Способ легирования стали


 


Владельцы патента RU 2564764:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении быстрорежущей стали из отходов изношенного режущего инструмента. В способе осуществляют расплавление отходов в индукционной тигельной печи с последующим проведением химанализа полученного расплава и введением в расплав недостающих легирующих элементов в виде соединений вольфрама, и/или ванадия, и/или молибдена, и/или кобальта, и/или хрома для обеспечения марочного состава стали. Указанные легирующие элементы готовят раздельно в виде наноструктурированных порошков в количествах, необходимых для обеспечения марочного состава переплавляемой стали, затем смешивают до образования равномерной смеси, компактируют в гранулы размером 1,5-3 мм, которые затем вводят в расплав. Изобретение позволяет повысить работоспособность режущего инструмента на 20-30% за счет возможности получения однородной, мелкозернистой структуры с равномерно распределенными мелкими карбидами, обеспечивающей высокую прочность, ударную вязкость и пластичность стали. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Настоящее изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении быстрорежущей стали из отходов изношенного режущего инструмента.

Вторичная переработка отходов на машиностроительных предприятиях представляет большой экономический интерес, так как заводы при изготовлении режущего инструмента используют быстрорежущую сталь, выплавляемую на собственном производстве, и тем самым значительно сокращают расходы на закупку быстрорежущей стали, содержащей такие дорогостоящие элементы, как вольфрам, ванадий, молибден, кобальт, хром и др.

Из существующего уровня техники известен способ легирования стали при выплавке быстрорежущей стали методом переплава отходов этой стали, например, [Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е., Рысс М.А., Строганов А.И., Ярцев М.А. Электрометаллургия стали и ферросплавов. - М.: Металлургия, 1974 г., глава 19, стр.271-276].

Поскольку при переплаве отходов быстрорежущей стали происходит частичное выгорание легирующих элементов, то для получения той или иной марки стали, производится корректировка химического состава расплава путем введения в него недостающих количеств легирующих элементов, таких как вольфрам, ванадий, молибден, кобальт, хром и др., в виде небольших кусков ферросплавов.

Однако при таком способе введения в расплав стали легирующих элементов создается неравномерное их распределение в объеме расплава, что способствует образованию в слитке карбидной неоднородности. Изготовленный из такой стали режущий инструмент вследствие неоднородного распределения карбидов легирующих элементов, прежде всего вольфрама, молибдена и ванадия, будет иметь недостаточную прочность и износостойкость и, как следствие, уменьшенный период стойкости. Это связано как со снижением предела прочности при изгибе, так и с выкрашиванием крупных карбидов, попавших на режущую кромку инструмента и имеющих размер, сопоставимый с ее радиусом округления.

Горячая деформация отливок позволяет улучшить распределение карбидов, но не обеспечивает полного устранения карбидной неоднородности.

Так, обработка заготовок для изготовления инструмента методом трехкратного осаживания и обкатки при ручной ковке может улучшить карбидную неоднородность не более, чем на два балла.

Для определения необходимого количества производится экспресс-анализ расплава с целью определения степени угара легирующих элементов. Учитывая, что экспресс-анализ производится в условиях реального производства, есть опасность получения образца с химсоставом, не соответствующим среднему химсоставу расплава. В связи с этим есть риск введения недостаточного количества легирующих элементов на основе проведенного экспресс-анализа. Между тем известно, что при открытом переплаве быстрорежущих сталей угар отдельных легирующих элементов составляет: W 2-3%, V 5-10%, Мо 0,1-2%, Со 0,1-2%, Cr 5-10% (в процентах от массы необходимого по марочному составу содержания легирующего элемента) [Крупный слиток. Смирнов А.Н., Макуров С.Л., Сафонов В.М., Цупрун А.Ю. Монография. - Донецк: Донецкий Национальный Технический Университет, 2009 г., 278 с., стр.36].

