Сталь "картэкс-500"

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к сталям, применяемым в машиностроении для изготовления конструкций толщиной до 20 мм, подвергающихся ударно-абразивному износу и работающих при температуре ниже -10^oС. Предложена сталь, содержащая, мас.%: углерод 0,25-0,30; марганец 1,1-1,7; хром 0,6-0,9; никель 0,1-0,3; кремний 0,2-0,4; ванадий 0,05-0,08; медь 0,1-0,3; алюминий 0,02-0,04; бор 0,001-0,002; кальций 0,01-0,05; азот 0,005-0,015; железо и примеси остальное. Техническим результатом является улучшение хладостойкости при сохранении твердости. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, а именно к сталям, применяемым в машиностроении для изготовления конструкций толщиной до 20 мм, подвергающихся ударно-абразивному износу и работающих при температуре ниже минус 10^oС.

Известна сталь марки 20ХГСР ("Картэкс 400") следующего состава, маc.%: Углерод - 0,14-0,20 Марганец - 1,3-1,7 Кремний - 0,20-0,70 Хром - 0,3-0,8 Никель - 0,10-0,30 Бор - 0,0005-0,005 Алюминий - 0,014-0,042 Медь - 0,1-0,3 Кальций - 0,0065-0,075
Азот - 0,007-0,014
Железо - Остальное
при этом отношение алюминия к азоту составляет 2-3.

Данная сталь имеет минимальную твердость 450 НВ, работу разрушения при минус 10^oС KV=20 Дж. Применение этой стали для оборудования, работающего в условиях Крайнего Севера при более низких температурах, является затруднительным.

Самой близкой по составу, принятой в качестве прототипа является сталь марки HARDOX 500 следующего состава, маc.%:
Углерод - 0,25
Кремний - 0,50
Марганец - 1,2
Хром - 0,60
Бор - 0,002
Данная сталь имеет минимальную твердость 450 НВ, работу разрушения при минус 10^oС КV=20 Дж. Применение этой стали для оборудования, работающего в условиях Крайнего Севера при более низких температурах, является затруднительным.

Задача изобретения заключается в улучшении хладостойкости при сохранении аналогичной твердости.

Решение данной задачи достигается тем, что в сталь, содержащую С, Mn, Cr, Si, В, вводят дополнительно Al, Ni, Cu, Ca, N, V при следующем соотношении компонентов, маc.%:
Углерод - 0,25-0,30
Марганец - 1,1-1,7
Хром - 0,6-0,9
Никель - 0,1-0,3
Кремний - 0,2-0,4
Ванадий - 0,05-0,08
Медь - 0,1-0,3
Алюминий - 0,02-0,04
Бор - 0,001-0,002
Кальций - 0,01-0,05
Азот - 0,005-0,015
Железо и примеси - Остальное
Введение в заявляемую сталь алюминия в количестве 0,02-0,04% обеспечивает образование в стали дисперсных нитридов алюминия, которые приводят к ограничению роста зерна аустенита и способствуют повышению механических свойств стали. Минимальное содержание алюминия, равное 0,02%, выбрано из условия измельчения зерна аустенита и понижения критической температуры хрупкости. Максимальное - 0,04% - для исключения пересыщения его в твердом растворе.

Введение в заявляемую сталь меди 0,1% обусловлено повышением коррозионной стойкости в атмосфере. Максимальное содержание меди 0,3% выбрано исходя из обеспечения хорошей свариваемости изделий.

Минимальное значение никеля 0,1% выбрано из условий обеспечения необходимой вязкости материала при низких температурах, а максимальное 0,3% - для исключения охрупчивания при отпуске.

Минимальное содержание кальция 0,001% выбрано для образования мелких глобулярных неметаллических включений (стойких окислов) с целью повышения пластичности и ударной вязкости, а максимальное - 0,005% - с целью образования крупных окислов.

Минимальное содержание азота 0,005% выбрано для образования мелкодисперсных нитридов с целью повышения ударной вязкости, а максимальное - 0,015% с целью исключения склонности к механическому старению.

Минимальное содержание ванадия, равное 0,05%, выбрано для измельчения зерна и повышения хладостойкости, максимальное 0,08% - для обеспечения должной свариваемости.

Известные и предлагаемые составы сталей выплавлялись в индукционных печах ИСТ-16 и разливались в изложницы по 50 кг
В таблицах 1 и 2 приведены химические составы предлагаемой и известной сталей и их свойства.

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, марганец, хром, кремний, бор и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминий, никель, медь, кальций, азот, ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,25-0,30

Марганец 1,1-1,7

Хром 0,6-0,9

Никель 0,1-0,3

Кремний 0,2-0,4

Ванадий 0,05-0,08

Медь 0,1-0,3

Алюминий 0,02-0,04

Бор 0,001-0,002

Кальций 0,01-0,05

Азот 0,005-0,0015

Железо и примеси Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2