Сплав для раскисления, легирования и модифицирования стали

 

Изобретение относится к черной металлургии , а именно к производству стали. Сплав содержит, мас.%: алюминий 10-30; титан 10-25; кремний 10-25; цирконий 1-6; углерод 0,05-50; азот 0,02-1,0; железо остальное . Сталь, обработанная данным сплавом , имеет предел текучести 40-51 кг/мм2, временное сопротивление разрушению 52- 60 кг/мм2, высокую штампуемость при изготовлении крупных деталей, например лонжеронов грузовых автомобилей. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М (:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4863699/02 (22) 04.09,90 (46) 15.07,92. Бюл . ¹ 26 (71) Институт металлургии Уральского отделения АН СССР (72) B,È. Жучков, Ю.Б, Мальцев, Э.В, Криночкин, Н,И. Чернега, P.Ï, Бобова, В.И. Богомяков, В.И. Герман, А.В. Чернушевич, В.B. Зорихин и С.К. Попов, (53) о 69- 1 5.198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 398675, кл. С 22 С 35/00, 1973.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству стали и чугуна.

Известен сплав для раскисления и легирования стали, содержащий, мас. j;

Алюминий 10 — 24 . Кремний 0.,1 — 5

Титан 0,1 — 10

Ниобий 20-40

Медь 0,1 — 5

Цирконий 0,5 — 5

Железо Остальное

Однако такой сплав не обеспечивает достаточно глубокое раскисление, стабильную окисленность стали, Эффект дисперсионного упрочнения стали в данном случае достигается использованием дефицитного, дорогостоящего компонента — ниобия.

Наиболее близким к изобретению является сплав для раскисления и легирования, стали, содержащий, мас. :

Алюминий 5 — 25

Марганец 30 — 45

Кремний . 10 — 20

Цирконий 1 — 5

„, ЯЛ„„1747528 А1 (54) СПЛАВ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ, ЛЕГИРОВАНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству стали.

Сплав содержит, мас.,/: алюминий 10-30; титан 10-25; кремний 10 — 25; цирконий 1 — 6; углерод 0,05 — 5.0; азот 0,02-1,0; железо остальное. Сталь, обработанная данным сплавом, имеет предел текучести 40-51 кг/мм, 2 временное сопротивление разрушению 52 —, 60 кг/мм, высокую штампуемость при изго2 товлении крупных деталей, например лонжеронов грузовых автомобилей. 1 табл, Титан 1 — 5

Железо Остальное

Однако и данный сплав не обеспечивает достаточного уровня прочностных и пластических свойств изделий вследствие невысокой эффективности использования карбонитридообразующих элементов и высокой загрязненности нитевидными сульфидами марганца.

Цель изобретения — снижение твердо- сти и устранение разрывов по кромке при штамповке изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в сплав для раскисления, легирования и модифицирования стали, содержащий алюминий, кремний, титан, цирконий, железо; дополнительно вводят углерод и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминий 10 — 30

Титан 10-25

Кремний . 10-25

Цирконий 1-6

Углерод 0,005 — 5.0

1747528

Азот 0,001-1,0

Железо Остальное

Предлагаемый состав сплава отличается содержанием азота и углерода, Избыток в стали азота и углерода обеспечивает наиболее полное связывание алюминия и титана, незначительное остаточное содержание элемейтов в матрице. Последнее наряду с карбонитридным упрочнением позволяет достигать повышейие npepeiios текучести и временного сопротивления разрушению и снижения твердости. Кроме того, входящие в состав сплава азот и углерод влияют на процесс формирования сульфидов, способствуют устранению нитевидных, значительной протяженности сульфидов и, как следствие, устранению разрывов по кромке при штамповке изделий.

При содержании азота менее 0,02о и углерода менее 0,05% количество образующихся карбонитридов невелико и йх наличие не влияет на свойства стали, а содержание в сплаве азота более 1% и углерода более 5% приводит к значительной сеграции и укрупнению карбонйтридов, что ухудшает пластические свойства стали.

В предлагаемом сплаве алюминий и титан используются в качестве легирующих элементов, способствующих образованию кэрбонитридов. Содержание алюминия и титана в сплаве менее 10%, не обеспечивает необходимую дегазацию (связывание азота) и получение необходимого количества карбонитридов. Содержание алюминия более

30%, титана более 25% приводит к повышению содержания алюминия и титана в стали, не связанных в карбонитриды. Последнее приводит к снижению пластических свойств и неблагоприятному увеличению твердости стали.

