Сплав для раскисления и легирования стали

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к разработке сплавов для одновременного раскисления и легирования стали. Цепью изобретения является повьшение механических свойств. Ударной вязкости , прокаливаемости и абразивной износостойкости стали. Предлагаемый сгогав содержит, мае.%s кремний 35- 50; марганец 15-25, алюминий 5-10, кальций 0,5-5,0, магний 0,3-2,0, цирконий 3,0-15,0, медь 0,2-3,0, железо остальное. Использование предлагаемого сплава позволяет получить на стали 35Г2 предел прочности 0,96-1,01 ГПа, ударную вязкость 0,84- 1,1 мДж/м, прокаливаемость (7-8,8 10) , абразивную износостойкость (потеря веса образца 10 кг) 37,8- 41,0. 2 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4100154/31-02 (22) 22.07.86 (46) 23.05.88. Бюп. - 19 (71) Институт металлургии им. 50-летия СССР (72) P.Â.Õîìåðèêè, UI.M.Mèêèàøâèëè, Т,И.Джинчарадзе, Т.И,Сигуа и И.А.Журули (53) 669. 13-196 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1154357, кл. С 22 С 35/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

11 1137109, кл. С 22 С 35/00, 1982. (54) СПЛАВ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке

„„SU„„1397529 А1 сплавов для одновременного раскисления и легирования стали. Целью изобретения является повышение механических свойств, ударной вязкости, прокаливаемости и абразивной износостойкости стали. Предлагаемый сплав содержит, мас.7: кремний 3550; марганец 15-25, алюминий 5-10, кальций 0,5-5,О, магний 0,3-2,0, цирконий 3,0-15,0, медь 0,2-3,0, железо остальное. Использование предлагаемого сплава позволяет получить на стали 35Г2 предел прочности

0,96-1,01 ГПа, ударную вязкость 0,841,1 мДж/м, прокаливаемость (7-.8,8

10 ), абразивную износостойкость (потеря веса образца 10 кг) 37,841,0. 2 табл.

1397529

Изобретение относится к че„: ой металлургии, в частности к разработке состава сплава дпя одновременного раскисления и легирования стали °

ЦЕль изобретения — повышение

5 механических свойств,, ударной вязкости, прокаливаемости и абразивной изноеостойкости стали„

Предлагаемый сплав содержит, мас.%:10

Кремний 35-50

Марганец 15-25

Алюминий 5-10

Кальций 0,5-5

Магний 0,3-2 15

Пирконий 3-15

Медь 0,2-3

Железо Остальное

Выбор количественного соотношения компонентов обусловлен следующим. 20

При установлении состава сплава взята ориентация на создание такого комплексного сплава, диапазон использования которого в производстве стали широким и не предназначается для об- 25 работки какой-нибудь одной марки стали.

Современнь|е требования, предъявляемые к комплексным сплавам для раскисления и легирования сталей, бази- 30 руются на достижении максимальной степени очищения металла от продуктов раскисления, на получении благоприятной формы и характера распределения неметаллических включений, оставшихся в металле.

Наиболее технологически и эконо". мически эффективным является углетермический способ производства многокомпонентных сплавов. Углетерми- А0 ческий процесс позволяет снизить содержание кремния в сплаве до 35-507, чем обеспечивается возможность регулирования количества присаживаемого в сталь предлагаемого сплава в более широких пределах. Вместе с тем углетермический способ, регламентируя содержание в сплаве кремния в количестве 35-50, одновременно обуславливает и необходимость поддержания отношения кремния к марганцу в пределах 2-3, поскольку уменьшение этого отношения приводит к интенсивному образованию легкоплавкого шлаково.— го расплава и тем самым к понижению температуры в реакционной зоне печи, сближению степени восстановления трудновосстанавливаемых окислов, повышенного расхода электроэнергии и получению сплава, не соответствующего расчетному, Следовательно, содержание в сплаве должно находится в пределах 15-251.

Наличие в сплаве 5 †1. алюминия одновременно с раскислением способствует из мельчению з ерна в резул ьт ат е образования мелкодисперсных нитридов алюминия, которые благоприятно влияют на увеличение механических свойств стали и особенно ее ударной вязкости. IIpu его содержании менее

57 не обеспечивается достаточная эффективность сплава из — за снижения его р аскислительной способно сти .. При содержании алюминия свыше 103 понижается удельный, вес лигатуры н повьппается ее окисляемость на воздухе и угар при использовании, что снижает технико-экономические показатели производства стали.

Кальций в количестве 0,5-5,0% благоприятно влияет на равномерность распределения неметаллических включений в стали, что приводит к однородности структуры стали и тем самым обеспечивает повышение ее пластических и ударных свойств при сохранении достигнутых прочностных характеристик, При содержании кальция менее 0,57 не обеспечивается однородность структуры cTBJIH что Отриц 1тельно BJIHHpT на комплекс механических свойств стали. Увеличение содержания кальция выше 5 нецелесообразно - ввиду отсутствия возрастания эффективности его воздействия на сталь.

Магний, присутствующий и сплаве в количестве 0,3-2,07 оказывает на метапл десульфирующее воздействие, выражающееся как в удалении серы из металла, так в изменении формы сульфидов и более равномерного и распределении в объеме металла. Указанное приводит к повышению пластичности стали.

При содержании в сплаве магния менее 0,3 не обеспечивается удаление серы из металла и пластические свойства стали ухудшаются. Увеличение магния в сплаве больше 2% связано

Ю с технологическими затруднениями и экономически не выгодно.

