Лигатура

 

Изобретение относится к лигатурам для хромоникелевых сталей. Целью изобретения является повышение технологических и эксплуатационных свойств сталей. Лигатура содержит, мас.$: кальций 10-15, алюминий 6-12; редкоземельные металлы 10-16; титан 3|5-8; цирконий кремний 6-10; медь 6,3-9; бор 0,2-1,7; иттрий 3-7; железо остальное. Обработка предлагаемой лигатурой хромоникелевой стали 12Х18Н9ТЛ обеспечивает повышение трещиноустойчивости, удельной герметичности , механических свойств, удароустойчивости и коррозионной стойкости стали. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) 1705389 А1 (51)5 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCXOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

15-20

10-20

5-10

5 10

1-2

Остальное

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 4801274/02 (22) 11.03.90 (46) 15.01.92. Бюл. h" 2 (75) М.И.Карпенко, C.t1.Áàäþêîâà (53) 669 ° 24,891.296(088.8) (56) Авторское аяидетельство СССР

N 1523587, кл, С 22 С 35/00, 1989.

Авторское свидетельство СССР

N 1024521, кл. С 22 С 35/00, 1983 ° (54) ЛИГАТУРА (57) Изобретение относится к лигатурам для хромоникелевых сталей. Целью изобретения является повышение техИзобретение относится к металлургии, в частности к лигатурам для улучшения свойств легированных хромоникелевых сталей с повышенными технологическими и служебными свойствами.

Известна лигатура, содержащая, мас.Ф:

Кремний 30-70

Марганец 0,5-10

Ванадий 4-20

Кальций 3-20

Титан 0,5"10

Магний 3-20

Хром 0,5-10

Железо Остальное

Высокое содержание кремния и кальция в известной лигатуре снижает износостойкость и коррозионную стойкость сталей.

Известна лигатура следующего химического состава, нас. .-:

Кремний 30-60

Марганец Ло 15

Кальций и барий Ло 15

2 нологических и эксплуатационных свойств сталей. Лигатура содержит, мас.g: кальций 10-15; алюминий 6-12; редкоземельные металлы 10-16; титан 3,5-8; цирконий 9-15; кремний 6-10; медь

6,3-9; бор 0,2-1,7; иттрий 3-7; железо остальное. Обработка предлагаемой лигатурой хромоникелевой стали

12Х18Н9ТЛ обеспечивает повышение трещиноустойчивости, удельной герметичности, механических свойств, удароустойчивости и коррозионной стойкости стали. 2 табл.

Минимум четыре элемента иэ группы, содержащей церий, лантан, ниобий, титан, тантал, ванадий, цирконий, алюминий, бор 20-40

Железо Остальное

Эта лигатура не обеспечивает существенного повышения износостойкости, технологических и механических свойств сталей.

По составу ингредиентов и достигаемому эффекту наиболее близкой к предложенной является лигатура, содержащая, мас.ь:

Кальций 10-15

Редкоземельные металлы

Алюминий

Титан

Иттрий

Железо

Никель

1705389

10-15

Отливки из стали, обработанной этой ли! атурой, выдерживают при испытаниях на гидроплотнссть 60 атм и могут обрабатываться резанием при скорости 17,ч-17,8 м/мин. Предел прочности легированной стали 5860 кгс/мм и ударная вязкость 38ч2 цж/см, Недостаток лигатуры - низкие технологические и эксплуатационные свойства модифицированной стали.

Цель изобретения - повышение технологических и эксплуатационных свойств, 15

Поставленная цель достигается тем, что лигатура, содержащая кальций, алюминий, редкоземельные металлы, титан, иттрий и никель, дополнительно содержит цирконий, кремний, медь и бор при следующем соотношении компонентов, мас.ь:

Кальций

Редкоземельные металлы 10-16 25

Алюминий 6-12

Титан 3,5-8

Цирконий 9 15

Кремний 6-10

Бор 0,2-1,7

Медь 6,3-9

11ттрий 3-7

Никель Остальное

В качестве технологической примеси лигатура может содержать 1-3 мас,ь железа.