Кремний входит в состав сплава в каче"стве раскислителя жидкой сталй, Положительное влияние кремния начинает проявляться при его содержаний не менее

10%, При содержании кремния в сплаве более 25% повышения раскисляющего эффекта не наблюдается, а увеличивается содержание кремния в стали, что приводит к неблагоприятному увеличению твердости металла, Цирконий в стали оказывает модифицирующее действие, заключающееся в образовании йэ ранней стадии кристаллизации сульфидов, имеющих после прокатки чечевицеобразную форму. При содержании циркония менее 1% не проявляется эффект модифицирующего действия, при большем

6% содержании образуются крупные карбонитриды циркония, что приводит к снижению пластичности стали, Пример, На Карагандинском металлургическом комбинате при производстве стали 20ГЮТ (марочный состав, мас,%:

С 0,18 — 0,24; Мп 1,20 — 1,50; Si 0,30 — 0,50;

5 Ti 0,08-0,14; At 0,02 — 0,08; $, P не более 0,03) опробованы сплавы известного и предлагаемого составов(см, таблицу). Сплавы применяли для раскисления и доводки металла в ковше, 10 Металл выплавляли в 250-тонном кон" верторе, разливали в слитки массой 20 т, прокатывали на блюминге 1500, стане горячей прокатки 1700 без изменения существующей технологии; -: ., 15 Получали горячекатаный лист толщиной

5 мм, предйазначенный для изготовления методом прессования лонжеронов и других изделий грузовых автомобилей КамАЗ.

Вырезку проб из горячекатаного листа

20 для механических испытаний, металлографического и химйческого анализов производили согласно ГОСТ 4041 — 71.

Испытание металла на растяжение с определением пределов текучести и времен25 ного сопротивления, относительного.. удлинения осущестВляли по ГОСТ 1497-73 на образцах длиной 230 мм и шириной 30 мм.

Определение твердости проводили методом Бринелля по ГОСТ 9012-59, испытания

30 на изгиб — по ГОСТ 14019 — 68, металлографические исследования по определению неметаллических включений — по ГОСТ

1778 — 70.

Как видно иэ таблицы, лонжеронная

35 .сталь, получаемая с применением предлагаемого состава, в отличие от стали после обработкй сплавом известного состава, имеет уменьшейие твердости нэ50% без сниже нйя прочностных и пластических характери40 стик, устраняются разрывы металла, Показатели механических свойств стали, получаемой с применением предлагаемого сплава, обеспечивают благодаря устранению разрывов кромки при штампов45 ке стали с пониженной твердостью и контролируемой формой сульфидных включений (чечевицеобразной взамен нитевидной) высокую штампуемость крупных деталей, например лонжеронов грузовых автомобилей, 50

Формула изобретения

Сплав для раскисления, легирования и модифицирования стали, содержащий алю55 миний, кремний, титан, цирконий, железо, отличающийся тем, что, с целью снижения твердости при сохранении прочности стали и гювышения штампуемости за счет устранения разрывов по кромке, он дополнительно содержит углерод и азот при

1747528 следующем соотношении компонентов. мас.7;:

Алюминий 10-30

Титан: .. 10-25

Кр емнии . 10 25. 5 т

Нитееид- йеханические свойства, Штампуе«

Химииеский состав сплава, " мас. 2 ъ а " ь раааа»

Si А1 Ti Zi Hn С 11 Fe

30 -, " Остальное ные сульO ll балл ность,2 разрывов кромки б т 1 кг/ммз

Бы Нв кг/ммз отн,ед

Изгиб, ь неудовлетворительности

15 ь ь и Й «и»«ы» аа в « ь ° . с

i

Составитель Л, Карасева

Редактор М.Келемеш Техред М;Моргентал -: Корректор Т.Палий

Заказ 2475 .,:: . Тираж . ..: . .;. . ::.. Под«писйое

ВНИИПИ Государственного комитезтгаг по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно. издательский комбинат "Патейт", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1 (про- 20 13 5 5 тетин)

5 5 5 0,5

3 . 10 10 10 .

4 20 15 18 3

5 . 25 3 0 25 6

6 30 35 " 30 8. 0,03 0,01 То ме

0,05 0>02 -" 3,0 0,1

5,0 1,0

7,0 1,5

Цирконий

Углерод

Азот

Железо

3,5 39 55 . 270

2,0 38 : 48 200 0,5 48, 52 180

0 . : 42 56 168

0,5 " 51 660 180

1,5 . 58 65 205

0

О

1 — 6

0.05 — 5,0

0,02 — 1,0

Остальное

0

0