Сталь

 

Союз Советсиик

Социаямстичвснмн

Ресяубя нет

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 908911 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 28.07.80 (21) 2966826/22 — 02 с присоединением заявки М— (23)Приоритет

Опубликовано 28.02.82. Бюллетень У 8

Дата опублнковани» описания 28 . 02 . 82 (5! )М. Кл.

С 22 С 38/12

9вударетвенны6 квинтет

CCCP вв йенни неевретеннй н еткрытн1т (53) УДК 669,14.

018 52 584— 194 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И.Ф.Ткаченко и А.АеБаранов — кц - °, (е

1,1

k г !

,"= .;:. !,"Т f(ii, донецкий ордена Трудоаого Красного Нианани политехнический институт (71) Заявитель (54) СТАЛЬ

Изобретение относится к метал лургии, в частности к безникельным немагнитным сталям.

Наиболее близкой к предлагаемой является сталь .Ã12 следующего химического состава, вес.Ж:

Углерод 0,03 — 0,15

Марганец 18 — 25

Кремний 0,3 — 2,0

Ванадий 0,1 — 0,3

Азот 0,05 — 0,12

Мышьяк 0,1 — 0,3,, Железо . Остальное

Недостатки известной стали — высокий порог хладноломкости, т,е. низкая ударная вязкость при отрицательных. температурах до 70 С, и относительно невысокая пластичность.

Указанные недостатки не позволяют применять известную сталь для изготовления ответственных деталей, работающих при отрицательных температурах.

Цель изобретения — повьппение ударной вязкости и пластичности ста ли при сохранении прочности при температурах — 70 С, 5

Поставленная цель достигается ° тем, что сталь, содержащая углерод, марганец, ванадий и железо, дополнительно содержит кобальт при сле10 дующем соотношении компонентов, вес.Ж:

Углерод 0,05 — 0,15

Марганец 18 — 22

Ванадий 0,3 — 0,5

Кобальт 0,4 — 0,8

Железо Остальное

Содержание марганца в пределах

18-22 вес.Ж обеспечивает получение структуры стали с высокими значениями пределов прочности и текучести.

Как увеличение содержания марганца вьппе 22 вес.X так и его снижение ниже 18 вес.Е, приводит к падению прочностных характеристик.

3 90891

Введение углерода в количестве

0,05-0,15 вес.% вызывает повышение прочностных характеристик стали,за счет изменения фазового состава сплава, так и эа счет упрочнения - и Š— твердых растворов марганца в железе. Снижение содержания углерода ниже 0,05 вес.% приводит к уменьшению предела прочности стали. Увеличение содержания углерода выше 0,15 вес.% хотя и повьппает предел прочности, однако существенно снижает значения углерода предела текучести и характеристик пластич— ности.

1$

Присутствие ванадия в количестве

0,3-0,5 вес.X способствует повьппению пределов прочности и текучести стали, как за счет образования дисперс ных упрочняющих карбидов ванадия, 20 так и за счет снижения содержания углерода в у и E ° ôàçàõ.

Снижение содержания ванадия ниже

0,2 вес.X сопровождается уменьшением количества мелкодисперсных упрочняющих карбидов и увеличением содержания углерода в 11 -и F -фазах, и таким образом, приводит к падению пределов прочности и текучести. Увеличение содержания ванадия выше 0,5%

30 вызывает выделение карбидов по границам зерен, что вызывает охрупчивание стали.

Оптимальная добавка кобальта находится в пределах 0,4-0,8 вес ° %.

Уменьшение его содержания ниже

0,4 вес.X приводит к повьнпению порога хладноломкости, т.е. к резкому падению ударной вязкости при отрицательных температурах.

Введение кобальта в количестве, превышающем 0,8 вес.%, хотя и приво. дит к понижению порога хладноломкости, однако сопровождается падением пластичности стали.

Опытные стали выплавляют в откры- 4 той индукционной электропечи емкостью 20 кг с основной футеровкой на основе электролитических марганца и кобальта. Разливку осуществляют

s ч у 1гу нHн ы1е иHз л о0ж нHиHц ы, прогретые до О

2000 С.

I 4

Химический состав выплавленных сплавов предлагаемой и известной сталей приведен в табл.1.

Полученные стали подвергают термической обработке по режимам: закалка от 1000, 1050, 1100, 1150оС с выдержкой 30 мин. и охлаждением в воде. Испытания механических свойств проводят с использованием основных типов разрывных по ГОСТ 1497-73 н ударных по 9454-78 образцов.

Наилучшие значения механических свойств опытных сталей получают после термообработки по режиму: закалка с т )000оС и выдержкой 30 мин.

Механические свойства сталей приведены в табл.2.

Как видно из табл.2 значения ударной вязкости, особенно при отрицательных температурах,а также значения характеристик пластичности предлагаемой стали значительно превышают те же величины известной стали.

Иаломагнитная высокомарганцевая сталь используется в основном виде толстых листов для изготовления корпусов морских судов.

При производстве особо ответственных деталей используются стали,которые при температуре — 60 С, минимальной расчетной температуре, имеют ударную вязкость не ниже 5 кгм/см1 .

Температура, при которой ударная вязкость снижается до указаняп го значения, принята в качестве условного порога хладноломкости сталей, используемых в виде готового проката.

Данные табл.2 показывают, что порог хладноломкости известной стали равен — 45оС, а порог хладноломкости предлагаемой стали находится в районе — 120 С. Ударная вязкость предлагаемой стали при темпера" туре — 60оС составляет 15 кгм/см, что значительно превышает минимальное допустимое значение 5 кгм/см ударной вязкости для деталей ответственного назначения, а также значение 3,5 кгм/см этой характерис" тики известной cTRJIH.

908911

Т аблица 1, Состав,вес.X

Со

V S!

Предлагаемая

1803 — — — 04

Остальное

0,05

То же

20 0,45 — — — 0,6

22 0 50 — — — 0,8

0,10

О, 15

Известная

20 0,2 2,0 0,08 0,2

0,09 Т аблица 2

Механические свойства

68, кг/мм 0, кг/мм

С1н, кгм/см

t I

Е %

+20 С -40 С -70 С

54

24 29

25 29

23 28

18 26

17

92

19

52

58

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, марганец, ванадий и железо, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что, с целью повы45 шения ударной вязкости и пластичности при сохранении прочности при температурах до 70 С она дополнительно содержит кобальт при следующем соотношении компонентов, вес.У,: углерод 0,05 — 0,15

Марганец 18 — 22

Ванадий 0,3 — 0,5

Кобальт 0,4 — 0,8

Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 647354, кл. С 22 С 38/12, 1979.

° ф

Составитель Л. Суязова

Техред С. Мигунова Корректор М. Пожо

Редактор Н. Ковалева

Заказ 763/33 Тираж 657 Подписное

ВНИИПИ 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