Задачей предлагаемого способа легирования стали является устранение неравномерного распределения легирующих элементов в объеме расплава, способствующего образованию в слитке повышенной карбидной неоднородности и обеспечение необходимого марочного состава стали. При этом в процессе подготовки и введения легирующих элементов необходимо иметь возможность производить все необходимые технологические операции без потерь.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе легирования стали, согласно которому отходы изношенного режущего инструмента из быстрорежущей стали расплавляют в индукционной тигельной печи с последующим введением в расплав недостающих легирующих элементов на основе соединений или вольфрама, и/или ванадия, и/или молибдена, и/или кобальта, и/или хрома, согласно изобретению указанные легирующие элементы представляют собой наноструктурированные порошки, подготовленные раздельно в количествах, необходимых для обеспечения марочного состава переплавляемой стали, смешанные до образования равномерной смеси, а затем - компактированные в гранулы размером 1,5-3 мм, вводимые затем в расплав. При этом необходимо производить компактирование наноструктурированных порошков легирующих элементов до получения плотности 65-70% от теоретической. Использование гранул указанных размера и плотности позволяет обеспечить, во-первых, достаточную их массу, чтобы избежать потерь легирующих элементов вследствие их выноса из рабочей зоны под воздействием воздушных потоков, возникающих над зеркалом расплава, а во-вторых, межоперационные перемещения без разрушения и повреждений гранул легирующих элементов. При компактировании гранул с плотностью выше 75% или использовании гранул размеров свыше 3,5 мм возможна неблагоприятная кинетика процесса перераспределения частиц наноструктурированного порошка в расплаве.

Для обеспечения требуемого марочного состава стали (см. табл.1. Состав быстрорежущих сталей по ГОСТ 19265-73) легирующие элементы необходимо добавлять в расплав в количествах, обеспечивающих марочный состав, но не менее: W 2%, V 5%, Мо 0,2%, Со 0,2%, Cr 5% (в процентах от массы необходимого по марочному составу содержания легирующего элемента).

Таблица 1
Состав быстрорежущих сталей по ГОСТ 19265-73
Марка стали Мас. %
углерода марганца кремния хрома вольфрама ванадия кобальта молибдена
Р18 0,73-0,83 0,20-0,50 0,20-0,50 3,80-4,40 17,00-18,50 1,00-1,40 Не более 0,50 Не более 1,00
Р6М5 0,82-0,90 0,20-0,50 0,20-0,50 3,80-4,40 5,50-6,50 1,70-2,10 Не более 0,50 4,80-5,30
Р6М5К5 0,86-0,94 0,20-0,50 0,20-0,50 3,80-4,30 5,70-6,70 1,70-2,10 4,70-5,20 4,80-5,30
Р9М4К8 1,00-1,10 0,20-0,50 0,20-0,50 3,00-3,60 8,50-9,50 2,30-2,70 7,50-8,50 3,80-4,30

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность получения однородной, мелкозернистой структуры стали с равномерно распределенными мелкими карбидами. Эта сталь обладает высокой прочностью, ударной вязкостью и пластичностью, что позволяет повысить работоспособность режущего инструмента на 20-30%.

Способ легирования стали при получении быстрорежущей стали из отходов изношенного режущего инструмента и штамповой оснастки, осуществляется следующим образом:

- отсортированные по маркам стали (например, Р6М5, Р6М5К5, Р18 и др.) отходы инструмента загружаются в индукционную тигельную печь и расплавляются;

- из расплава отбирается проба и производится химический анализ стали;

- на основании проведенного химанализа выбирается количество легирующих элементов, которое должно обеспечить марочный состав, но не менее: W 2%, V 5%, Мо 0,2%, Со 0,2%, Cr 5% (в процентах от массы необходимого по марочному составу содержания легирующего элемента);

- каждый из недостающих для получения той или иной марки стали химических элементов, подготавливают в виде наноструктурированного порошка в количестве, необходимом для обеспечения марочного состава переплавляемой стали, затем подготовленные наноструктурированные порошки смешивают до образования равномерной смеси, полученную смесь компактируют в гранулы размером 1,5-3 мм, которые затем вводят в расплав.

1. Способ получения быстрорежущей стали из отходов изношенного режущего инструмента и штамповой оснастки, включающий расплавление отходов в индукционной тигельной печи с последующим проведением химанализа полученного расплава и введением в расплав недостающих легирующих элементов в виде соединений вольфрама, и/или ванадия, и/или молибдена, и/или кобальта, и/или хрома для обеспечения марочного состава стали, отличающийся тем, что указанные легирующие элементы готовят раздельно в виде наноструктурированных порошков в количествах, необходимых для обеспечения марочного состава переплавляемой стали, затем смешивают до образования равномерной смеси, компактируют в гранулы размером 1,5-3 мм, которые затем вводят в расплав.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанные легирующие элементы добавляют в расплав в количествах, обеспечивающих марочный состав стали, причем не менее: W 2%, V 5%, Мо 0,2%, Со 0,2%, Cr 5%, в процентах от массы необходимого по марочному составу содержания легирующего элемента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению высокоплотного фрикционного порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа, который может быть использован для изготовления тяжелонагруженных конструкционных деталей фрикционного назначения, испытывающих динамические и истирающие нагрузки.