Введение в состав лигатуры 915 мас.Ф циркония способствует измельчению структуры, улучшению механических и технологических свойств, 40 снижению коррозионно-эрозионного износа стали. Модифицирующее влияние циркония начинает сказываться с его концентрации 9 мас.4. При увеличении содержания циркония более 15 мас.1 45 повышается концентрация неметаллических включений, ухудшаются характеристики ударной вязкости и коррозионно-эрозионной и эксплуатационной стойкости.

Бор очищает границы зерен, повышает механические свойства, что весьма важно в отношении коррозионной и ее эксплуатационной стойкости. При концентрации бора в лигатуре более

17 мас.Ъ oí становится источником 5 неметаллическик вкл чений, что приводит к снижению эксплуатационной стойкости стали. При концентрации бора до 0,2 мас.4 его модифицирующее влияние недостаточно, а механические и эксплуатационные свойства низкие, Введение алюминия раскисляет и упрочняет матрицу и измельчает ее, повышает механические свойства и снижает коррозионно-эрозионный износ стали, При концентрации алюминия до

6 мас.ь измельчение и упрочнение матрицы и повышение коррозионно-эрозионной стойкости стали недостаточны, При увеличении содержания алюминия более 12 мас.1 увеличивается неоднородность структуры и снижается ударная вязкость, что приводит к повышению коррозионно-эрозионного износа и снижению эксплуатационных свойств.

Введение в состав лигатуры РЗМ обусловлено их высокой модифицирующей способностью, возможностью значительного измельчения структуры, улучшению формы включений, повышения коррозионно-эрозионной стойкости. При концентрации РЗМ до 10 мас.4 измельчение структуры и повышение коррозионно-эрозионной стойкости недостаточны. При концентрации Р3М более

16 мас.ь увеличивается его угар, снижается однородность структуры, возрастает коррозионно-эрозионный износ и снижаются эксплуатационные свойства.

Иттрий модифицирует структуру,повышает герметичность и эксплуатационные свойства сталей. Его модифицирующее влияние начинает сказываться с концентрации 3 мас.Ф, а при увеличении его более 7 мас.Ф возрастает угар, неоднородность структуры и эксплуатационные свойства, Медь способствует повышению технологических свойств, измельчению структуры и повышению коррозионной стойкости и удельной герметичности, При концентрации меди 6,3 мас.Ф технологические свойства и удельная герметичность недостаточны, а при увеличении ее концентрации более 9 мас.1 снижа— ется стабильность структуры, увеличивается ликвация компонентов и снижается герметичность и эксплуатационная стойкость.

Титан повышает коррозионную стойкость, механические и эксплуатационные свойства, начиная с концентрации в лигатуре 3,5 мас.3. Верхний предел обусловлен снижением однородности структуры, удельной герметичности и механических свойств.

1705389

Содержание кремния и калЬция как основных раскисляющих элементов и

I примесей (железо) принято в обычных концентрациях, не снижающих коррозионную стойкость, а также технологические и эксплуатационные свойства нержавеющей стали.

Выплавку лигатур осуществляют в открытых индукционных печах методом переплава гранулированного никеля, меди и ферросплавов. Сначала выплавляют медноникелевый сплав с температурой 1300-1320ОС и вводят ферробор

ФБ13, силикокальций СКЦр2, ферроси- 15 ликоцирконий ФСЦр50АЗ и никельиттриевый сплав ИтН-1. Перед разливкой в расплав вводят редкоземельные металлы в виде сплава МЦ50Ж6. Разливку производят в плоские металлические 20 изложницы. В сталь лигатуру вводят в измельченном виде фракции 0,1-5 мм.

В аналогичных условиях выплавляют лигатуру известного состава.

Лигатуры используют при выплавке стали 12Х18Н9ТЛ, используемой для изготовления деталей машиностроения, работающих при обычных и повышенных температурах (до 700 С).

