Литейная сталь

 

Изобретение относится к области металлургии и литейного производства, в частности к составам низкоуглеродистых литейных сталей, предназначенных для изготовления ответственных фасонных отливок. Цель изобретения - повышение хладостойкости, уменьшение скло нности к трещинообразованию за счет измельчения структуры. Это достигается дополнительным легированием метаном и медью. Литейная сталь имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: углерод 0,08-0,15; марганец 1,10-1,50; кремний 0,3-0,8; хром 1,1- 1,5; ванадий 0,03-0,09; никель 0,4- 0,8; алюминий 0,015-0,070; молибден 0,06-0,14; церий 0,025-0,080; лантан 0,008-0,030, медь 0,10-0,50; железо - остальное; Применение предлагаемой стали позволяет снизить брак по трещинам, повысить технологичность и эксплуатационную надежность ответственных литых деталей. 3 табл. с «9 (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„1444391 Д 1 (50 4 С 22 С 38/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ -а,(4

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4227121/23-02 (22) 13.04.87 (46) 15. 12.88. Бюл. У 46 (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов и Про" изводственное объединение "Уралмаш", (72) В.Л.Шагалов, Г.Н.Плотников»

Л.А.Смирнов, А.А.Реньш, Т.А.Мамонто" ва, В.М.Филимонов» Т.И.Иванова и А.М.Хохлов (53) 669. 15 . 196 (088. 8) (5e) Авторское свидетельство СССР

У 1133310, кл. С 22 С 38/16» 1985.

Авторское свидетельство СССР

У 1135795, кл, С 22 С 38/28, 1985. (54) ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ (57) Изобретение относится к области. металлургии и литейного производства, в частности к составам ниэкоуглеродистых литейных сталей, предназначенных для изготовления ответственных фасонных отливок. Цель изобретения — повышение хладостойкости, уменьшение склонности к трещинообразованию за счет измельчения структуры. Это достигается дополнительным легированием метаном и медью. Литейная сталь имеет следующее соотношение компонентов, мас.7: углерод 0,08-0,15; марганец

1,10-1,50; кремний 0,3-0,8; хром 1,11,5; ванадий 0,03-0,о9; никель 0,40,8; алюминий 0,015-0,070; молибден

0,06-0,14; церий 0,025-0,080; лантан 0,008-0,030, медь 0,10-0,50; железо — остальное; Применение предлагаемой стали позволяет снизить брак по трещинам, повысить технологичность и эксплуатационную надежность ответственных литых деталей. 3 табл.

1444391

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к составам низкоуглеродистых литейных сталей, предназначенных для изготовления ответственных фасонных

5 отливок, применяемых в нефтеперерабатывающем оборудовании, эксплуати" руемом в условиях низких температур.

Цель изобретения - повышение хладостойкости и уменьшение склонности к трещинообразованию за счет измельчения структуры металла.

Предлагаемый и известный составы стапи выплавлены в 200 кг индукциойной печи, металл разливали в 4-лепестковые трефовидные пробы по ГОСТ

977-75, комплексные пробы Нехендзи—

Самарина и модельные отливки шкивов для стендовых испытаний. Для обеспе- 20 чения одинаковых исходных содержаний примесей и газов выплавку сталей опытных вариантов осуществляли на однотипной базовой шихте по идентичной технологии. Химические составы сталей 25 опытных вариантов приведены в табл. 1,.

Дисперсность вытравленной на шлифах дендритной структуры определяли как сумму осевых участков на единицу длины, равную 10 мм (одно поле зре- 30 ния). Подсчет производили на микроскопе NHC-2 в 30 полях зрения посредством суммирования числа пересечения осей дендритов с нанесенными . параллельными рисками на одинаковом расстоянии от поверхности отливок.

Аналогично измеряли длину дендритов па одному дендриту максимальной длины в одном поле зрения. Склонность к горячим трещинам сравниваемых сталей @ определяли на комплексной пробе Нехендэи — Самарина по количеству и размеру трещин на криволинейном участке. Для определения склонности стали к образованию холодных трещин про- 4> водили испытания ударной вязкости сырых образцов при температурах 20о

800 С и строили для сравнительного анализа соответствующие кривые с фиксацией области падения значений. Трефовидные пробы и модельные отливки— тормозные шкивы подвергали закалке от 910 С и отпуску при 620-640 C.

