Сталь

 

В. Г. Сорокин, Ю. А. Карасюк, В. В. Черных, А. С. Гавр о, В. 3. Камалов, В. П. Андреев, В. В. Козик, Ю. А. Гр, Л..П,".:Брегин, -

С. Н. Солошенко, А. М. Легун, С. П. Грубова и А. Е. М ай с ч-"

Центральный научно-исследовательский институт материал и тейюлогий тяжелого машиностроения, Институт электросварки им. Е. О. Пщрна, и Новокраматорский машиностроительный завод (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СТАЛЬ

Изобретение относится к металлургии и машиностроению и может быть использовано для изготовления сварных прокатных валков больших сечений.

Наиболее близкой к,предложенной по технической сущности и достигаемому результату является сталь (1) состава, вес.%:

Углерод 0,40 — 0,50

Кремний 0,40 — 0,60

Марганец 0,60 — 0,90

Хром 2,60 — 3,20

Никель 0,20 — 0,40

Молибден 0,50 — 0,70

Ванадий . 0,06 — 0,08

Алюминий 0,01 — 0,05

Титан 0,01 — 0,02

Кальций 0,001 — 0,02

Железо Остальное

Однако устойчивость известной стали против высокого отпуска и ее прокаливаемость остаются недостаточно высокими для обеспечения требуемого уровня служебных свойств валков (поверхностной твердости и глубины закаленного на мартенсит слоя). В результате эксплуатационная стойкость валков из известной стали не удовлетворяет предъявляемым требованиям.

Цель изобретения — повышение устойчивости против отпуска и арокаливаемости стали при сохранении удовлетворительной вязкости и пластичности.

Указанная цель достигается тем, что сталь, 10 содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадйй, алюминий, титан, кальций, железо, дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 0,48 — 0,58

Кремний 0,42 — 0,62 . Марганец 0,60 — 0,90

Хром 1,8-2,4

Никель 0,20 — 0,40

Молибден 0,62 — 0,72

Ванадий 0,22 — 0,42

Алюминий 0 01 — 0,05

Титан 0,01 — 0,05

956604

Плавка о

Содержание элементов, вес. %

С $ Mn Cr Ni Mo Ч Ai Ti Ca Nb Fe

0,2 0,62 0,22 0,01 0,01 0,001 0,05 Осталыюе.

0,48 0,42 0,60 1,8

0,56 0,50 0,76 2,03. 0,30 0,68 0,29 0,03 0,03 0,01 0,08 То жс

058 0,62 0,90

04 072 042 005 005 002 015

0,45 0,52 0,75

2,78 0,33 0,63 0,0/ 0,03 0,03 0,01

Плавка Твердость о тносительое суженис, 450 (4,5) 17

420 (4,2) 15

5) Кальций 0,00! — 0,02

Ниобий 0,05 — 0,15

Железо O0TRIbHQ

Дополнительное легирование ниооием в количестве 0,05 — 0,15% и повышение содержания ванадия до 0,22 — 0,42% придает стали способность к дисперсионному твердению и, как следствие, повышает ее устойчивость против высокого отпуска.

Слитки прокатывают на прутки и разрезают на заготовки, которые термически обрабатываютпо режиму: отжиг на зернистый перлит при 820 — 840 С, выдержка 1 ч, охлаждение со скоростью 50 /ч до 500 С, далее на воздухе. Температуры нагрева под закалку выбраны следующими: для предлагаемой стали 1050 С, для известной — 920 С при выдержке 1 ч. Выбор указанных температур обусловлен необходимостью нредотвратип рост аустенитного зерна при нагреве под закалку. Если у предлагаемой стали при температуре нагрева 1050 — 1100 С. зерно аустенита остается мелким (вследствие сдерживающего влияния нерастворенных карбидов ниобия), то у известной стали уже при температуре выше 950 С карбиды хрома и вана-. дия переходят в аустенит и начинается интенсивный рост зерна.

Охлаждение с температуры аустениэации при закалке проводят со скоростью, равной скорости охлаждения поверхностного слоя валка (на глубине 30 мм от поверхности бочки), Укаэанную скорость охлаждении нолуча* ют расчетом на 3ВМ ЕС вЂ” 1022 температурных полей в опорном валке ф 2100 мм стана

ТЛС вЂ” 5000 для случая струйной закалки с

Сравнение устойчивости против отпуска (твердости после закалки и высокого отпуска), прокаливаемости, ударной вязкости предлагаемой н известной сталей проводили на

S составах, выплавленных в 60 кг индукционной печи с основным тиглем.

Химический состав ппедлагаемой (плавки 1—

3) и известной (плавки 4) сталей представлен в табл. 1.

tA Таблица 1 градиентного нагрева в газовой печи. Завершающая операция — высокий отпуск при

600 С, выдер>кка 2 ч, охлаждение на воздухе.

Из заготовок, термически обработанных по описаьшым режимам, изготовляют образцы.

В связи с повышенной легированностью сталей оценить прокаливаемость по Г(2СТ

5657 — 69 не возможно (образцы прокаливаются насквозь). Поэтому прокаливаемость оценивают экспериментально-расчетным методом по результатам наложения расчетных кривых охлаждения для разных точек сечения валка на экспериментально определенные термокинетические диаграммы стали. По этим данным строят зависимости твердости в поверхностном слое валка от глубины. За критерий прокаливаемости принимают (в соответствии с принятыми в практике термообработкп представлениями) расстояние от поверхности валка до зоны, имеющей в структуре 50% мартенсита (условное значение твердости 4о = Н"С).

Сравнительные дашке по твердости и ударной вязкости (для предлагаемой (плавка 1 — 3) и известной (плавка 4) сталей после закалки и высокого отпуска (600 С), а также прокаливаемости приведены в табл. 2.

sa Таблица ?

956604

Продолжение табл, 2 з з

49

430 (4,3)

440 (4,4) 55

Составитель В Брострем

Техред М. Рейвес Корректор О. Билак

Редактор М. Келемеш

Заказ 6524/7 Тираж 660

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N(— 35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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

Из. приведенных данных следует, что у предлагаемой стали твердость после высокого отпуска (600 С) на 10% выше, чем у известной. Прокаливаемость предлагаемой стали на

25% превышает прокаливаемость известной стали, а ударная вязкость их находится практически на одном уровне.

Повышенная эксплуатационная стойкость особо крупных сварных валков обеспечивается за счет более высокого сопротивления отпуску и высокой прокаливаемости стали при удовлетворительных вязкости и пластичности, Кроме того, так как срок службы прокатных валков листовых станов связан прямой пропорциональной зависимостью с глубиной закаленного на мартенсит слоя, то можно считать, что только за счет этого фактора, даже если не учитывать преимущество по твердости, срок службы прокатного валка из предлагаемой стали возрастает на 25% по сравнешпо с валком из известной стали.

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, титан, алюминий, кальций, железо, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения устойчивости против отпуска, прокаливаемоо. ти, дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 0,48 — 0,58

Кремний 0,42 — 0,62

20 Марганец 0,60 — 0,90

Хром 1,8 — 2,4

Никель 0,20-0,40

Молибден 0,62 — 0,72

Ванадий 0,22 — 0,42

Алюминий 0,01 — 0,05

Тити 0,01 — 0,05

Кальций 0 001 — 0,02

Ниобий 005 4),15

Железо Остальнос

Источники информации, прииятыс во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР И 642372, кл. С 22 С 38/50, 1979.