Модификатор
Союз Советских
Соцмалмстнческих
Республик
ОП ИСАНИ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт, свил-ву (22) Заявлено 25.01.77 (21) 2446378/22-0 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 15.0 1.7g.Бюллетень №
Дата опубликования описания 18.04.
Гвщдарствйяный %0wTFf
СССР а делам взобрвтвххх и открмтмх (7Ð) Авторы изобретения
l0. 3. Вабаскин, С. Я. Шипицын, Г. Г, 1(айзер, Е. Г. Лфтапдилянц, М. А. Рысс и В. П. Зайко (71) Заявитель
Институт проблем литья AH Украинской ССР (54) МОДИФИКАТОР
Изобретение относится к металлургии черных металлов и может быть использовано для повышения физико-механических и эксплуатационных свойств сталей, работающих при повышенных температурах.
Известны модификаторы, содержащие в готовом виде растворимые в расплаве металла нитриды ванадия, ниобия и алюминия. Ввод таких модификаторов позволяет получать в обработанных сплавах строго заданное содержание азота и ванадия, ниобия или алюминия, что значительно повышает эффективность и стабильность упрочняющего действия нитридов ванадия, ниобия и алюминия, по сравнению с обыч15 ным совместным легированием сплавов азотом и ванадием, ниоби м или алюминием.
В частности, известен модификатор, 29 содержащий в готовом виде нитриды ниобия, ванадия, тантала, титана, циркония и алюминия при следующем соотношении компонентов, весЛ:
Алюминий 6-20
М арганец 9-1 8
Никель 5-15
Ниобий До 4
Углерод 0,1 5-2,0
Кремний До 3
Азот llo 1 может быть до. 10% (в сумме) бериллия, кобальта, молибдена, вольфрама, ванадия, меди, тантала, титана, цнркония, хрома, железа (11.
К недостаткам такого модификатора относится значительное превышение содержания активных нитридообразующих элементов (алюминия, ниобия, ванадия, тантала, титана, циркония) сверх их стехиометрического количества по азоту.
Это приводит к развитию процесса коагуляции нитридных частиц при вводе модификатора в стали, что снижает эффективность их упрочняющего действия, и ухудшает литейные свойства сталей за счет развития пленообразования при разливке и
657078 ухудшения их трешиноустойчивести. Кроме того, высокое абсолютное содержание в модификаторе aKTHBHblx HHTpHp,ообразующих элемент<в (минимальное 6%; максимальное более 20%) требует специаль- % ного способа его изготовления, предусмач» риэающего резкое охлаждение расплава модификатора или другие меры, обеспечивающие необходимую дисперсность (не более 5 мкм) нитридных частиц. 1©
11ель изобретения заключается в повышении жаро- и термостойкости обрабатываемых сталей, работающих при повышенных температурах, без ухудшения их литейных свойств. l5
11ель достигается тем, что в состав модификатора включены РЗМ при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Алюминий 2,0-10,0
Хром О, 05-30,0
26
Никель 0,05-20,0
Кремний 0,05-1 0,0
Марганец 0,05-30,0
Азот 0,25-3,0
Кобальт О, 005-5,0
И
Молибден 0,005-5,0
Вольфрам 0,005-5,0
Титан 0,005-0,5
Ниобий О 005-1,0
Ванадий 0;005-1,0
Углерод 0,08-0,2
РЗМ 0,01-1,0
Железо Ос тальное
Р3М в указанных пределах введены в состав модификатора с целью более равномерного распределения нитридов amoминия и уменьшения их дисперсности в модификаторе, Это повышает эффективность действия модификатора, так как исключается отрицательное охрупчивающее влияние крупных коагулированных нитридных частиц, Кроме того, рвод РЗМ повышает качество модификатора за счет улучшения условий его выплавки, и„,прежде всего, за счет уменьшения пленообразования при, разливке. При вводе РЗМ менее 0,01 вес.% указанное действие весьма незначительно, а при вводе более 1,0% в модификаторе образуются крупные коагулированные частииы продуктов взаимодействия РЗМ с кислородом и азотом, что приводит к охрупчиванию обрабатываемых сталей.