Ударную вязкость при комнатной и отрицательных температурах (-20, -40, о

-60, -80 С) — на образцах типа. 1 по

ГОСТ 1497-73. Склонность к трещинообразованию при эксплуатации проводили на интерционном стенде ленточного тормоза буровой лебедки. Тормозные шкивы по размерам и конфигурации являются геометрическим подобием (М1:5) тормозного шкива буровой лебедки

ЛБУ-1200. Подсчет количества и максимальной длины образовавшихся трещин производили на микроскопе МБС-2 после проведения 100 серий торможений (5 торможений в серии с охлаждением водой). Продолжительность торможения до полной остановки шкива 6-8 с.

В табл. 2 приведены характеристики трещиноустойчивости и дендритной структуры при кристаллизации предлагаемой и известной сталей.

Благодаря модифицирующему влиянию церия и лантана эа счет инокулирующего воздействия на кристаллическую структуру образующихся сульфидных и оксисульфидных фаз количество трещин на криволинейном участке прутковой пробы у предлагаемой стали значительно меньше, чем у известной., Оптимальное соотношение легирующих и модифицирующих элементов обеспечивает высокую трещиноустойчивость в области температур образования холодных трещин. Склонность к холодным трещинам у известной стали намного выше, чем у предлагаемой. Минимальные значения ударной вязкости при испытао нии образцов последней при 600 С составляют 35 и 40 Дж/см, тогда как у известной стали значения КСИ при этой температуре равны 24 Дж/см .

В. табл. 3 приведены хладостойкость и склонность к трещинам при эксплуатации сталей послетермического улучшения.

Повышение концентрации ванадия, титана и циркония способствуют образованию большого количества карбидных и нитридных фаз, являющихся концентраторами напряжений и очагами хрупкого разрушения стали. Наиболее высокие значения ударной вязкости при всех температурах испытания имеют составы предлагаемой стали 2 и 6, содержащей элементы на среднем уровне и при концентрации меди и лантана на верхнем уровне. В этом случае вредные примеси максимально нейтрализуются, что наряду с диспергированием структуры термообработанной стали обеспечивает высокую хладостойкость. Указанные факторы способствуют высокой трещиноустойчивости предлагаемой стали в условиях многократных нагревов и охлажде1444391 дий, никель, алюминий, молибден, церийи железо, отличающая с я тем, что, с целью повышения хладостойкости, уменьшения склонности к трещинообравованию эа счет измельчения структуры металла, она дополнительно содержит лантан и медь при следующем соотношении компонентов, мас.7:

1 ний при торможении в процессе эксплуатации. Количество трещин у известной стали в 2-3 раза больше, чем у предлагаемой стали, заметно больше и их размер.

Таким образом, оптимальное сочетание вводимых меди и лантана наряду с другими элементами обеспечивает повышение хладостойкости, уменьшение склонности к трещинообразованию при охлаждении и эксплуатации отливок.

Применение стали предлагаемого состава позволяет снизить брак по трещинам, повысить технологичность и экс- 15 плуатационную надежность ответственных литых деталей тормозных шкивов буровых лебедок, и срок службы нефтебуровых установок, особенно при эксплуатации в условиях Севера. 20

Формула изобретения

Литейная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванаТаблица1

Содержание компонентов, мас.й

Состав

С . Мп Si

Ni Al Мо Се

0,12 0,90 0,40 0 95 0 24 0,64 0 039 0 32 0 009

011 1,23 054 1,24 0072 048 0043 011 0043

О 08 1,10 0 30 1,10 О 03 .О 4 О 015 0 06 0 025

0,15 1,50 0,80 1,50 0,09 0,8 0,07 0,14 0,080

0 12 129 0 52 1 26 0067 0 051 0039 0 10 0 04t

6 (Cu и Ьа на верхнем уровне) О, 12

1 25 0 56 1 21 0 073 О 054 О 033 О 09 0 040 °

Известная сталь 1

Предлагаемая сталь 2 (средний состав)

3 (нижний уровень)

4 (верхний уровень)

5 (Cu и La на нижнем уровне) Углерод

Марганец

Кремнг4

Хром

Вайадий

Никель

Алюминий

Молибден

Церий

Лантан

Медь

Железо

О, 08-0,15

i, 10-1,50

0,30-0,80

1, 10-1,50

0,03-0,09

0,4-0,8

О, 01 5-0, 070

О, 06-0, 14

О, 025-0, 080

О, 008-0, 030

0,t0-0,50

Остальное