Литейная сталь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27 ° 05 ° 81 (21) 3293015/22-02 (313М.Кй.

С 22 С 38/54 с присоединением заявки Нов

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.1182. Бюллетень Мо 42

Дата опубликования описания 15 11..82 (53) УДК 669. 14. .0lB 52.8-194 ° (088.8) С.И.Примеров, Б,.Г.Горенко, А ° А.Шейко, С.H.Áîáðàêîâ, Б.А.Чеботарев н Б. A.Ìàíæîëà (72) Авторы изобретения

1 (L

Институт проблем литья АН Украинской ССР

f (71) Заявитель (54) ЛИТЕЙНАЯ CTAJIb

Изобретение относится к металлургии стали и литейного производства, в частности к изысканию мартенситиых нержавеющих хромистых сталей для фасонных отливок с высоким уровнем литейных, механических и эксплуатационных свойств

Известна сталь 2Х13ЛС1 (1).

Недостатками стали являются низкие плотность, коррозионная стойкость и механические свойства.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является литейная сталь

1ОХ12НДЛ Г2), содержащая, вес.В:

Углерод До 0,10

Кремний 0,17-0.,40

Марганец 0,2 -0,6

Хром l 1 5-13

Никель 1,0-1,5

Медь 0,8-1,1

Белеэо Остальное

Известная сталь применяется в основном для изготовления отливок сварнолитых конструкций рабочих колес гидротурбин, деталей гидротурбин (лопастей, деталей проточной части), работающих в условиях кавитационного разрушения.

Недостатками этой стали являются относительно невысокие сварнваемость, коррозионная и кавитационная стойкость, а также комплекс литейных и механических свойств.

Цель изобретения - повышение свариваемости, корроэионной и кавитационной стойкости, литейных н механических свойств.

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

Углерод 0,03-0,1

Кремний 0,17-0,4

Марганец 0,2-0,6

Хром 11,5-13

Никель 1-1,5

Медь 0,8-1,1

Алюминий 0 01-0,05 титан О,OX-0,08

Кальций 0,005-0,05

Редкоземельные металлы 0,005-0,08

Бор 0 005-0,01 железо Остальное

973662

Дополнительное введение в состав стали алюминия, титана, кальцйя и

РЗИ связано с их исключительно комплексным благоприятным влиянием на ее структуру и свойства. Наиболее важным при этом является снижение со- 5 держания в стали серы, кислорода и неметаллических включений, связывание свободного азота в нитриды и нейтрализация его вредного влияния, очищение границ зерен, глобуляризации и, перераспределение включений равномерным фоном. Иикролегирование кальцием и РЗИ препятствует росту зерна при нагреве„ что особенно важно при свар-15 ке. Вводимие элементы оказывают на сталь модифицирующее воздействие, что благоприятно отражается на пластических свойствах литого металла.

Введение в состав стали бора объясняется способностью этого эле- 20 мента устранять ферритообразование в ее структуре, что приводит практически к полной мартенситной (бейнитной) структуре с более высокими механическими свойствами. Образующиеся мелкодисперсные частицы карбидов бора при термической обработке благоприятно влияют на механические свойства в результате дисперсиоиного упрочнения. 30

Для определения оптимального состава стали исследуют ее свойства в зависимости от различного содержания компонентов. ОпытНые составы стали выполняют в 160-киллограмовой 35 индукционной печи. В процессе фракционной разливки расплав обрабатывают различными добавками комплексной бескремнистой лигатуры, содержащей кальций, РЗИ, алюминий, титан, : 40 бор и никель. Химические составы опытных сталей приведены в табл.1.

Результаты испытаний на свариваемость, коррознонную и кавитационную стойкость представлены в табл.2 °

В табл.3 приведены результаты испытаний литейных и механических свойств. Термическая обработка опытных образцов на разум и ударную вязкость состоит из закалки с 1020 С и отпуска при 680 С.

Предлагаемая литейная сталь существенно превосходит известную сталь

10Х12НДЛ по всему комплексу свойств, определяющих качество сварнолитых изд .лий. Это позволяет рекомендовать ее для широкого промышленного применения при изготовлении отливок рабочих колес, гидротурбин и др., работающих в условиях кавитационного разрушения °

По предварительным расчетам ожидаемый экономический эффект составляет около 22 тыс.руб в год за счет повышения свариваемости на 30-503 коррозионной и кавитационной стойкости на 20-45% и 20-353, а также литейнмх свойств на 10-35% и механических свойств, особенно пластичности на 20-45%, и ударной вязкости в

2 раза и более.

