Свариваемая сталь для холодного деформирования

 

Изобретение относится к черной металлургии , в частности к высокопрочной свариваемой стали для холодного деформирования , применяемой в виде листового проката в машиностроении для изготовления сварных конструкций, в частности стрел подъемных кранов. Сущность: сталь дополнительно содержит иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,10-0,18, кремний 0,17-0,5, марганец 1,0- 1,5, хром 0,6-1,1, никель 2,5-5,0, молибден 0,2-0,6, азот 0,008-0,020, ванадий 0,05-0,15 медь 0,5-1,0, церий 0,005-0,025, иттрий 0,001-0,008, алюминий 0,02-0,08, железо остальное , причем сумма иттрий+церий 0,01- 0,026. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss>s С 22 С 38/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

Ы ,Ql фь ! ю !

Ю (21) 4862299/02 (22) 22.08.90 (46) 23.05.92. Бюл. М. 19 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.

И.П.Бардина (72) В.Г,Лазько, В.Н.Никитин, О.И.Никольский, В,И.Столяров, В,М.Маслюк, А.В.Шемякин, М.А.Поживанов, А.Я.Кудрин, В,И,Кравчук, Л.И,Миходуй. Г.И,Горячих, Л.И,Добрых и С.Ф.Кукуш (53) 669.14.018.255-194(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1059022, кл. С 22 С 38/48, 1983. (54) СВАРИВАЕМАЯ СТАЛЬ ДЛЯ ХОЛОДНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталям, применяемым в виде листового проката в машиностроении для изготовления сварных конструкций, в частности стрел подъемных кранов, Известны высокопрочные свариваемые стали, применяемые для сварных конструкций в виде листового проката.

Эти стали после термической обработки, состоящей из закалки и высокого отпуска, обеспечивают высокую прочность (предел текучести не менее 600 Н/мм ) и удовлетворительно свариваются,. однако они недостаточно пластичны. что затрудня= ет изготовление конструкций.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является сталь 14ХГН2МДАФБ, содержащая, мас.%:

Углерод 0,10-0,17

Кремний 0.15-0,50

» Ы, 1735429 А1 (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к высокопрочной свариваемой стали для холодного деформирования, применяемой в виде листового проката в машиностроении для изготовления сварных конструкций, в частности стрел подъемных кранов. Сущность: сталь дополн ител ь но содержит иттрий и ри следующем соотношении компонентов, мас,%: углерод

0,10-0,18, кремний 0,17-0,5, марганец 1,01,5, хром 0,6-1,1, никель 2,5-5,0, молибден

0,2-0,6, азот 0,008-0,020, ванадий 0,05-0,15, медь 0,5 — 1,0, церий 0,005 — 0,025, иттрий

0,001-0,008, алюминий 0,02-0,08, железо остальное, причем сумма иттрий+церий=0,010,026. 2 табл, Марганец 1,0-1,6

Хром 1,0-1,5

Молибден 0,2-0,5

Никель 1,6-2,3

Ванадий 0,05-0,26

Азот 0,01-0,03

Алюминий 0,03-0,10

Ниобий 0,03-0,20

Медь 0,3-1,0

Церий 0,005-0,03

Железо Остальное

Эта сталь имеет следующие механические свойства: прсдел текучести гто2 700

Н/мм, временное сопротивление а, 900

Н/мм, относительное, удлинение оБ 122

16%, ударная вязкость KCU 40 Дж/см .

Недостатком известной стали является то, что она обладает недостаточной технологической пластичностью, в результате чего при изготовлении из нее конструкций часто

1735429 образуются трещины, и низкой ударной вязкостью.

Цель изобретения. — повышение технологической пластичности и ударной вязкости при сохранении высокой прочности, Для достижения указанной цели в сталь, содержащую углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, азот, ванадий, медь, церий, алюминий, железо, дополнительно вводится иттрий при следующем соотношении компонентов, мас, /О, Углерод 0,10-0,18

Кремний 0,17-0,50

Марганец 1,0-1,5

Хром 0,6-1,1

Никель 2,5-5,0

Молибден 0,2-0,6

Азот 0,008-0,020

Ванадий 0,05-0,15

Медь 0,5-1,0

Церий 0,005-0,025

Иттрий 0,001-0,008

Алюминий 0,02-0,08

Железо Остальное причем сумма иттрий+церий 0,01-0,026 мас. /О.

