Сталь

 

С. Н. Примеров, В, И. Тихонович, С. В. Ермолаев, В, Г;--Горенко, Б. А. Манжола, О, Я. Значковский и А. А. Мулик !

< (72) Авторы изобретения

Институт проблем литья АН Украинской CCP (71) Заявитель (54) СТАЛЬ

30

Изобретение относится к металлургии стаМИ и литейному производству, в частности к изысканию литейных марганцовистых сталей для отливок, подвергающихся при эксплуатации одновременному воздействию износа и высоких давлений или ударных нагрузок.

Известна марганцовистая износостойкая сталь (1), содержащая в вес.%:

Углерод 0,9- 1,5

Кремний 0,2-0,6

Марганец 9 — 15 . Хром 0,2 — 1

Молибден 0,01 — 0,3

Ванадий 0,05 — 0,5

Алюминий 0,01 — 0,2

Железо Остальное

Недостатками данной стали являются низкие механические характеристики, особенно ударная вязкость.

Наиболее близкой к предлагаемой является сталь марки 120113Х25Л (21, содержащая, вес.%

Углерод 1,0 — 1,40

Кремний 0.30-1,0

Марганец 11,50 — 14,50

Хром 1,5-2,5

Никель Не более 1,0

Ниобий 0,08 — 0,10

Медь Не более 0,30

Железо Остальное

Механические свойства этой стали после закалки в воде от 1050 — 1100 С находятся на уровне:

Предел прочности, 16 ° кг/ 2 75

Предел текучести, кг/мм2

Относительное удлинение, % 20

1%

Относительное сужение, %

Ударная вязкость, кгм/сма 25

Недостатками известной стали являются

20. относительно низкие износостойкость и весь комплекс литейных и механических свойств.

Цель изобретения — повышение иэносостой кости механических и литейных свойств стали.

908930

Из данных табл. 3 следует, что предлагаемая сталь составов N 2 — 6 имеет заметно повышенные износостойкость и механические характеристики.

Таблица 1

Состав вес.%

Сталь Углерод Кремний Марганец Хром Медь Никель Нн9бкй Алюммиий Титан Кальций РЗМ

0,4 0,08! 1,2

12,4 . 1,8 0,12

2 1,0

3 1,12

4 1,18

0,4 11,9

03 11$

0,5 0,08 0,02 0,03 0 01 0,03

0,8 0,09 0,04 0,01 0,03 0,01

1,8

0,1

0,2

1,5

0,05, 0 05 0,005 0,07

0,01 0,08 0,02 — 0,08

0,02 0,06 0,05 0 05

0,5

l2,7

0,1

5 1,28

2,3

03 06 0910

0,3 0,06 0,09

6 1,40

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, ниобий, медь и железо, дополнительно содержит титан, алюминий, кальций и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес,%:

Углерод 1,0 — 1,40

Кремний 0,50 — 1,0

Марганец 11,50 — 14,50

Хром 1,5 — 25 10

Никель 0,5-1,0

Ниобий 0,08 — 0,10

Медь 0,1-0,3

Титан 0,01 —,0,08

Алюминий 0,01 — 0,05 i 15

Кальций 0,005 — 0,05

Редкозмельные металлы 0,01 — 0,08

Железо Остальное

Дополнительное введение в состав предла- 20 гаемой стали титана связано с его высокой раскислительной способностью, а также с его близким химическим сродством к азоту.

Связывая азот в тугоплавкие нитриды, титан не только устраняет его вредное влия- 25 ние, но и обеспечивает измельчение аустенитной структуры стали.

Введение алюминия объясняется благоприятным влиянием, прежде всего, на литейные свойства стали (жидкотекучесть), а также его способностью, поцобно ванадию, связывать азот в нитриды. Последние являются регуляторами роста аустенического зерна, что обеспечивает повышение трещиноустойчивости отливок, пластичности и ударной вязкости

35 стали.

Дополнительное введение в состав стали кальция и редкоземельных металлов объясня.

4 (ется их исключительно благоприятным влия нием на структуру и свойства стчли. При этом кальций и Р3М обеспечивают модифицирующий, микролегирующий дегазирующий и рафинирующий эффект. Как модификаторы 2-го рода (поверхностно-активные)„эти элементы измельчают структуру стали, что сопровождается очищением границ зерен от вредных примесей. Одновременно снижается содержание в стали кислорода и, почти в два раза, серы. Снижается также общее содержание неметаллических включений, а оставшиеся приобретают глобулярную почти крутлую форму, и равномерным фоном перераспределяются в металле. Весьма важным является в этом случае измельчение карбидов и более равномерное распределение их в стали.

Химический состав выплавленных сталей приведен в табл. 1.

Результаты испытаний литейных свойств опытных сталей приведены в табл. 2.

Как видно из приведенных результатов табл. 2 предлагаемая сталь составов У 2--6

1 превосходит известную сталь по всему комплексу литейных свойств. Так, жидкотекучесть превышает на 20 — 30%, свободная линейная усадка снижается с 2,70 до 2,64%, а трещиноустойчивость отливок повышается на 10 — 14%, Результаты механических испытаний и на абразивную износостойкость представлены в табл, 3, 908930

Тaáëèöå 2

Сталь состава

Свойства

Жидкотекучесть по пробе, мм

435

432

438

430

425

360

Жидкотекучесть по методу вакуумного всасывания, мм

320

320

322

318

310

265

Повышение трещиноустойчивости, %

13

12

Свободная линейная усадка, %

2,66

2,64

2,65

2,64

2,66

2,70

Таблица 3

5l! 28,5

27

32,3

40

31,6

38

35,4

42

95

34,2

67

33,2

66

0,0434

0,5 — 1,0

0,08 — 0,10

0,1-0,3

0,01 — 0,08

0,01 — 0,05

0,005 — 0 05

0,0510

0,0432

0,0430

0,0429

0,0430

Формула изобретения.ъ

Сталь, содержащая углерод, кремнии, марганец, хром, никель; ниобий, медь и железо, отличающаяся тем,что,с целью повышения износостойкости механических и литейных свойств, она дополнительно содержит титан, алюминий, кальций и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 1,0-1,4

Кремний 0,30 — 1,0

Марганец 11,5 — 14,5

Хро 1,5-2,5

Никель

Ниобий

Медь

Титан

Алюминий

Кальций

Редкоземельные металлы

Железо

0,01 — 0,08

Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 581165, кл. С 22 С 38/24, 1977.

2. ГОСТ 2176-77.