Высокопрочная сталь

 

Союз Советскмз

Соцмалмстмческмк

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ («i)954493

«ф г (61) Дополнительное к авт. свид-ву (И)М.Кл з (22) Заявлено 07. 08. 80 (21)-2968061/22-02 .

С 22 С 38/54 с присоединением заявки Нов

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

РЗ) УДК 669 ° 15-194(088.8) Опубликовано30.08. 82,Б«оллетень М 32

Дата опубликования описания 04. 11. 82

Н. П. Мельников, Л.И. Гладштейн, В.М. Горицкий, Н.А. Евтушенко, В.И.Саррак, Г.A.Ôèëèïïîâ, С.П.Соколов, В.В.Пономаренко, В.Я.Белогуров, Б..Н.Ìoðãàëåâ и Н.Н.Горин (72) Авторь! изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени центральный научноисследовательский н проектный институт строительных металлоконструкций "ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ" и Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина (71.) Заявителй (54) ВЫСОКОПРОЧНАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к металлугрйи а именно к сплавам, используемым для высокопрочных болтов с повышенным сопротивлением задержанному разрушению . s агрессивной атмосфере крупных промышленных предприятий и приморских районов.

Известна сталь для изготовления болтов с повышенным сопротивлением задержанному разрушению 111, содержащая, вес.Ъ:

- углерод 0,05-0,40

Кремний 0 05-1,5

Марганец 0,20-3

Молибден . 0,5-5 15

Хром 0-2

Медь 0,5-5

-или

Никель 0,5-8, Алюминий 0,05 3

Железо Остальное

Недостатком указанной стали является высокое содержание дефицитных и дорогостоящих элементов — молибдена до 5% и меди или никеля до 8%. При 25 этом эффективность использования этой. стали не компенсируется ее значительным удорожанием.

Кроме того,для массового производства болтов расходование дефицитных материалов представляется недопустимым °

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достига емому результату является сталь (2), содержащая, вес.%:

Углерод 0,27-0,32

Кремний 0,2-0,4

Марганец О, 3-0,6

Хром 1,8-2,3

Никель 1,2-1,5

Ванадий 0 е05-0,15

Молибден. 0,15-0,35

Сера и фосфор 40,035

Железо Осталь ное

Недостатком этой стали, применяемой для изготовления высокопрочных болтов и используемой в условиях промышленной атмосферы, является склонность к задержанному разруше,нию: некоторые болты, поставленные с усилием растяжения, эквивалентным 0,6 4в (где — предел прочности стали), хрупко разрушаются в процессе монтажа и эксплуатации строительных металлоконструкций.

Цель изобретения — повышение предела. сопротивляемости задержанному хрупкому разрушению в агрессивной среде.

954493

Номер плавки

Ni

Мп

В Nb

0,61 1,7

0,65 2,0

0,40 1,6

0,40 1,6

0,17

0,38

0,18

0,20

0,23 0,55

1,2

0,18

0,17

2,2

0,80

0,55

0,23

Таблица 2

Предел статической усталости, у 1

Ударная вязкость ксч кгс м см Предел текучести

Предел прочности

Относительное

Номер плавки сужение

Ч, Ъ удлинение.Ф Ъ

ЙВ кгс/мм

133 48,3

137 48,1

154

12,8

8,1

124

12,9

156

8,0

121

Для достижения укаэанной цели сталь, содержащая углерод, марганец кремний, хром, никель, молибден и железо, дополнительно содержит титан, .бор и ниобий, при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Углеррд 0 18-)0,23, Марганец 0,40- 0,&0

Кремний 0,17-0,55

Хром 1,6-2,2

Никель 1,2-1,5

Молибден О, 25-0,6

Титан 0,03-0,0 6

Бор 0,002-0,004

Ниобий 0,02-0,04

Железо Остальное

В качестве примесей сталь может содержать серу и фосфор до 0,035%

Разработана методика и проведены испытания шлифованных цилиндрических образцов с V-образным кольцевым надрезом путем нагружения их постоянной длительной статической нагрузкой в грессивной среде и определения на той основе предела сопротивляемости стали задержанному разрушению или, так называемой "статической. Усталости" 4Р . Средой для испытания служит трехпроцентный раствор поваренной соли, подкисленный соляной кислотой до РН 2,2. каждого. Комбинация добавок Nb-Ti-В в предлагаемой стали способствует упрочнению границ зерен, которые обычно становятся источниками зарождения трещин задержанного разрушения.

Уменьшение содержания углерода .обеспечивает снижение склонности к образованию закалочных трещин вдоль границ зерен и получение малоуглеродистого пластичного реечного мартен10 сита.

В лабораторных условиях выплавлен ряд вариантов стали. Выплавку проводят в 50-ти кг индукционной электропечи. Сталь в печи раскисляют фер 5 ромарганцем и ферРосилицием.

Химический состав пяти вариантов предлагаемой стали приведен в табл.1.

Таблица 1

1,5 0,60 0 05 0,002 0,04

1,35 0,45 0,05 0,003 0,03

0,25 0,06 0,003 0,02

1,2 0,25 0,04 0,002 0,02

1,5 0,60 0,03 0 004 0,04

Механические характеристики стали при растяжении определяют по

ГОСТ 1497-73, испытания на ударную вязкость . — по ГОСТ 9454-60. В табл.

2 приведены механические свойства

45 предлагаемой болтовой стали после закалки и.отпуска при 240оС 1,5 ч при испытаниях на статическое растяжение, динамический изгиб и задержанное разрушение в агрессивной

50 среде:: 3%-ный раствор NaC1, подкисленный до РН 2,2 при комнатной температуре.

954493,Продолжение табл. 2

Ударная вязкость, ксч загс м Предел статической усталости г / 1

Предел прочности

<Номер плавки

Предел текучести

Относительное дс кгс/мм т

68 кгс/Р сужение удлинение

Ч,% О см

3 159

140

12,2

12,7

7,2

126

44,2

155

134

45,8

7,8

125

159

138

7.,4

129

42,3

12,1

Известная 170

148

44,0

6,0

7,6

40 формула изобретения

40

Составитель С.Деркачева

Редактор Е.Лушникова Техред И. Гайду Корректор Г.Огар

Заказ 6373/25 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва,Ж-35,Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Таким образом, предлагаемая сталь имеет предел статической. усталости на 80-85 кг/мм1, т.е. в 3 раза превышающий предел статической усталости известной стали. Использование. стали для высокопрочных болтов позволит до 30% снизить расход болтов и увеличить гарантированный срок их службы.

Годовая экономическая эффективность от внедрения высокопрочных болтов с .повышенным сопротивлением ,задержанному разрушению из предла гаемой стали составит 8,5 млн.руб. в год.

Высокопрочная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден и железо, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения предела сопротивляемости! задержанному хрупкому разрушению в агрессивной среде, она дополни-, тельно содержит титан, бор и ниобий при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 0,18-0,23

Марганец 0,40-0,80

Кремний 0 ° 17-0.55

Хром 11,6-2,2

Никель . 1 2-1,5

Молибден 0,25-0,60

Титан 0,03-0,06

Вор 0,002-0,004

Ниобий 0,02-0,04

Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

М 1434948, кл. С 7 А, 1976.

2. Сталь 30Х2НМФ„ ТУ-14-1-37-4-73.

Минчермет СССР.