Комплексный сплав для легирования стали

 

Сущность изобретения: предлагаемый сплав содержит в мас.%: кремний 40 - 60; хром 0,1 - 5,0; алюминий 0,5 - 1,5; углерод 0,04 - 0,8; кальций 10 - 20; барий 0,5 - 5,0; стронций 0,01 - 2,0; железо - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству высокопрочной стали, предназначенной для ответственных деталей машиностроения. Оно может быть использовано для бурового инструмента, коленчатых валов, шатунов, болтов, шпилек и т.д.

Известна сталь, содержащая, мас.%: Углерод 0,1-0,3 Марганец 0,5-2,0 Ванадий 0,08-0,2 Церий 0,002-0,2 Молибден 0,12-0,9 Стронций 0,001-0,06 Кремний 0,6-1,8 Хром 3,0-6,0 Один элемент из группы, содержащей кальций и алюминий 0,005-0,1 Азот 0,02-0,08 Железо Остальное.

В известной стали повышенное содержание хрома, что приводит к образованию избыточного количества крупных частиц карбидов хрома, что отрицательно сказывается на коррозионных свойствах стали, так как эти частицы являются местами накопления водорода и зарождения трещин коррозионной усталости.

Наиболее близкой к предлагаемой стали по технической сущности является сталь, содержащая, мас. %: Углерод 0,32-0,42 Марганец 0,25-0,55 Ванадий 0,09-0,15 Алюминий 0,02-0,06 Барий 0,005-0,2 РЗМ 0,0005-0,1 Кремний 0,17-0,37 Хром 1,8-2,4 Азот 0,02-0,04 Кальций 0,005-0,01 Цирконий 0,005-0,1 Железо Остальное.

Однако эта сталь, имея достаточно высокую прочность, не обладает необходимой коррозионной стойкостью и хладостойкостью.

Целью изобретения является повышение хладостойкости и сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением.

Предлагаемая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, азот, алюминий, кальций, барий и железо, дополнительно содержит стронций при следующем отношении компонентов, мас.%: Углерод 0,30-0,40 Марганец 0,30-0,60 Ванадий 0,06-0,15 Алюминий 0,02-0,04 Барий 0,001-0,01 Железо Остальное Кремний 0,17-0,37 Хром 1,5-2,5 Азот 0,01-0,04 Кальций 0,005-0,01 Стронций 0,001-0,01 П р и м е р.

Сталь выплавляли на опытно-экспериментальном заводе УралНИИчермета в 200 кг индукционной печи. Обработку стали комплексным ферросплавом из расчета 2 кг/т проводили в ковше. Сталь отковывали, подвергали отжигу, закалке при температуре 930^оС и отковывали, подвергали отжигу, закалке при 930^оС и отпуску при 500^оС, изготовляли образцы для механических испытаний. Механические испытания проводились на образцах по ГОСТ 1497-84, ГОСТ 9454-78. Коррозионные испытания стали проведены на цилиндрических образцах диаметром 6 мм с V-образным кольцевым надрезом, характеризующимся радиусом у основания 0,2 мм, углом раскрытия 60^о и глубиной 0,5 мм, составлял коэффициент концентрации 2,95 в условиях промышленной атмосферы.

Оптимальные прочностные, пластические свойства, порог хладноломкости, сопротивление коррозионному растрескиванию под напряжением получен в стали 3 состава ( σ_в - 1680 МПа; Т₅₀ = =-70^оС, σ_су - 1400 МПа), при содержании всех элементов на верхнем пределе (2 состав) несколько снижается ударная вязкость и предел статической усталости. При содержании элементов на нижнем пределе (состав 4) несколько ниже прочность.

Первый и пятый составы представляют стали за верхним и нижним пределами.

Видно, что 1 состав имеет более высокую температуру порога хладноломкости и понижен предел статической усталости.

Таким образом, предлагаемая сталь имеет более высокую ударную вязкость при отрицательных температурах К= 0,6 мДжм , хладостойкость Т₅₀ = -70^оС, стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением σ_су - 1400 МПа, чем известная сталь: соответственно: К=0,34 мДж/м², Т₅₀ = -50^оС, σ_су = 1300 МПа.

Прочностные характеристики предлагаемой стали находятся на уровне известной.

Формула изобретения

КОМПЛЕКСНЫЙ СПЛАВ ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ, содержащий кремний, хром, алюминий, углерод, кальций, барий, стронций и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения хладостойкости и сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением, он дополнительно содержит повышенное содержание кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кремний - 40 - 60 Хром - 0,1 - 5,0 Алюминий - 0,5 - 1,5 Углерод - 0,04 - 0,80 Кальций - 10 - 20 Барий - 0,5 - 5,0 Стронций - 0,01 - 2,00
Железо - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3