Изобретение относится к области металлургии, к технологии производства холоднокатаного проката повышенной прочности из низколегированной стали с высокими показателями пластичности и может быть использовано для изготовления деталей, применяемых в автомобилестроении.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к технологии производства холоднокатаного проката повышенной прочности из низколегированной стали с высокими показателями пластичности, и может быть использовано для изготовления деталей, применяемых в автомобилестроении.

Изобретение относится к листу из электротехнической стали. Лист получен из стали, содержащей в мас.%: С 0,007 или менее, Si 4 - 10 и Mn 0,005 - 1,0, остальное Fe и случайные примеси, при этом лист имеет толщину от 0,01 мм или более до 0,10 мм или менее и профиль шероховатости Ра 1,0 мкм или менее.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения хороших свариваемости стального листа, свойства при изгибе, способности к отбортовке и предела прочности TS 1180 МПа или выше, повышения относительного удлинения получают стальной лист, который имеет определенный химический состав и микроструктуру, включающую в объемных долях: ферритную фазу от 40% до 60%, бейнитную фазу от 10% до 30%, отпущенную мартенситную фазу от 20% до 40% и остаточную аустенитную фазу от 5% до 20%, при этом удовлетворяет условию, согласно которому доля отпущенной мартенситной фазы, имеющей длину основной оси ≤5 мкм, к общей объемной доле отпущенной мартенситной фазы составляет от 80% до 100%.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к распыленному водой порошку нержавеющей стали и к спеченному конструктивному элементу. Заявлен распыленный водой порошок нержавеющей стали, содержащий, вес.%: 10,5-30,0 Cr, 0,5-9,0 Ni, 0,01-2,0 Mn, 0,01-3,0 Sn, 0,1-3,0 Si, >0,059-0,4 N, при необходимости, макс.

Изобретение относится к области металлургии. Для устранения дефектов формы листа, образующихся при окончательном отжиге, и увеличения выхода годной продукции рулон листа текстурованной электротехнической стали после холодной прокатки подвергают первичному рекристаллизационному отжигу, наносят на него сепаратор отжига и проводят окончательный отжиг.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым фрикционным сплавам на основе железа, и может быть использовано в узлах трения тормозной колодки и железнодорожного колеса.

Изобретение относится к области металлургии, в частности производству труб нефтепромыслового сортамента. Для обеспечения низкой анизотропии предела текучести трубы при приложении к ней различных напряжений, зависящих от среды использования, получают трубу из аустенитного сплава, имеющую предел текучести при растяжении YSLT по меньшей мере 689,1 МПа.

Изобретение относится к области термической обработки. Для предотвращения образования закалочных трещин в стальной трубе осуществляют закалку трубы (1) из средне- или высокоуглеродистой стали или из мартенситной нержавеющей стали, включающую нагрев материала стальной трубы до температуры выше Ас3, охлаждение посредством водяного охлаждения от наружной поверхности стальной трубы, причем концевые участки стальной трубы подвергают воздушному охлаждению, а по меньшей мере часть основного тела, не являющуюся концевыми участками трубы, подвергают водяному охлаждению, обеспечивая содержание мартенсита в материале стальной трубы, за исключением концевых участков, 80% об.

Изобретения относятся к химической промышленности и могут быть использованы при изготовлении электродных материалов. На поверхность подложки помещают самособранный монослойный трафарет (SAM) - производное силанбензофенона.

Изобретение может быть использовано электронике, энергетике и медицине. Плёнку двумерно упорядоченного линейно-цепочечного углерода получают напылением методом импульсно-плазменного испарения графитового катода.

Настоящее изобретение относится к маточной смеси в твердой агломерированной форме для электродов литий-ионных батарей или суперконденсаторов, способу получения такой маточной смеси, концентрированной маточной смеси, способу изготовления электрода, электроду, полученному таким способом, способу изготовления активного композитного материала для электрода, активному композитному материалу для электрода, полученному таким способом, и применению маточной смеси.