По сравнению с известным модификотором, в описываемом модификаторе увеличено содержание алюминия, титана, ниобия, ванадия и углерода и полностью исключены из состава бериллий, медь, тантал, иирконий. Это способствует тому, что в готовом модификаторе основная часть алюминия связана в. нитриды, которые при вводе модификатора в обрабатываемые расплавы практически пе успевают растворяться, и поэтому в сталях отсутI ствует значительное количество свободного алюминия, который мог бы ухудшить их литейные свойства. Титан, ниобий, ванадий и углерод присутствуют в модификаторе как неизбежные технологическ е добавки и, примеси.
Тантал и иирконий исключены из состава, так как пх присутствие требует специальной разливки при производстве модификатора. Бериллий и медь исключены ввиду их отрицательного влияния на свойства сталей, работающих при повышенных температурах.
В зависимости от условий плавки модификатор в количестве 0,5-20% от веса стали вводят в печь перед разливкой в ковш во время заполнения его металлом.
B условиях опытного производства были получены и испытаны модифйкаторы, составы которых приведены в табл.1.
Модификаторы вводят в количестве
2-8% в жаростойкую сталь Х18Н23С2П при выплавке в индукционной 150 кг печи. Заливают образцы на механические свойства, . Мрмостойкость, жаростойкость и поддоны термической печи с рабочей о температурой 900 С. Результаты механических испытаний на термостойкость о
Ф
t которой судят по количеству циклов до появления трещин на образцах при термоциклировании по режиму 200 900 С, и жаростойкость (по привесу образцов после 200-часовой выдержки при 900 С), о а также время эксплуатации поддонов до их разрушения приведены s табл.2.
Из таблицы видно, что ввод модификаторов описываемого состава (№ 1,2,3) существенно повышает термостойкость и жаростойкость стали без ухудшения ее прочности и за счет этого повышает срок службы поддонов. Применение известного модификатора и модификаторов с составами,, выходящими из описываемых пределов, отрицательно сказывается на укаэанных характеристиках.
О м. О
Я
{C{ о
{{D
CD .-4
1 {
1-{
«» о
{ и
«»
1- 1-1
О О о
Э
О О ж О
О
o o
° -{ л{ с4
С4
o o
СЧ В
O О о
Щ о о
О л;- {
CD л{
o o (Q л»
О (Я
o o
lC{ c
o o
{О С4
o m
С ) С() оэ
О О
С4
«» {
o o
d3
{О Со
o o (Д
С 4 л{ л{ д {
1-» (4
{о
1
=1 © - о, о о. 2: ф р
1» и о
LC{
О
О
О (Q о
О
Ii)
О
Щ
О
О
О о
О
О
1-{
С 4
Щ
О
О о
О
О
1 {
{{7 о
Щ
О
О
О о
{{> со
С4
О о
О
« »
{о
О о
Щ
О
О
О
С4
{о
О
О
С4
Г
Ю
Я
{{D
Г
° -» сО
CD с со
{о
О
657078 1 абпица2
Без модификатора
51,0 18,2
4,2
570
638 19 8 61
2400
64,2 18,7
65,2 19,1
53,2 17,9
5,2
5,1
620
3,9
380
55,3
49,1
8,1
2,2
1,1 170
4,2
Составитель A. Кондратьев
Редактор Н. Корченко Техред М. Петко Корректор С. Шекмар
Заказ 1737/29 Тираж 726 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
Модификатор, содержащий железо, марI ганец, кремний, алюминий, кобапьт, молибден, вольтерам, титан, ниобий, ванадий, углерод, азот, никель, хром, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения жаростойкости и термостойкости обрабатываемых сталей, работающих при повышенных температурах, он дополнитепьно содержит редкоземепьные металпы при спедующем соотношении компонентов, вес.%:
Алюминий 2,0-1 0,0
Хром 0,05-30,0
Никель 0,05-20,0
Кремний 0,05-10,0
20 120
14 490
13 580
; 12 570
19 150
17 95
19 35
М арганец
2 Азот
Кобальт
Молибден
Вольфрам
Титан
30 Ниобий
Ванадий
Углерод
Редкоземель ные металлы 0,01-1,0 р5 Железо. Остальное
Источники информации, принятые ski . внимание при экспертизе
1, Патент Англии ¹ 938401, кл. 8 2 А, 1964.
0,05-30,0
0,25-3,0
О, 005-5, О
0, 005-5,О
0,005-5,0
О, 005-0, 5
0,005-1,0
0,005-1,0
О, 08-0,2