При определении содержания цирковия в сплаве принимается во внимание

его существенное влияние на форму и распределение в метапле нитридов и карбонитридов, что непосредствен13975 но связано с протеканием аустенитного превращения и механическими характеристиками стали, Присутствие в сплаве с указанным соотношением компонентов 3-15% циркония позволит

5 обеспечить 0,01-0,04% остаточного циркония в стали, что способствует увеличению прокалинаемости н механических свойств стали. Содержание 1О же циркония менее ЗХ не обеспечивает указанного остаточного содержания его в стали и прокалинаемость понижается. При содержании н сплаве. более 15% циркония в стали увеличивает- т5 ся количество и размер дисперсных частиц (нитриды,. карбонитриды), вследствие чего ударная вязкость и прокалинаемость ухудшаются.

Ввод в сплав 0,2-3,0Х меди повыша- 2о ет износостойкость и прокаливаемость обрабатываемой стали. Как известно реальные поверхности стальных изделий имеют сложный рельеф, характери" зующийся шероховатостью и волнис- тостью. При трении таких поверхностей имеет место дискретное касание шероховатых тел и как следствие этого возникновение отдельных фрикционных связей, определяющих процесс изнашивания.

Обработка стали сплавом с указанным содержанием меди приводит к образованию медистой прослойки, которая плотно и прочно сцеплена с мелкодис- 35 персными частицами стали и поверхностями зерен. Указанная медистая пленка не окисляется и способна к многократной пластической деформации без разрушения. Такая пленка унеличинает пло- 40 щадь фактического контакта, способствует равномерному распределению нагрузки, что резко уменьшает износ.

Кроме того, указанное количество ме.ди уменьшает искаженность кристалли- 45 ческой решетки, при этом термодинаьаческая устойчивость системы повышается, что сопровождается торможением распада аустенита и увеличением прокаливаемости. . 50

При содержании меди в сплаве менее .

0,2Х образующаяся медистая прослойка не достаточна для защиты контактирующей поверхности и износостойкость стали снижается. Увеличение содержания меди. в сплаве больше ЗХ приводит к накоплению меди под слоем окислов, при горячей обработке давленией она внедряется в границы между зернаЦ 4 ми и тем самым вызывает образование поверхностных трещин.

Таким образом, одновременное присутствие в сплаве кремния, марганца алюминия, ЩЗМ, циркония и меди н указанных количествах, обеспечивает высокую прокаливаемость, износостойкость и комплекс механических свойств ст али.

Пример. Технологический процесс получения предлагаемого сплава основан на носстановлении углеродом в рудноэлектропечи окислон кремния, маргайца, алюминия, кальция, циркония.

В качестве шихтовых материалов для получения сплава используют кварцит, марганецсодержащее сырье (марганцевый концентрат 1 .с, шлак у /РеИп), циркониеный концентрат, ткибульский уголь, коксик, стальную и медную стружку Учитывая специфику получения, предлагаемый сплав н виде примесей содержит,7,: фосфор 0,02-0,25 и углерод О,?-0,6.

Химический состав полученных сплавон принеден н табл.l.

В 10 кг индукционной печи полученные сплавы используют в качестве рас", кислителей и легиру.ющих дпя стали марки 35Г2.

Раскисление как предлагаемым, так и известным сплавом проводятся одинаковым Нх количеством 6 г/кг стапи.

Полученные образцы подвергают испытаниям после термообработки (закалка 950 С масло + отпуск 200 С, воздух) °

Результаты испытаний приведены в табл.2.

Из приведенных данных табл.2,следует, что предлагаемай сплав в сраннении с известным обеспечивает повышение механических свойств (, Ь, ая) стали в среднем на 10,1, 17„4, 11,1, 5,8 и 33,8 (отн.),соответственно и увеличение прокаливаемости в 1,2 раза и абразивной износостойкости в 1,19 раза.

Формула изобретения

Сплав для раскисления и легиро-. вания стали, содержащий кремний, марганец, алюминий, кальций, магний, цирконий и железо, о т л и -ч а юшийся тем, что, с целью повышения механических свойств, ударной

1»

1397529

Таблица l

Сплав т

Si Cu Fe

Предлагаемый

1 35,0

25 О 5 О О 50 2 00

15,0

3,00 Остальное

2 42,5

3 50,0

20,0 7,5 2 8 1,15 9,0

l5 0 10,0 5,0 0,30 3,0

l3 0 1,0 1,1 0,5 9,0

l,60

0,20 -иИзвестный 40,0

1 О

Таблица2

Прокали-, Абразивваемость ная изноl со стой кость потеря веса образна, Механические свойства

Сплав

dÐ, %

1 Ь т мЦж/м ГПа ГПа

1 кг

Предлагаемый

515 091 7 7!03 390 103

52,0 1,1 8,8 10 37,8 10 3

49,5 0,84 7,0 10 41,0 10 3

48,2 0,71 6,0 10 47,0 1О з

О „79 14,3

0,84 15,7

0,96.0„99

Известный

0,89

0,69

13,5

Составитель Н.Шепитько

Техред Л.Сердюкова

Редактор H.Áoáêîâà

Корректор С. Черни

Заказ 2569/28 Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вязкости, прокаливаемости и абразивной износостойкости стали, он дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кремний 35-50

Марганец 15 - 25

Алюминий

Кал ьций

Магний

Цирконий

Медь

Железо

5-10

0,5-5,0

0,3-2,0

3-15

0,2-3,0

Остальное