Сплав для раскисления и легирования стали

 

Изобретение относится к сплавам для раскисления и легирования стали. Цель изобретения - повышение износостойкости стали. Сплав содержит, мас.%: S114-34; Мп 40-70; А 0,1-5,0; Са 0,1-4.0; Мд 0,2-2,0; С 0,2-2,0; Р 0,05-0,4; S 0,01-0,04; В 0,5-3,0; Си 0,02-10,0; Zr 3,0-15; Fe остальное. В результате обработки предлагаемым сплавом стали марки Ст35 ее износостойкость повышается на 3-11 %. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1723178 А1 (я)з С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4869882/02 (22) 08.06.90 (46) 30.03.92. Бюл. № 12 (71) Камский политехнический институт (72) О.Ю.Столяр (53) 669.15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 986951, кл. С 22 С 35/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1421793, кл. С 22 С 35/00, 1988.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству ферросплавов, используемых для раскисления и легирования стали, Известны сплавы для раскисления и легирования стали, содержащие марганец, кремний, бор и другие элементы.

Основной недостаток данных сплавов— низкая износостойкость полученной стали.Наиболее близким по составу к предлагаемому является сплав следующего химического состава, мас.%:

Кремний . 14,0 — 34,0

Марганец 40 — 75

Алюминий 0,1 — 5,0

Кальций 0,1 — 4,0

Магний 0,2 — 2,0

Углерод 0,2-2,0

Фосфор 0,05 — 0,4

Сера 0,01-0,04

Бор 0,1-3,0

Азот 0,03 — 3,0

Медь 0,02-10,0.

Железо Остальное (54) СПЛАВ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к сплавам для раскисления и легирования стали. Цель изобретения — повышение износостойкости стали. Сплав содержит, мас,%: Sl 14 — 34;

Мп 40 — 70; Al 0,1-5,0; Са 0,1-4,0; Mg 0,2-2,0;

С 0,2 — 2,0; P 0,05-0,4; $0,01-0,04; В 0,5-3,0;

Си 0,02 — 10,0; Zr 3,0 — 15; Fe остальное. В результате обработки предлагаемым сплавом стали марки Ст35 ее износостойкость повышается на 3 — 11%. 1 табл.

Недостатком данного сплава является низкая износостойкость стали.

Цель изобретения — повышение износостойкости стали.

Поставленная цель достигается тем, что сплав, содержащий кремний, марганец, алюминий, кальций, магний, бор, медь и железо. дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, 3 мас.%: 4д

Кремний 14,0 — 34,0 и

Марганец 40,0-60.0 ь

Алюминий 0,1 — 50 Ср

Кальций 0,1-4,0

Магний 0,2-2,0

Углерод 0,2-2,0

Фосфор 0,05 — 0,4

° вй

Сера 0,01 — 0,04

Бор 0,5-3,0

Медь 0,02-10,0

Цирконий 3,0-15,0

Железо Остальное

Малые присадки бора (в количестве

0,003 — 0,005% в стали) сильно повышают прокаливаемость, Последняя особенно су1723178 щественно возрастает при одновременном введении в сталь нескольких легирующих элементов. Введение в сплав бора в количестве 0,5 — 3 способствует повышению усвоения легирующйх элементов в сталь и повышению ее износостойкости, так как бор повышает раскислительную способность сплава; эффективно влияет на форму и природу включений в стали.

Бор в количестве менее 0,5 не увеличивает раскислительную способность сплава, что не приводит к уменьшению угара элементов и не является микролегирующей добавкой из-за незначительности его содержания в сплаве. При содержании в сплаве бора 3 возникает реальная угроза ухудшения свойств стали, а именно опасность возникновения красноломкости, снижение технологической пластичности, образование камневидного излома, падение вязких свойств, снижение ее прокаливаемости, . Бор следует вводить в металл, предварительно раскисленный и очищенный от избытка кислорода и азота такими сильными элементами, как алюминий и ванадий; введение бора в ванну в виде комплексного сплава с этими элементами обеспечивает его высокое усвоение и использование. Вот почему из состава сплава исключен азот.

Введение в состав сплава меди (0,0210,0 ) способствует повышению износостойкости стали за счет образования ее прослоек, которые плотно и прочно сцеплены с поверхностью зерен, не окисляются, не наклепываются и способны к многократной пластической деформации без разрушения.

Кроме того, медь, стабилизируя карбиды и карбонитриды бора, делает их устойчивыми против выкрашивания.

При содержании в сплаве меди менее

0,02 нарушается стабилизация карбидов и карбонитридов бора, а образующейся медной прослойки оказывается недостаточно для защиты контактирующей поверхности. вследствие чего износостойкость стали снижается, Увеличение содержания меди в сплаве более 10 приводит к ее накоплению под слоем оксидов и внедрению меди при горячей обработке давлением в границы зерен, вызывая тем самым образование поверхности трещин.