Предлагаемая сталь после закалки и отпуска имеет следующие механические и технологические свойства: временное сопротивление ñ 900 Н/мм, предел текучег сти (то,г 750 Н/мм, относительное г удлинениест518/, ударная вязкость KCU 70

80 Дж/см, угол холодного загиба вокруг оправки, равной двум толщинам листа, 1800, Добавка Y+Ce в сталь, содержащую медь, кремний и алюминий, существенно увеличивает характеристики пластичности и ударной вязкости, Это объясняется тем, что при введении Y+Ce в сталь, содержащую алюминий, медь, кремний, образуются промежуточные фазы со структурой, близкой к матричной, что облегчает протекание пластической деформации по границам раздела с матрицей и тем самым уменьшает число и длину зародышей микротрещин.

Это приводит к значительному повышению пластичности при технологических операциях.

Содержание углерода более 0,18 мас. / ухудшает вязкость и пластичность стали, а также значительно ухудшается свариваемость, Содержание углерода менее 0,10 мас. недостаточно для достижения необходимой прочности.

Содержание кремния больше 0,5 мас. 0 ухудшает пластичность и вязкость вследствие загрязнения стали неметаллическими включениями. Содержание кремния мень5

55 ше 0,1 мас.0/ недостаточно для раскисления стали.

Содержание марганца больше 1,5 мас,o приводит к значительному увеличению прочности и снижает пластичность стали. Содержание марганца меньше 1,0 мас. / приводит к уменьшению прокаливаемости стали.

Содержание хрома больше 1,1 мас./ уменьшает пластичность из-за большого количества карбидов хрома, при содержании хрома меньше 0,6 мас, / недостаточна прокаливаемость на мартенсит.

Содержание никеля больше 5,0 мас. 0 ухудшает свойства околошовной зоны, при содержании никеля меньше 2,5 мас, / недостаточна ударная вязкость при низких температурах.

Введение молибдена больше 0,6 мас. / сильно снижает температуру конца мартенситного превращения, что неблагоприятно сказывается на свариваемости стали. Введение молибдена меньше 0,2 мас./О недостаточно для устранения отпускной хрупкости.

Введение алюминия больше 0,08 мас. / ухудшает поверхность листа и увеличивает число карбонитридов, меньше 0,02 мас, / недостаточно для измельчения зерна и раскисления стали.

Введение меди больше 1,0 мас, / понижает пластичность стали, содержание меди меньше 0,5 мас.0/О не оказывает существенного влияния на увеличение прочности стали, Введение ванадия больше 0,15 мас. / снижает общую пластичность стали вследствие образования большого количества карбонитридной фазы. Введение ванадия меньше 0,05 мас, /О не обеспечивает достаточного упрочнения.

Содержание церия больше 0,025 мас. / загрязняет сталь неметаллическими включениями, содержание церия меньше 0,005 мас, недостаточно для глобуляризации неметаллических включений.

Содержание азота менее 0,008 мас./ недостаточно для образования нитридной фазы с целью повышения прочности стали, содержание азота более 0,020 мас, / приводит к снижению пластичности стали в связи с образованием избыточной нитридной фазы, Содержание иттрия меньше 0,001 мас,/ недостаточно для образования промежуточных фаз, благоприятно ориентированных по отношению к матрице, содержание иттрия больше 0,008 мас. / загрязняет сталь неметаллическими включениями, 1735429

Таблица!

Содериание элементсв, мас.ь

" 1- -J" ".Ь.....".. I ""

Сталь

С I 41 (Предлагаемая

2. 3

7

0,017

О, 005

0,005

0,008

0,010

0 005

0,006

0,008

0,025

0,008

0,006

0,005

0,005

0,001

0,006

0,008

0,005.