Изобретение относится к фармацевтической области. Более конкретно, изобретение касается способа получения фармацевтической композиции, содержащей наночастицы оксалиплатина, включающего эмульсифицирование липидного раствора смеси, в котором миристиловый спирт смешан с поверхностно-активным веществом, выбранным из гелюцира, солютола и полоксамера, в водном растворе смеси, где оксалиплатин смешан с сорастворителем, выбранным из воды и диметилсульфоксида, с последующим удалением миристилового спирта и сорастворителя с использованием сверхкритического сжиженного газа.

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии, а именно к технологической вакуумной установке для получения наноструктурированных покрытий из материала с эффектом памяти формы на поверхности стальной детали.

Настоящее изобретение относится к области получения наноструктур на поверхности карбида кремния. Cпособ получения наноструктур на поверхности карбида кремния содержит этапы, на которых устанавливают твердую мишень в рабочую кювету с жидкостью, устанавливают рабочую кювету с твердой мишенью на координатный столик, осуществляют лазерную абляцию при помощи Nd:YAG лазера, работающего в импульсном режиме, при этом Nd:YAG лазер осуществляет облучение твердой мишени ультрафиолетовым излучением на длине волны 355 нм, с длительностью импульса 10 пс, с частотой повторения импульса 50 кГц и со средней мощностью 3,5 Вт, и в качестве жидкости используют воду, прошедшую этап очистки в системе обратного осмоса.

Сухие клеи // 2563217
Изобретение относится к сухим клеевым соединениям, микроструктурным и наноструктурным поверхностям, а также эластичным поверхностям для сухой адгезии. Сухое клеевое соединение содержит: a) микроструктурную и наноструктурную поверхность, и b) эластичную поверхность, имеющую твердость по Шору А около 60 или менее.

Изобретение относится к области химии, биологии и молекулярной медицины. Способ относится к получению наноразмерной системы доставки трифосфата азидотимидина в клетки млекопитающих и включает модификацию носителя, в качестве которого используют коммерческие аминосодержащие наночастицы диоксида кремния размером до 20 нм, путем суспендирования последних в ДМСО, содержащем 5% триэтиламин, до конечной концентрации 50-100 мг/мл с последующей обработкой полученной суспензии равным объемом 5% N-гидроксисукцинимидного эфира 5-(пропинилокси)-5-оксопентановой кислоты или 10% пентафторфенилового эфира 6-пропинилоксигексановой кислоты в ДМСО и последующую иммобилизацию трифосфата азидотимидина на полученных алкино-модифицированных наночастицах.

Изобретение относится к технологии обработки кремниевых монокристаллических пластин и может быть использовано для создания электронных структур на его основе. Способ электрической пассивации поверхности кремния тонкопленочным органическим покрытием из поликатионных молекул включает предварительную подготовку подложки для создания эффективного отрицательного электростатического заряда, приготовление водного раствора поликатионных молекул, адсорбцию поликатионных молекул на подложку в течение 10-15 минут, промывку в деионизованной воде и сушку подложки с осажденным слоем в потоке сухого воздуха, при этом в качестве подложки использован монокристаллический кремний со слоем туннельно прозрачного диоксида кремния, с шероховатостью, меньшей или сравнимой с толщиной создаваемого покрытия, предварительную подготовку кремниевой подложки проводят путем ее кипячения при 75°C в течение 10-15 минут в растворе NH4OH/H2O2/H2O в объемном соотношении 1/1/4, для приготовления водного раствора поликатионных молекул использован полиэтиленимин, а во время адсорбции поликатионных молекул на подложку осуществляют освещение подложки со стороны раствора светом с интенсивностью в диапазоне 800-1000 лк, достаточной для изменения плотности заряда поверхности полупроводниковой структуры за время адсорбции.

Изобретение относится к способам получения наноструктурированных материалов. Технический результат изобретения заключается в получении структурированных сплошных и наноостровковых пленок без использования сложных технических средств.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения образцов наноразмерного диоксида титана со структурами рутила или смеси анатаза и рутила в разном соотношении получают реакционную смесь диспергированием порошкообразного гидратированного сульфата титанила с пероксосоединением. Затем продукт подвергают отжигу. В качестве пероксосоединения могут быть использованы пероксодисульфат аммония, аддукт карбамида с пероксидом водорода, 30%-ный водный раствор пероксида водорода. Изобретение позволяет упростить процесс получения наноразмерного диоксида титана, уменьшив количество стадий. 3 з. п. ф-лы, 13 ил., 1 табл.,16 пр.
Наверх