Литая сталь

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления литых заготовок машин и механизмов, работающих при температуре до -60^oС. Предложена литая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель, алюминий, кальций и железо и дополнительно редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, маc.%: углерод - 0,18-0,28; кремний - 0,3-0,6; марганец - 0,8-1,3; хром - 0,3-0,6; медь - 0,1-0,3; никель - 0,05-0,3; алюминий - 0,01-0,08; кальций - 0,005-0,04; редкоземельные металлы - 0,01-0,04; железо - остальное. Причем отношение содержания алюминия к сумме содержаний кальция и редкоземельных металлов находится в пределах 0,5-2,0, а отношение содержания марганца к содержанию углерода - 4-6. Техническим результатом изобретения является повышение ударной вязкости стали, ее хладостойкости и свариваемости. 2 табл.

Изобретение относится к металлургия и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении литых заготовок для машин и механизмов, работающих при температурах до -60^oC.

Известна сталь [1], содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь при следующем соотношения компонентов, мас.% Углерод - 0,25-0,35 Кремний - 0,2-0,4 Марганец - 0,4-0,9 Хром - 0,5-0,8 Никель - Не более 0,3 Медь - Не более 0,3 Железо - Остальное Недостатком этой стали является низкая хладостойкость. Эта сталь может быть использована для изготовления литых деталей, работающих при температурах не ниже -40^oС.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является сталь [2], содержащая углерод, марганец, кремний, хром, кальций, никель, алюминий, медь и железо при следующем содержании компонентов, в мас.% Углерод - 0,35-0,55
Марганец - 0,50-1,20
Кремний - 0,15-0,50
Хром - 0,10-0,30
Кальций - 0,003-0,01
Никель - 0,05-0,3
Алюминий - 0,015-0,05
Медь - 0,10-0,30
Железо - Остальное
Недостатком данной стали является низкий уровень ударной вязкости при отрицательных температурах ниже -40^o и плохая свариваемость, не позволяющая устранять литые дефекты методом сварки.

Задачей данного изобретения является повышение ударной вязкости стали, что обеспечивает повышение ее хладостойкости и свариваемости.

Поставленная задача достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель, алюминий, кальций и железо, дополнительно содержит редкоземельные металлы (РЗМ), при следующем содержании компонентов, мас.%
Углерод - 0,18-0,28
Кремний - 0,3-0,6
Марганец - 0,8-1,3
Хром - 0,3-0,6
Медь - 0,1-0,3
Никель - - 0,05-0,3
Алюминий - 0,01-0,08
Кальций - 0,005-0,04
Редкоземельный металлы - 0,01-0,04
Железо - Остальное
причем отношение содержания алюминия к сумме содержаний кальция и редкоземельных металлов находится в пределах 0,5-2,0, а отношение содержания марганца к содержанию углерода - 4-6.

Увеличение нижней границы содержания марганца в стали снижает вторичное окисление металла при разливке за счет образования паров марганца, оттесняющих кислород с поверхности расплава. При этом определяющим является соотношение углерода и марганца в стали.

Предложенная пропорция алюминия к сумме кальция с РЗМ обеспечивает более глубокое раскисление стали и остаточное содержание данных элементов в указанных пределах обеспечивает формирование мелких глобулярных неметаллических включений, причем присутствие в расплаве кальция и РЗМ в данных пределах обеспечивает максимальное снижение вредного влияния поверхностно-активных элементов таких, как сера и фосфор.

Содержание элементов химического состава в указанных пределах увеличивает прокаливаемость стали и обеспечивает формирование мелкозернистой перлитно-ферритной микроструктуры, обладающей максимальной вязкостью, что обеспечивает высокую хладностойкость и хорошую свариваемость
Опытные плавки проводили в индукционной печи емкостью 160 кг с кислой футеровкой с использованием соответствующих ферросплавов отечественного производства.

В процессе фракционной разливки в сталь вводили химические элементы, предусмотренные ее составом в граничных значениях их содержания (табл.1).

Механические свойства определяли на образцах, вырезанных из отливок типа "трефы". Испытания на ударную вязкость проводили при -60^oС (KCU -60^oС). Результаты испытаний приведены в табл.2.

Исследования показали, что предлагаемая сталь, по сравнению с известной, обладает более высокой ударной вязкостью при низких температурах.

Экономическая эффективность от применения предлагаемой стали может быть определена по следующим критериям:
- повышение надежности, машин и механизмов;
- расширение зоны использования машин, и механизмов.

Изготовление задвижек из данной стали позволяет использовать их не только в умеренных климатических условиях, но и в условиях "Крайнего Севера", что увеличивает их рыночную цену.

Литература
1. Марочник сталей и сплавов В.Г. Сорокин, Д.В. Волосникова, С.А. Вяткин и др. - М.: Машиностроение, 1989 - 640 с. (с. 586).

2. А.c. СССР 1224351 A, C 22 С 38/42, опубл. 15.04.86. Бюл. 14.

Формула изобретения

Литая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель, алюминий, кальций и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Углерод - 0,18-0,28
Кремний - 0,3-0,6
Марганец - 0,8-1,3
Хром - 0,3-0,6
Медь - 0,1-0,3
Никель - 0,05-0,3
Алюминий - 0,01-0,08
Кальций - 0,005-0,04
Редкоземельные металлы - 0,01-0,04
Железо - Остальное
причем отношение содержания алюминия к сумме содержаний кальция и редкоземельных металлов находится в пределах 0,5-2,0, а отношение содержания марганца к содержанию углерода - 4-6.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2