Конструкционная сталь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 С 22 С 38/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

t ь

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ церия и/или иттрия 0,003-0,05

Карбонитриды титана 0,03-0,28

Цирконий 0,01-0,06

Железо Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 ) ) 3762067/22-02 (22) 09.07.84 (46) 07.04.86 ° Бюл. № 13 (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (72) M.И. Карпенко, Б.К. Святкин и Ю.Г. Серебряков (53) 669.15 194(Оо8,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М- 594206, кл. С 22 С 38/50, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 8342)3, кл. С 22 С 38/28, 1981. (54)(57) КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром,|алюминий, медь, ванадий, ниобий, цирконий и железо, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью снижения потери упругости и повышения о износостойкости при трении в коррозионной среде при 90-873 К, она дополнительно содержит карбонитриды титана, бориды кальция, бориды церия и/или иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Углерод 0,)4-0,35

Марганец 1,15-2,10

Кремний 0,15-0,75

Хром 0,35-0,75

Алюминий 0,02-0,07

Медь 0,12-0,35

Ванадий 0,02-0,20

Ниобий . 0,0)-0,08

Бориды кальция 0,03-0,08

Бориды

1222707

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке соста.— вов конструкционных сталей с высокой прочностью, ударной вязкостью, хорошей фрикционной теплостойкостью и упругостью и высоким пределом коррозионной усталости в литых изделиях, используемых для комбайнов, самоходных шасси и других сельскохозяйственных машин.

Цель изобретения — снижение потери упругости и повышение износостойкости стали при трении в корроэионной среде при 90-873 К.

В предлагаемой стали использован принцип комбинированного карбидноборидноинтерметаллидного упрочнения, которое затрудняет разупрочнение при нагреве до 873 К и повышает износо-И стойкость при трении и корроэионной среде при 90-873 К. Указанные концентрационные интервалы компонентов приняты ввиду следуннцего.

В конструкционной стали повышена концентрация углерода до 0,35%, что способствует повышению твердости, предела прочности на разрыв и износостойкости. Однако. при увеличении содержания углерода более 0,35% от30 мечается снижение ударной вязкости и увеличение потери упругости при

873 1 . Верхний предел концентрации марганца в стали обеспечивает стабилизацию структуры при температурах до 873 К,, но при увеличении концентрации марганца более 2 .,1% коррозионная н фрикционная стонкость уменьшаются.

Повышение концентрации кремния увеличивает фрикционную теплостойкость и износостойкбсть при трении в корроэионной среде при 873 Х. При увеличении содержания кремния более

0,75% существенно увеличивается со-держание феррита и повышается износ при трении в корроэионной среде при

873 K.

Медь и ниобий добавляются для размельчения перлита и образования однородной перлитной структуры. Верхний о предел концентрации меди в стали обеспечивает мелкозернистую структуру и высокий уровень иэносостойкости в корроэионных средах, представляющих собой газовые атмосферы, содержащие

53-55% окиси углерода, 21-23Х окиси азота, 13-15% водорода и остальное сериистые соединения, с температурой до 873 К. Он обусловлен снижением при больших концентрациях меди условного предела коррозионной усталости и износостойкости. При концентрации

0,01-0,087. ниобий снижает склонность чугуна к росту и повышает характеристики упругости и ударной вязкости, однако при увеличении концентрации ниобия более 0,08 мас.% существенно снижается износостойкость при трении в коррозионной среде при 8?3 K.

Содержание карбонитридов, боридов кальвин и других компонентов, дополнительно введенных в сталь, выбрано ввиду следующих соображений.

Бориды церия и- (или иттрия) при концентрации О, 003-0 05Х снижают потери упругости при 873 К, измельчают структуру стали литых деталей и повышают ударную вязкость. При концентрации до 0,003% их влияние на упругие свойства при повышенных температурах сказывается незначительно, а при увепичении концентрации боридов церия и (или иттрия) более 0,057 снижается условньгй предел коррозионной усталости, Бориды кальция при концентрации от 0,03%, когда начинает сказываться их влияние на сохранение достаточно упругих свойств, до 0,087, выше которой начинают снижаться корроэионная стойкость, упругие свойства, ударная вязкость и повышается износ при трении в коррозионной среде, обеспечивают высокие упругие свойства при температурах до 873 К.

Карбонитриды титана способствуют повышению.иэносостойкости при трении в корроэионной среде при 873 К. При содержании их до 0,037 износостойкость при трении в корроэионной среде недостаточна, а при увеличении концентрации более 0,287. отмечается снижение пластических свойств стали.

