Сталь
Изобретение относится к металлургии сплавов на основе железа и может быть использовано для изготовления отливок методом литья по выплавляемым моделям, например отливок колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей и др. Цель - повышение термостойкости и длительной прочности отливок. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,12 - 0,3 кремний 0,1 - 2,0 марганец 0,1 - 2,0 хром 19 - 21 никель 24 - 26 ниобий 0,3 - 1,1 вольфрам 0,5 - 5,0 молибден 0,2 - 1,1 азот 0,001 - 0,15 бор 0,0002 - 0,004 титан 0,04 - 0,2 алюминий 0,02 - 0,2 РЗМ 0,001 - 0,1 барий 0,001 - 0,05 кальций 0,001 - 0,02 железо остальное. Сталь обладает величиной термостойкости при нагреве до 800°С и охлаждении в воде 38 - 89 циклов длительной прочностью при 600°С и натяжении 45 кгс/мм<SP POS="POST">2</SP> 45 - 102 кгс/мм<SP POS="POST">2</SP>. Количество брака по трещинам из 1000 предъявленных отливок составляет 8 - 43 шт. 2 табл.
СаОЗ СОВЕТСНИХ
РЕСПУБЛИН
„,80„„1567654 А
Щ)5 С 22 С 38/58
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
М ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф3ь
Ь
»
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4471301/23-02 (22) 08.08.88 (46) 30.05.90. Бюл. 11 - 20 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения для животноводства и кормопроиэнодства "РостНИИТМ" (72) В.А.Полинец, Э.Н.Попов, Л,A.Г1алинец, В.В.Иванов, В.Н.Селезнев и А.А.Ребик (53) 669.15.018.85 (088.8) (56) Заявка Японии 59-1657,,кл. С 22 С 38/58, 1984.
Патент Франции 2497832, кл. С 22 С 38/50, 1982. (54) СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии сплавов на основе железа и может быть испольэонано для изготовления отливок методом литья по выплавИзобретение относится к области металлургии сплавов на основе железа и может быть использовано для изготовления отливок методом литья по ныплавляемым моделям, например отливок колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей и др.
Целью изобретения является повышение термостойкости и длительной прочности отливок.
Дополнительное комплексное введение РЗМ, бария и кальция способстнует уменьшению окисляемости и наугле-, ро»»»HBBHHl0 поверхности отливок кол;.с турбин турбокомпрессоров при проведении их термообработки в эндога свой среде в интерваге темпер",ò-.óð 7 -:02 ляемым моделям, например, отливок к лес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей и др. Цель — поп;»»»»ение термостойкости и длительной и ности отливок. Сталь содержит, ч»» углерод 0,12 -0,3; кремн»й О,1 марганец 0,1 — 2,0; хром 19 — 21; кель 24 - 26; ниобий 0,3 -1,1, вольфрам 0 5-5,0; молибден 0,2-1,1; аз
0,001-0, 15; бор О,ОС02 — 0,004; титан 0,04 — 0,2; алюминий 0,02-С,2;
РЗМ 0,001-0,1; барий 0,001-0,05; кп.: ций 0,001-0,02; железо «сталь »ое.
Сталь обладает величиной термостойD кости при нагреве до 800 0 и с х.;а:+, нии в воде 38-89 циклов; .,тител.»»ай прочностью при 600 С и натяжении
45 кгс/мм 45-102 кгс/мм ; количест2 во брака по трещинам из 1000 предъявленных отливок составляет 8-43 »»»i.
2 табл.
1»»М .Д
1180 С, что увеличивает термостойкость отливок в проце се эксплуат;. ин, а также длительную прочность при ау,„
600 С. Это происходит бла: одаря тому, » что РЗМ, барий и кальций совместн,» с присутствующим в стал алюминис-м oC!разуют весьма стойкие окислы и -к»»сн» пленки, имеющие прочн: е сцепя=» .» матрицей и затрудняю»»»»»е»1рон».к .»о е— ние кислорода, аэота, всдара;.:» ». углерода внутрь отливок. Крг».»- -ог », введение этих добавок», » ва»»»»- к вышению жидкотекучесTч cTBлп и ;» нию склонности к абра 3!., »;»н»»ю со трещин; не»»трал»»з 1ц»»»» нр г н, cTBHR водорода, 31» лк»анце
»»1 оникнонен»п
1567654 вождающемся образованием соединений водорода, и дополнительному глубинному окислению; замедлению межфазной граничной диффузии и измельчению и стабилизации структуры; затруднению
5 зарождения дислокаций на границах зерен и границах раздела фаэ; уменьшению количества свободног кислоро,да, азота, а также сурьмы, мышьяка и др.; снижению количества остроугольных и весьма твердых включений корунда А1 0, твердых стеклообразных фаз, которые являются концентратами напряжений и приводят к повышенному браку по трещинам.