0,001

0,18

0,16

0,15

0,10

D,16

0,15

0,16

О, 12

0,14

0,6

0,8

0,7

0,7

0,6

0,7

1,0

1,1

0,22

0,17

0,37

0,30

0,22

0,35

0,35

0,50

0,22

0,04

0,04

0,08

0,08

0,02

0,04

0,03

0,04

0,06

1,0

1,3

1,0

1,5

\,4

1,2

1з2

1,2

1,0

3,1 0,2 0,015

3,2 0,4 0,018

2,5 0,4 0,008

3,5 0,4 0,012

2,5 0,5 0,013

2,6 0,6 0,017

5,0 0,5 0,020

3,5 0,4 0,008

2,6 0,4 0,018

0,10 0,75

0,05 0,50

0,09 0,70

0,10 0,70

0,10 1,0

0,08 0,6

0,15 0,6

0,10 0,8

0,05 0,9

0,025

0,011

0,010

0,013

0,011

0,СЫ1

0,044

0,013

0,026

Остальное

«II

Il н

II н

II

II

Известная

Ом 12 0 ° 37

0,14 0,17

0,16 0,30 l0

11

1,2

1,0

1,5

0,08

0,08.

0,05

1 ° 7 Оф3 0,015 0 ° 10 0,50

2,1 0 4 0,020 0,22 0,40

2,0 0,4 0,025 0,18 0,40

1,1

1,4

1,2

0,03

0,06

0,15

О, 005

0,01

0,006

При сумме содержания Y+Ce более

0,026 мас. сталь сильно загрязняется неметаллическими включениями, сумма содержания Y+Ce менее 0,01 мас. О7 недостаточна для образования промежуточ- 5 ных фаз, влияющих на повышение пластичности стали при технологических операциях.

Пример. Сталь выплавлялась в индукционной печи и разливалась на слитки мас- 10 сой 17 кг. Слитки проковывали на сутунки размером 45х100х300 и прокатывали на лист толщиной 12 мм. Изучение механических свойств предлагаемой и известной сталей проводи. лось на образцах после 15 одинаковой термообработки (закалка+высокий отпуск).

Образцы для определения механических свойств, загиба и ударной вязкости вы- 20 резались поперек направления проката.

Испытания на растяжение и на ударную вязкость проводились по ГОСТ, загиб производился вокруг оправки, равной двум толщинам листа, на 180 по ГОСТ. 25

Химический состав предлагаемой и известной сталей приведен в табл,1, механические и технологические свойства — в табл.2, Как видно из полученных данных, пред- 30 лагаемая сталь превосходит известную по технологической пластичности и ударной вязкости при сохранении высокой прочности.

Листовой прокат из предлагаемой стали обладает высокой прочностью и в то же время высокой технологичностью, что позволяет создавать из него ответственные сварные конструкции, в том числе подъемные краны, Формула изобретения

Свариваемая сталь для холодного деформирования, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, азот, ванадий, медь, церий, алюминий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения технологической пластичности и ударной вязкости при сохранении высокой прочности, она дополнительно содержит иттрий при следующем соотношении компонентов, мас, :

Углерод 0,10-0,18

Кремний 0,17-0,50

Марганец 1,0-1,5

Хром 0,6-1,1

Никель 2,5-5,0

Молибден 0,2-0,6

Азот 0,008-0,020

Ванадий 0,05-0, 15

Медь 0,5-1.0

Церий 0,005-0,025

Алюминий 0,02-0,08

Иттрий 0,001-0,008

Железо Остальное причем сумма иттрий+церий = 0,01-0,026.

1735429

Таблица2

Сталь

Предел прочности

Н/мм2

Предел текучесг ти uог, Н/мм2

Угол холодного изгиба

180

Ударная вязкость

K

Дж/см2

Предлагаемая

1050

800

19

Удовлетворительный

Известная

930

730

1) 50

Неудовлетворительный

950

750

40

50

Составитель В»Пазько

Редактор О,Юрковецкая Техред M,Ìoðãåíòàï Корректор О.Кундрик

Заказ 1796 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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

3

5

7

950

820

Относительное удлинение 3, о

21

222

22

24

26

27

24

«и»

l l»

ll

«1 I»

92