Опытные плавки сталей производят в открытых индукционных печах методом переплава с перегревом расплава до 1873-1903 К. Поропки в виде частиц размером менее 0,2 мм карбидонитридов титана марки ФТиА и боридов кальция марки Б|М-14, церия марки

БЦеЗ-3Н и {или иттрия марки .БИтМ-2Н) вводят в подогретый ковш перед выт усKohl в него расплава из печи.

Заливку микролегированньгх расплавов в сухие формы из смесей на основе связующего жидкого стекла производят при 1823-1843 K.

1222707

В табл,l приведены химические свойства известной и предложенных составов конструкционных сталей опытных плавок, а в табл.2 — их механические свойства, 5

Определение остаточного содержания боридов, карбонитридов и других ин. гредиентов проводят методом послойньго анализа и идентификации фаз 10 (метод масс-спектрометрии) с использованием ионного анализатора N 1300 с блок-схемой Р0Р у ll/23, при К вЂ” излучении. в интервале углов Вульф-Брегга от 15 до 65 и ускоряющем напряжении 25 кВ1 Для сопоставительного .анализа для карбонитрндов титана и бори:дов кальция и редкоземельных металлов используют эталлоные калибровочные кривые. Погрешность количественt ного анализа при использовании микроанализатора не превышает 3,57.

Потеря упругости конструкционных сталей выражена в относительньгх единицах, характеризующих абсолютную потерю упругости при нагреве стали от 273 до 873 К к величине упругости при 273 К. Сравнение износостойкости при трении в корроэионной среде при

873 К, упругих и других механических свойств предложенной и известной стали показывает, что они у предложенной стали более высокие, что обеспечит экономичекий эффект от использования изобретения в размере 18,253 руб,на тонну отливок.

Г

1 ((!

Ц р Ф

v o о

CO о ь л б Ъ

I

3 и о о га аа а в о еч о 4 ! ао о. о ал!

О о

Н о

I Э и о о а!

i.

v o о х (!! ала в о

О о о л о

i. ((!

Ц ((j

Э

v o (D X о о

Оо ал! л о аl\ ал( (Я (о (о! о в л

О О аА

° (в о л а(а (43 в A о о (С( ь о (!

Q с л о о ла о в о (4Ъ о о о (fl а(Ъ в о (а о о

1 — !!!

° Гг л о

dl л

Ф о о (ч (D

ФЧ о о аО

Ю о Ф ь

Р о ала

О в о о о о (ла (D (D

f4 ь ь. ь ала

I 1

I 1

1 1

1 I

1 I л

A о

С(.(о с 4

° (о (ч (D о

Ф (D о

tf о

Q (I(C (Р(1 ф и о

v (!

2к5 (((ф f

Х х v аа а (б\

CO в A ач и! л в о а аа а л ай! Ю

Щ л ал! О

МЪ ((о а

° в о аА л в еч Ю ааЪ ф! !а

* о и1 л о ((з ао

A о ао со о РЪ

A о о а(а о) а(ч

4 о о

12? 2707

° A о о о

Л 4 о - о

Qo ao о о о о а(! о о о о ала о о

4 о о

ЧО 0 ( о о л D о о (1 ааЪ о о о о

РЪ с о

a. y о х а о o.g

5ф о фхк

Сь С4 Сь (!! >3!

3 (II о ф V

O !"

& Ю

v o о ж

3

Е Ф и о (D М!

& Q

v o о

5.

v o о ж

5.

v o о !

5.

v o о х ! и о о х

1222707!

I 0V

4 1

D ю л л

СЧ л

СЧ ссс

CO л и

СЧ

СЧ

CV

\Ф

0О

С7

CV

СЧ О

СЧ

° \ ь

Ю ь л

00 ь

С1

Р \

СЧ

A и

СЧ

° с

D ь

СЧ л л

Ос

D О

СО ь

0О е

СЧ

Ф ь сп

00 л ь

СЧ

В ь

CO ь

D и

I CO

0О

СЧ

D ь

00 л

СЧ

С"1

СЧ

С1

С 1

D ь

R

0С

c0 V ca

cd g OQ

1 с0 ф

3л. )жВК

С0 о

Щ

Ь

О

1

1 I

I I

36 В К5

v o мои а С. 0c,ы

Э Фь И

& CL С Ъ

3 а 0I а о Id аc

М а 1- СС О V,CO М

I Щ ю о „йв д J