Сплав для раскисления и легирования стали

 

Изобретение относится к составам сплавов для раскисления и легирования стали и может быть использовано для повышения качества стали. Цель изобретения - повышение прокаливаемости стали. Сплав для раскисления и легирования стали содержит , мае. %: Si 14-34; Мп 40-60; AI 0.1-5; Са 0.1-4; Мд 0,2-2; В 0,5-3; Си 0,02-10; С 0,2-2; Р 0,05-4; S 0,01-0,04; V 3-8 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав предлагаемого сплава ванадия позволяет повысить прокаливаемость стали СТ 35, обработанной этим сплавом, в 1,11-1,18. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

14,0 — 34,0

40 — 75

0,1 — 5,0

0,1-4,0

0,2 — 2,0

0,2 — 2,0

0,05 — 0,4

0,01 — 0,04

0,1-3,0

0,02 — 10,0

Остальное

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872450/02 (22) 05.06,90 (46) 30.03.92. Бюл. ¹ 12 (71) Камский политехнический институт (72) О,Ю.Столяр, М.С,Колесников, В.И.Гусев и Н.H.Ñàôðîíîâ (53) 669.15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1524525, кл. С 22 С 35/00, 1988.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1421793, кл. С 22 С 35/00, 1988.. (54) СПЛАВ ДЛЯ РАСКИСЛЕНИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ

Изобретение относится к черной метал- лургии, 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 сплавов — низкая прокаливаемость полученной стали.

Наиболее близким по составу к предлагаемому является сплав следующего химического состава,. мас. :

Кремний

Марганец

Алюминий

Кальций

Магний

Углерод

Фосфор

Сера

Бор

Медь

Железо

„„ Ы„„1723179 А1 (57) Изобретение относится к составам сплавов для раскисления и легирования стали и может быть использовано для повышения качества стали. Цель изобретения— повышение прокаливаемости стали. Сплав для раскисления и легирования стали содержит, мас.%; Si 14 — 34; Мп 40 — 60; Al 0,1-5; Са

0,1 — 4; Mg 0,2 — 2; В 0,5 — 3; Си 0,02 — 10; С 0,2 — 2;

Р 0,05-4; S 0,01 — 0,04; V 3 — 8 и Fe остальное.

Дополнительный ввод в состав предлагаемого сплава ванадия позволяет повысить прокаливаемость стали CT 35, обработанной этим сплавом, в 1,11-1,18. 1 табл.

Недостатком данного сплава является низкая прокаливаемость полученной стали.

Цель изобретения — повышение прокаливаемости стали, Поставленная цель достигается тем, что сплав дополнительно содержит ванадий и исключается из состава сплава азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кремний 14,0 — 34,0

Марганец 40-60

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 0,5-3,0

Медь 0,02-10,0

Ванадий 3.0-8,0

Железо Остальное

Малые присадки бора (в количестве 0.0030,005 в стали) сильно повышают прокаливаемость. Последняя особенно существенно возрастает при одновременном введении в

1723.1 79 сталь нескольких легирующих элементов.

Введение в сплав бора в количестве 0,53,0% способствует повышению усвоения легирующих 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 выше 3% возникает реальная угроза ухудшения свойств стали, а именно опасность возникновения красноломкости, снижения технологической пластичности, образования камневидного излома, падения вязких свойств, снижения 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 окисля ются, не наклепываются и способны и 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 уменьшенйе окисляемости бора и его равномерное распределение в объеме металла, что благоприятно сказывается на износостойкости и комплексе механических свойств стали.

Содержание в предлагаемом сплаве

0,1-5,0% алюминия в совокупности с бором

50 работающих при низких температурах. Ванадий увеличивает прочность сварных швов.

При содержании в сплаве ванадия менее 3 указанный эффект не достигается из-за получения низкого содержания ванадия в стали, а при увеличении его содержания в сплаве более 8 остаточное содержание ванадия в стали черезмерно и приводит к неоправданному перерасходу.

Введение в сплав 3-8% ванадия способст5

40 увеличивает раскислительную способность марганца и кремния. Алюминий при содержании меньше 0,1 не оказывает этого влияния, а при содержании его более 50% 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 кремния, 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 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.

Ванадий используется в основном как легирующий элемент. Даже в небольших количествах он влияет на свойства сталей. В сталях аустенитного класса ванадий стабилизирует аустенит при высоких температурах и низком содержании углерода. Образуя карбиды, он измельчает структуру стали, повышая ее прочность, вязкость, пластичность .и износоустойчивость. При содержании в стали 0,03 — 0,05 ванадия уменьшается ее склонность к старению, обусловленная по- вышенным содержанием азота, улучшается поверхность стального слитка. При 0,0010,04% ванадия существенно повышаются свойства закаленной и высокоотпущенной стали, Легированные им стали используются для производства рельсов, труб и машин, 1723179 ка стали известным и предлагаемым сплавами производится одинаковым их количеством (15,5 г/кг стали) без дополнительных корректировок.

Массовая доля элеиентов в сплаве, иас.2

Si Mn Al Ca МВ В Си Ч С

Прокалн ваеиость

10в,и

Предлагаеиьй

1 г

Иввест« ньй

4-:

10 3,0 2,0 0 05 0,04

5,1 5 5 1,1 0,2 Оэ03

002 80 02 04 001

17,г

18,3

17э9

Ост.

4э0 Оег Ов5 г,о 1,2 1,7

О, 1 2,0 3,0

14,0 60,0

24,0 55,1

34,0 40,0 а,1 г,6

5,0 н»

15,4 а,2 0,03

20,5 . 57,5 2,6 2,0 2,1 1,6 5,0

1,2

Составитель Н.Косгорной

Техред М.Моргентал Корректор О.Ципле

Редактор M.Ïåòðoâà

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 вует образованию в стали прочных нитридов ванадия, что в свою очередь приводит к усилению бора как микролегирующего элемента. . Предлагаемый сплав в виде примесей 5 содержит углерод, фосфор и серу, содержа ние которых строго ограничено из-за их влияния на свойства обрабатываемой стали.

Получение предлагаемого сплава основано на восстановлении углеродом в рудно- 10 термической печи оксидов кремния, марганца, ванадия, кальция, алюминия и бора. Медь вводят в шихту в виде отходов медной стружки, В качестве восстановителя при выплавке сплава используется метал- 15 лургический коксик.

В лабораторных условиях выплавили три состава предлагаемого сплава и один известный со средним значением ингредиентов, 20

В таблице показан химический состав . сплавов и результаты испытаний прокаливаемости стали 35.

Сплавы получены в индукционной печи емкостью 10 кг, используются для легирова- 25 ния и раскисления стали марки 35. ОбработФормула изобретения

Сплав для раскисления и легирования стали. содержащий кремний; марганец, алюминий, кальций, магний, бор, медь, углерод, фосфор, серу и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения прокаливаемости стали, он дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас. 7ь:

Кремний 14-34

Марганец 40-60

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

Углерод 0,2-2,0

Фосфор 0;05 — 0,4

Сера . 0,01-0,04

Ванадий 3-8

Железо Остальное