В табл. 1 приведены химические 30 составы лигатур опытных плавок. За° ливку сталей производят в сухие литейные формы при 1550-1570 С.

Механические и эксплуатационные свойства определяют после аустенизации при 1100 С, 4 ч и стабилизирующе-. го отжига при 840-850 С, 4 ч с последующим охлаждением на спокойном воздухе, В табл. 2 приведены механические, 40 технологические и эксплуатационные свойства сталей опытных плавок, модифицированных известной и предложенной лигатурами.

Трещиностойкость определяют íà 4g

4 звездообразных технологических пробах, а испытания на ударный изгиб - на образцах типа 8. Проводят испытания корроэионную стойкость °

Эксплуатационную стойкость определяют на испытательных стендах ИМгу-13М в условиях ударно-усталостных нагрузок, а предел прочности на образцах 10 мм. Герметичность сталей определяют при испытании стандартных образцов на гидроплотность.

Как видно из табл. 2, использование предложенной лигатуры для модифицирования нержавеющей стали 12Х18Н9ТЛ обеспечивает повышение трещиноустойчивости, удельной герметичности, коррозионной стойкости и эксплуатационных свойств в большей степени, чем известная лигатура.

При использовании предложенной лигатуры в литейном производстве за счет повышения технологических и эксплуатационных свойств нержавеющих сталей в литых иэделиях экономический эффект составит 73,6 тыс. руб. в

Год, Формула изобретения

Лигатура, преимущественно для хромоникелевых сталей, содержащая кальций, алюминий, редкоземельные металлы, титан, иттрий и никель, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения технологических и эксплуатационных свойств сталей, она дополнительно содержит цирконий, кремний, медь и бор при следующем соотношении компонентов, мас. :

Кальций 10-15

Алюминий 6-12

Редкоземельные металлы 10-16

Титан 3,5-8

Цирконий 9-15

Кремний 6-10

Медь 6,3;9

Бор 0,2-1,7

Иттрий 6,0-7

Никель Остальное

1705389

Т а б л и ц а 1

Содержание ко7лпонентов, мас.ь (никель - остальное) Лигатура

Каль- Редкоэе- Бор ций мельные металлы

ЖелеИттрий

Кремний

Цирконий

Медь

Титан

Алюминий эо

5 т

9 6 6,3 1,0

12 8 72 15

15 10 9,0 3

7 2 2,2 0,8

15,8 6,5 9,5 3,3

5,9 15

0 2 3 5 6 о,9 4,9 10

1,7 8,0 12

0,1 2,15 5

2 93 127

Т ° dn и ц а 2

Cиорост ° лорроэии, /тод

Предаат ус т ало ст ной с и орос т а р е э а ни л ° н/ннн

I erweтнчнос т ° л арро Энонно-эроЭ и Отттттюй и энос, нт/нэ и

Уиароустрйчиаост °, rvC. цнллоа

Таердоста, Н8

Ударна л алэлост °, Пи/снт

ТС»т ат ура

Предел оаочносТрецнноустойчнвость, Предел телучести,НПа а тут тн ори

° иностат

° ости, 101а растлил

НП

12.5 0,675 35,5

17 ° 3 0.581 27. 2 22 7

18, 3 0,572 22,7 25,0

17,8 0.570 23,8 211,5

13,6 0,667 3е,6 17,8

163 0597 291 219

Составитель М.Карпенко

Редактор О.Спесивых Техред П,Олийньас Корректор . Ру р

Л, Пб ча

Заказ 173 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобрете11и1тм и открытивм при ГКНТ. СССР

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

Производственно-издательскии комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гаг р

I! II

Гага ина 101

1(иэв.)

3

5

1(иэ °,)

3

5

l2

16

S8S

639

592

6I2

III 5

152

I56

107

169

16

l6

17

1т2 3

618

395

01

72

76

72

>5

38

26

21

7

6

2

68

72

71

62

561

697

513