Литейная сталь

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Респу6пнк ()821528

1 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву

{54)M. Кл.

С 22,С 38/60 (22) Заявлено 1 1.06.79(2! ) 2778956/22-02 с присоединением заявки,ре (23) Приоритет—

Опубликовано 15.04.81. Ьеоллетень Рй 14

Гааударстаеннней немнтет

СССР м делам нзебретеннй н етнрытнй (53) УДК 669.15-196(088,8) Дата опубликования описания 17.04,8 1 (72) Авторы . изобретения

С. Н. Примеров, Ю. П. Алексеев, Н. Ф. Лебедев, А; И. Карасенко, В. А. Макаровский, Г, A. Алфинцев, Л, С. Пикус, А. А. Чернов, Л. В, Чабан, А. П. Федоренко и А. И. Чернявский

» (7!) Заявитель (54) ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к металлургии стали и литейного производства, в частности к изысканик> литейных низколегированных конструкционных сталей, обладающих улучшенными литейными и механическими свойствами и хорошей обрабатывае- 5 мостью резанием.

Известна сталь (1), содержащая, вес.%:

Углерод 0,3-0,5

Марганец 0,3-1,8

Кремний 0,2-0,6

Ванадий 0,05-0,2

Хром 0,05-0,45

Кальций 0,00 1-0,05

Барий 0,01-0, 1

Титан 0,01-0>04

Алюминий 0,015-0,06

Железо Остальное

Однако эта сталь имеет низкие предел текучести, пластичность и ударную вязкость, Наиболео близкой по технической сущности и fin»:ï1Ãп(»мо 4i э»1»ф» е(тъ к»11)(.äë."úÃÿеглой является литейная сталь (2, содержащая, вес.%:

Углерод 0,35-0,45

Кремний 0,020 -0,40

Марганец 0,40 -0,90

Хром 0,80 -1,)0

Железо Ост ал ьн ое та сталь после нормализации, закалки и отпуска имеет следующие механические свойства:

Предел прочности, кг/мм 66

Предел текучести, кгlмм 52

Относительное удлинение,%. 14

Относительное сужение,% 28

Ударная вязкость, кгм/см 4,2

Однако кроме относительно еЕеве1соких механических свойств, особенно пластичности и ударной вязкости, такая сталь имеет относительно низкие литейные свойства и плохую обрабагываемость резанием, что снижает качество отливок, (тойкость режущего инструмента и производительность механической обработки.

821528

Табп,ица 1

Химический состав, %

Угле- Крем- Мар- Хром Апю- Титан Кальций P 3 М р од н ий гак ец миний

Сепен

Известная сталь.0,44 0,91

0,41 0,36

Предлагаемая сталь

0,09

0.05

0,05

0,10

0,12 0,007

0,08

0,005

0,02

0,04

0,005

0,06

0,008

0,02

0,04

0,28

0,40

0,32

0,20

0,34

0,39

0,35

0,40, 0,45

0,37

0,9

0,8

l,1

0,83

1,05

0,40

0,65

0,82

0,9

0,55

0,01

0,03

0,05

0,04

0,03, 0,05 0,1

Oi03

0,01, 0,02

Табпица 2. Характеристика обрабатываемости

Опытная сталь, ¹¹

1 T Г

2 3 4 5 6

Скорость резания, м/мин

17,5 21,5 21

22,8

22,5

22,6

Класс чистоты поверхности образца

Цель изобретения — повышение комплекса литейных и механических свойств, особенно пластичности и ударной вязкости при положительных и отрицательных температурах, и обрабатываемости резанием.

Поставленная цель достигается тем, что питейная. сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром и железо, допопнитепьно содержит алюминий, титан, капьций, редкоземельные металлы и сепен при 10 следующем соотношении компонентов,вес.%:

Углерод 0,35-0,45

Кремний 0,20-0,40

Марганец . 0,40-0,90

Хром 0,80-1, 10 15

Алюминий 0,0 1-0,05

Титан 0,01-0, 10

Кальций 0,005 -0,08

Испытания на обрабатываемость проводят путем точения цилиндрических образцов длиной 250 мм и диаметров 30мм.

Оборудование — станок токарный, 6 шпиндельный. Подача инструмента 0,54мм/об. 40

Смазывающая и охлаждающая жидкость— эмульсол. Материал режущего инструмента - бысгрорежущая сгапь, Термообработка опытных образцов со45, Редкоземельные металлы 0,005-0, 1:>

Селен 0,05 .-0,15

Жепезо Остальное

Металл выплавляют в 30-килограммовой индукционной печи согласно действующей технологии с раскиспением в печи ферромарганцем и .ферросилицием. При фракцйонной разливке расплав обрабатывают различными добавками ферроселена и комплексной лигатуры, содержащей алюминий, кальций, РЗМ, титан и никель.