Наличие в сплаве в указанных количествах кремния и марганца обеспечивает уменьшение окисляемости бора и его равномерное распределение в объеме металла, что благоприятно сказывается на износостойкости и комплексе механических свойств стали.

5 10

Содержание в предлагаемом сплаве

0,1 — 5,0 g алюминия в совокупности с бором увеличивает раскислительную способность марганца и кремния. Алюминия при содержании меньше 0,1 не оказывает этого влияния, а при содержании его более 5,0 повышается окисляемость сплава на воздухе и угар при использовании.

Присутствие в сплаве 0,1 — 4,0 кальция повышает чистоту по оксидным включениям сплава, а также физико-механические свойства обрабатываемой им стали. При содержании кальция менее 0,1 указанный эффект мало ощутим, а при содержании более 4,0 происходит не очищение матрицы сплава от неметаллических включений, а ее загрязнение вследствие "запутывания" в ней оксидов кальция.

Магний в количестве 0,2 — 2,0 повышает усвоение марганца и алюминия. Это объясняется тем, что при введении сплава в сталь происходит активное испарение магния, вызывающее барботаж металла, в результате чего происходит перемешивание металла, которое способствует равномерному распределению и усвоению марганца, кремния и алюминия.

При содержании магния менее 0 2 Д уменьшается модифицирующая способность сплава. а при увеличении его содержания более 2,0 влияние магния на форму и размеры включений значительно уменьшается, что ухудшает комплекс механических свойств стали.

Цирконий является хорошим раскислителем и модификатором стали, превосходя по своей раскислительной способности алюминий. Он связывает в прочные соединения азот и серу, нейтрализуя их вредное влияние на сталь. В сочетании с.другими элементами он увеличивает вязкость, прочность и износостойкость стали, улучшает ее прокаливаемость, свариваемость, обрабатываемость и сопротивление коррозии, Цирконий позволяет снизить содержание азота в стали без ухудшения ее свойств, При введении его в сталь устраняется красноломкость.

При содержании в сплаве менее 3 циркония указанный эффект не достигается из-за получения низкого содержания циркония в стали, à при увеличении его содержания в сплаве более 15 остаточное содержание циркония в стали становится черезмерным. Введение в сплав 3 — 15 циркония способствует образованию в стали прочных нитридов циркония, что в свою очередь приводит к усилению бора как микролегирующего элемента.

1723178

Износостойкость, потеря веса об разца, 10 зкг

Иассовая доля элементов в сплаве, мвс.2

Ет

Си

Si

Предлага14,0

24,0

30,0

Известный

4 20,5

Остальное 17,5

16,0

16,2

0,05 0,04

0,2 0,03

0,4 0,01

2,0

1,1

0,2

60,0 0,1 4,0 0,2 0,5 10,0 3,0

50 1 26 2,0 1,2 1,7 5 1 90

40,0 5,0 0,1 2,0 3,0 0,02 15,0

1,5-"- 18,0

1,2 0,2 0,03

57,5 2,6 2,0 2,1 1,6

5,0

Составитель Л.Карасева

Редактор M.Ïåòðîâà Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Ципле

Заказ 1045 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Предлагаемый сплав в виде примесей содержит углерод. фосфор и серу. содержание которых строго ограничено из-за их влияния на свойства обрабатываемой стали.

Получение предлагаемого сплава основано на восстановлении углеродом в руднотермической печи оксидов кремния, марганца, циркония, кальция, алюминия и бора, Медь вводят в шихту в виде отходов медной стружки. В качестве восстановителя при выплавке сплава используется металлургический коксик.

В лабораторных условиях методом сплавления выплавили три состава предлагаемого сплава и один известный со средним значением ингредиентов.

В таблице показан химический состав сплавов, а также приведены результаты иси ытан ия из носостой кости Ст35 (износостойкость определяли по ГОСТУ).

Сплавы получены в индукционной печи емкостью 10 кг, используются для легирования и раскисления стали марки 35. Обработка стали известным и предлагаемым сплавами производится одинаковым их количеством (15,5 г/кг стали) без дополнительных корректировок.

Формула изобретения

5 Сплав для раскисления и легироваиия стали, содержащий кремний, марганец, алюминий, кальций, магний, бор, медь, углерод, фосфор, серу и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что с целью повышения износостой10 кости стали, он дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас. :

Кремний 14 — 30

Марганец . 40-60

15 Алюминий 0.1-5,0

Кальций 0,1 — 4,0

Магний 0,2 — 2,0

Бор 0,5-3,0

Медь 0,02-10,0

20 Углерод 0,2 — 2,0

Фосфор 0,05 — 0,4

Сера 0,01 — 0,04

Цирконий 3 — 15

Железо Остальное