Технология выплавки предлагаемой литейной стали не отличается от известной. Некоторое отличие заключается лишь в модифицировании жидкого металла при выпуске из плавильной печи бескремнистой комплексной лигатурой. Это обеспечивает получение стали с заданным составом и высоким уровнем литейных, механических и эксплуатационных свойств.

973662

4А I о о о с с о о

1

ССЪ СО о о с с о о

ОЭ ССЪ Ю о о о о о о с с с о о о сч а м о о о с с с о о о

I

1

ill 1

ССЪ О

o a с с о о

4Ч У Ч о о о с с с о о о

° у м о о с с о о

СЛ 4r о о с с о о и 1 о с о

М СЧ о о с с о о

Ol с о

М CA О с с с

СЧ. СЧ М

Л Л4 ЛС

ill Ch с с л

Л Л4

Ю м с о ф

СЧ с

СР 4 О

СЧ М tF с с с о о о

Ch

Л4 Л4 с с о о

М1

С Ъ с

CO о с о

I

1

I.

1

I

I

1

I

1

I

1

1

I

1 о

1 I

I A I о !

1 ICI I

1 1

1 — -1

1 1

I Я I 1 Я1

1 С4

I

Х 1

I 5 !

1 X I

1 I

1 1

1 1

1 и 1

1 413 1

I !41

I В 1

1«4!

I I

I 1

I If I

I М 1

1 Ж 1

1 1

Ifl Р— !

1 1 с Д

ffI 1 Ц! (б!Ф!

Н1!! . и о !

О Г-.— 1 (i0 l

%1 5 !

Х! xf

01 Х I

9 1 Я I

I А 1

I Хl

I I

1 I

С Р вЂ” — !

I N I! э!

1 ф !

1 4 I

l а1

1 .СС! 1

I Я!!

I 041

I 341

f Ц I! О1

Ch I! Е1

l Ц I

1 4 1! ) 1

1 1

1 I л ф 4Л о о о с 1 о о о а ф а о с с с с с о о о м N сч л о с с с л 4 л

1 1 а î r o

° Ф LD СЧ СЧ с с с с о о о о

1

М СС СО В О о о о о с с с с с о о о о о

973662

Т а б л и ц а 2

Механические свойства сварного соединения

Опытная сталь ев т кгс/мм кгс/мм tf, % Ч, %

Скорость Кавитационкорроэин, ная стойг/м .ч кость, %

Известная

100

0,021

70

Предлагаемая.

120

62

125

27

120

25

64

125

73

62

135

74

Таблиц а 3

Повыаение, %

Жидкотеку- Трещиноустой чести чивости см

Механические свойства стали . 6%, 4, Ф, 4, а„, кгlмм кгс/як % % кгс/м-./

Опытная сталь

Из вести.ая

72 60 22 42 6,5

Предлагаемая

77 68 32 64 15,2

12

20.

68 30 61 14,6

В0

69 28

67 . 29

68 27

58 14,4

56 13,5

16

81

30

55 13 2

Марганец 0,2-0,6 у Хром 11м5-13

Никель 1,0-1,5

Медь 0,8-1 l

Алюминий 0.,01-0,05 Титан 0,01-0,08 Кальций 0,005-0,05

Редкоземельные металлы, 0,005-0,0 8

Вор 005-0,01

Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. POCT 2176-57,. Сталь 2Х13Л.

2. ГОСТ 21-76-77. сталь 10Х12НДЛ.

Тираж 660 Подписное.

Формула. изобретения

Филиал ППП "Патент", r.ÓæéîðîÌ, ул.Проектная,4

Литейная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь и желез.о, о т л и ч а ющ а я с я тем, что., с целью повышения свариваемости, коррозионной и кавитационной стойкости, литейных и механических свбйств, она дополнительно содержит алюминий, титан, кальций, редкоземельные металлы и бор при следующем собтнсмении компонентов, вес.:%:

Углерод . 0,03-0,1 Кремний . 0,17-0.,4

ВНИИПИ Заказ 8620/31

0,011

0,013

0,016

0 015

0,017