Опытные химические составы сталей приведены в табп. 1.

Все выплавленные составы сталей подвергнуты испытаниям на обрабатываемость резанием, литейные и механические свойства. стоит из нормализации при 900 С, закал0 ки в масло or 880 С и отпуска при

600ОС. Резупьтаг определяют по потере веса режущего инструмента и по классу чистоты поверхности образцов после точения.

Результаты оп определению обрабатываемости приведены в табл. 2.

8215

Из литейных свойств стали нсследуюг жидкогекучесть и грещино- устойчивость отливок. Жидкогекучесгь замеряюг вакуумным всасыванием по длине заполнения расплавом кварцевой трубки диаметром

5 мм при разряжении 200 мм рг-.сг. Трещиноусгойчивость отливок оценивают по. общей плошади горячих трещин, возникающих в термическом узле кольцевой технологической пробы, изготовленной по вып- lÎ

hBBlISBMbIM моделям.

Таблица 3

Извесгная сталь

28 4,2

18

0,9

Предлагаемая сгаль

4,6

4 8

4,3

4,5

4,4

78

79

78

5,8

6,5

5,9

5,9

5,8

38

43

41

21

22

22

2,7 40

3,1 50

2,5 40

2,6 50

2,5 45

64

66

64

20 эти механические характеристики стали во многом определяют надежность и долговечность изготовленных иэ нее отливок.

Весьма важным является повышение жидкотекучести на 40-5Се и трещнноустойчивости отливок из преднагаемой стали на 15-2(% по сравнению с известной сталью. Эго позволяет получить качест- венные отливки с высокой плотностью, 50 чистой поверхностью> с минимальным браком по литейным дефектом с павышенныъи механическими свойствами.

Формула изобретен ия

Механические испытания проводят на образцах на разрыв и ударную вязкость, изготовленных из заготовок, отлитых по выплавляемам ьюделям. Терьюобработка образцов соответствует образцам на обрабатыв аемость резанием.

Из приведенных результатов следует, что механические и литейные свойства предлагаемой стали значительно выше известной. Если пределы прочности и текучести повышаются с 68 до 80 кг/мм и с 52 до 65 кг/мм соответственно, т.е.

2 на 17 и 25%, то относительное удлинение и сужение увеличиваются более существе но с 14 до 22% и с 28 до 41%, что составляет повышение на 50 и 49%, а ударная вязкость повышается с 4,2 до

6,5 кгм/см, т.е. в 1,5 раза. Одновреьен2 но с увеличением пластичности повышается ударная вязкость при температурах испытаний (-20 С) и (-40 С) соответст- о О венно.

Псвышение пластичности и ударной вязкости во всем интервале испытаний является особенно важным так как именно

28 &

Иэ приведенных результатов исследований можно сделать следую пие выводы.

При одинаковых силовых режимах точення примерно равный износ режущего инструмента наблюдается при обработке предлагаемой стали. При этом скорость резания повышается до 21-22,8 мlмин, что на 20-3C% превьппает скорость резания известной стали (17, 5 мlмин). Соответственно класс чистоты поверхности цилиндрических образцов увеличивается с 5 íà 6, Результаты механических испытаний и . исследсваний основных литейных свойств стали -. жидкотекучести и трещнноустойчнвости отливок приведены в табл. 3. Тер.-мообработка об азпов состоит из нормалязации прн 90 С, закалки в масле от

800 С и отпуска прн 600 С.

Литейная сталь, содержащая углерод, креьний, марганец, хром и железо, о т л иГ . ч а ю щ а я с я теь что, с цепью повышеО, 35-0, 45

0,20-0,4 0

0,4а 0,90

0,80-1,10

0,01-0,05 ния комплекса литейных и механических свойств и обрабатываемости резанием, она дополнительно содержит алюминий, титан, капьций, редкоземепьные металлы и селен при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Алюминий

1215 8

Титан 0,01-0, 10

Капьций 0,005-0,08

Редкоземельные метаппы 0,005-0,1

5 Селен 0,05-0,15

Железо Сстальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 525757, кл. С 22 С 38/28, 1977.

2. Сталь марки 40ХЛ, ГОСТ 977-75.

Составитель C. Деркачева

Редактор И. Касарда Техред С.Мигунова . Корректор H. Бабннец

Заказ 1724/42 Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

rro делам изобретений и открытий

) 1. Р)ДД, Macs ð, Д - Б, (д>@< щ наб., и. 4/5

t ипиан П!П1 Патент, г, Ужгород, уп. Проектная, 4