается, сталь охрупчивается, уменьшается ее ударно-абразивная износостойкость и хладостойкость. Кроме того, азот является эффективньм аустенизатором и снижает точку мартенситности превращения в область низких температур, обеспечивая- при этом повышение хладостойкости обрабатываемой стали.

Гарантированное получение аустенитной структуры, характеризующейся высокой пластичностью и ударной вязкостью, в том числе и при отрицательных температурах, обеспечиваетея за счет повышения содержания марганца с, 40-58 до 75-85 мас.X. При снижении содержания марганца ниже

75 мас.X обеспечивается наличие в структуре стали участков перлита, преимущественно по границам аустенитного зерна, что резко снижает ударно-абразивную износостойкость и хладостойкость стали. Как показывают ре.зультаты исследований, при. содержании марганца в сплаве. более 85 мас.Х не отмечается существенного повышения показателей износостойкости и хладостойкости обрабатываемой стали.

Таким образом, использование предлагаемого сплава обеспечивает повьппение хладостойкости и ударно-абразивной иэносостойкости обрабатываемой стали, а именно ударной вязкости при

230 К в 2,0-3,0 раза и относительного износа в 1,18-1,61 раза.

Формула изобретения.

Сплав для раскисления, легирования и модифицирования стали, содержащий марганец, углерод, кремний, алюминий и железо, о т л и ч а ю.шийся тем,что, с целью повьппения хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости стали, он дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Марганец

Углерод

Кремний

Алюминий

Азот

Железо

Таблица 1

1523588

Содержание компонентов, мас.X

Т T T 1

Состар сплава арганец Углерод Кремний . Алюминий Азот Железо!

Таблица 2

Ударйо-абра- Ударная зивный вязкость износ, Х KCV npu

230 К, кДк/мг

Состав сплав

Составитель И. Бекренева

Редактор Н. Яцола Техред М.Ходанич Корректор Т. Малец Заказ 7008/27 Тирам 576 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Рауяская наб., д. 4/5

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

1 (Известный)

3

49

75"

1

3

4 5

5,0

4,5

4,7

2,5 . 3,0

3,5

3,3

100 .&5

73

4

1 ° 3

0,3

0,8

3010

Остальное

02 - ФФ

0,8

0 5