При этом происходит раздробление дендритной структуры, уменьшение и выравнивание размера зерна и неметаллических включений, уменьшение обеднения поверхности отливок упрочняющими элементами Cr, В, Al, Ti и др., а также уменьшение по величине и равномерное распределение избыточных упрочняющих фаз, что повышает термостой-д кость и длительную прочность предлагаемой стали.
В лабораторных условиях готовят из,вестную и предложенную стали, Сравнительные испытания проводят в лабораторных условиях. Термообработку образцов и колес турбин турбокомпрессоров проводят с использованием эндогазовой среды, состоящей иэ 18-20Х СО, 38-40Х Н, 1Õ СН, 1Х СО, аэот— остальное, в интервале 750 †11 С.
В индукционной печи типа МГП-102А с основной футеровкой выплавляют известную сталь и ряд композиций предложенной жаропрочной литейной стали °
В качестве составляющих шихты используют хром металлический, никель, вольфрам, молибден, ниобий, алюминий, арможелезо, марганец, ферросилиций, ферробор, электродный бой, лигатуру
РЗМ, ферробарий, ферросиликобарий и силикокальций.
Заливку металла производят в горячие кварцевые формы, изготовленные методом литья по выплавляемым моделям, имеющие температуру 650-750 С.
Режим термообработк с использованием эндогазовой среды следующий.
Закалка: нагрев до 750 — 1200 С 3 ч, выдержка при 1200 С 3 ч с дальней55 шим охлаждением на воздухе. Старение производят при 750-800 С в течение
16 ч с охлаждением на воздухе.
Длительную прочность иа образцах
gl 5 мм определяют при 600 С.
Оценку термостойкости металла определяют на механически обработанных колесах турбин турбокомпрессоров по следующему режиму: нагрев в печи Н-15 о до 800 С, выдержка при этой--температуре 20 мин, охлаждение в воде. После каждого цикла путем визуального осмотра определяют наличие трещин на лопатках и дисках колеса.
Количество брака по трещинам определяют визуально по результатам разбраковки каждой партии из 1000 залитых и термообработанных колес турбин турбокомпрессоров TKP-11. Кроме этого, все отливки дополнительно проверяют на наличие трещин 1007-ным люминесцентным контролем.
В табл. 1 и 2 представлены составы известной и предложенной стали, а также сравнительные результаты их свойств.
Как видно иэ данных табл, 1 и 2 предложенная сталь обладает большей величиной термостойкости и длительо ной прочности при 600 С при одновременном снижении количества брака в
1,21-6,6 раза.
Формула и з обре т е н и я
Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, ниобий, вольфрам, молибден, азот, бор, титан, алюминий, железо, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения термостойкости и длительной прочности отливок, она дополнительно содержит барий, кальций и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.X:
Углерод О, 12-0 3
Кремний 0,1 -2,0
Марганец 0,1 -2,0
Хром 19,0-21,0
Никель 24,0-26,0
Ниобий 0,3 — 1;1
Вольфрам 0,5 -5,0
Моднбден 0,2 — 1,1
Азот 0,001-0 15
Бор 0,0002- 0,004
Титан 0,04-0,2
Алюминий 0,02-0,2
Редкоземельные металлы 0,001-0,1
Барий О, 001-0,05
Кальций 0,001-0,02
Железо Остальное
1567654
Т ° аа ° в °
Содервалве аомлонентов, мас.2 реле- врем-1 марта-1 аром1 ннатль)воль-!моллб- ало-1 ° тот bop РЗН алве- татаа валь- ааааа 1 велеэо рол внй неа ) фрам -,ен (нй нна аю4! J
Пталь
0,5 0,9
1,! 1,!
0,6 П,Ь
0,2 0,3
О, 15 0,0002 0,001 0,2
0,015 0,002 0,05 О, l
0,001 0,004 О,! 0,02 т 0,1
0,2
0.45 1 ° 0 1 ° 0 25 0 35 0
012 0 ° 1 0 !90 240
0,21 1 ° 0 1,DS 20,0 25,0
03 20 20 210 240
Известнее
Предловеннан
2,8
S,0
2,8
0,5
Р таеьвое
0,001
0 ° 01
0,02
0,00
0,02
0,05 е
Та блица 2
ТермостойКОСТЬ (КОЛИСталь чество циклов
Составитель А.Зенцов
Редактор О.Спесивых Техред Л.Олийнык Корректор О.Кравцова
Заказ 1304 Тира!к 487 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ CCC!
113035, Москва, Ж-35, .Рау333ская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комби 1ат Т1атЕНт", Г .Ужгород, ул . Гаггринп . до появления первых трещин), шт, Известная 36
Предложен- 38 ная 70
Длительная прочность при
600 С и напряжении 45 кгс/мм 2 ч
102
Кол-во брака по трещинам из 1000 предъявленных отлиВОк, шт
43
