Сталь

 

Изобретение относится к области металлургии , в частности к литейной нержавеющей стали, используемой для литья деталей, подвергаемых ударному воздействию и интенсивному изнашиванию. Целью изобретения является повышение пластичности при сохранении изностойкости и прочности. Сталь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,1-0,7, кремний 0,3-2,0, хром 7-20, азот 0,6-1,0, марганец 11-20. никель 0,01-7,0, ванадий 1-4. ниобий 0,01-0,045, титан 0,01- 0,045. цирконий 0.01-0,07, железо остальное . 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 22 С 38/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4874358/02 (22) 31.07.90 (46) 23.06.92, Бюл; М 23 " (71) Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения АН СССР (72) IO.Ë.Ãðàæóëü, Е,В,Миронова, Ю.Л,Новомайский и В.Н,Тимофеев (53) 669.14.018.821(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1447926, кл. С 22 С 38/58, 1988.

Изобретенйе относится к металлургии, а именно к нержавеющим сталям, работающим в условиях абразивного и гидроабразивного износа и значительного нагружения.

Целью изобретения является повышение пластичности при сохранении износостойкости и прочности.

Сталь имеет следующий химический состав, мас.;,:

Углерод 0,1-0,7

Кремний .. 0,3 — 2,0

Хром 7-20

Азот 0,6 —.1,0

Марганец 11-20

Никель 0,01-7,0

Ванадий 1-4

Ниобий 0,01 — 0,046

Титан 0,01-0,045

Цирконий 0,01 — 0,07

Железо Остальное

8 качестве примесей сталь может со- держать серу, фосфор до 0,1 мас..7 каждого.

5U 1742350 A1 (54) СТАЛЬ (57) Изобретенйе относится к области ме-. таллургии, в частности к литейной нержавеющей стали, используемой для литья деталей, подвергаемых ударному воздействию и интенсивному изнашиванию. Целью изобретения является повышение пластич.ности при сохранении изностойкости и прочности. Сталь содержит компоненты при следующем соотношении, мас. : углерод

0,1 — 0,7, кремний 0,3-2.0, хром 7 — 20, азот . 0,6-1,0, марганец 11-20, никель 0,01-7,0, ванадий 1-4, ниобий 0,01-0,045, титан 0,010,045, цирконий 0.01-0,07,.железо остальное. 2 табл.

Оптимальное сочетание легирующих элементов обуславливает следующий механизм кристаллизации, являющийся ответственным за сочетание оптимальных прочностных, пластических и прочих физико-механических свойств. На базе введенных в расплав сильнейших карбидонитридообразователей несколько выше ликвидуса в расплаве образуется множество оксикарбо-нитридов разлйчной стехиометрии коллоидальной дисперсности. 8 силу высокого кристаллографического сходства с решеткой твердого раствора эти соединения играют роль активных центров кристаллизации, расположенных в расплаве за счет энтропийного фактора в виде квазимодулированной структуры. Указанные факторы, а также существенное переохлаждение расплава обеспечивают высокую скорость кристаллизации, при этом сужается интервал критических температур, Оптимальное содержание этих компонентов дает высокую прочность и износо1742350 сгойкость по механизму дисперсионного упрочнения, а также обеспечивает высокую пластичность, так как все включения локализуются внутри зерен и границы остаются чистыми. Обеспечиваются высокая изо- 5 троп ность свойств и минимальное количество концентраторов напряжений, Отклонение их содержания от предла-. гаемого либо не обеспечивает эффекта модифицирования (менее 0.03% в сумме), либо 10 приводит к охрупчиванию (более 0,16%), При содержании углерода менее 0,1 % уменьшается износостойкость в связи с уменьшением упрочняющей фазы, При содержании углерода более 0,7% происходит 15 охрупчивание структуры — снижается пластичность, падает сопротивление износа, Введение кремния до 0,3% не имеет существенного влияния на свойства стали. а концентрация свыше 2,0% снижает вяз- 20 кость твердого раствора, способствует графитизации, что снижает прочность стали, относительный износ, При содержании марганца менее 11% в структуре стали появляются охрупчивэю- 25 щие составляющие на базе а -фазы, пластичность заметно падает. Концентрация данного элемента свыше 20% также охрупчивает сталь и снижает сопротивление износу. 30

При содержании хрома менее 7% образуется карбид типа МзС рост которого определяется закономерностями роста цементита, что способствует образованию хрупкой, непрочной структуры сплава. Уве- 35 личение концентрации хрома свыше 20% способствует образованию метастабильного карбида типа М2зС6, который впоследствии распадается на карбиды М7Сз и МзС. в результате чего снова происходит процесс 40 разупрочнения, охрупчивания сплава, При содержании М менее 001% его положительного воздействия на свойства стали не ощущается. При превышении содержания выше 7% существенно возраста- 45 ет стоимость сплава без ощутимого изменения физико-механических характеристик.

Оптимальная концентрация ванадия при наличии в стали более сильных карби- 50 до-нитридообразователей (Т1, Nb, Zr) выбрана из следующих соображений: так как большая часть ванадия вытесняется в твердый раствор из карбонитридов, верхний предел взят 4%, так как превышение его приводит к тому, что избыточная часть ванадия образует карбонитриды, которые локализуются вблизи границ зерен, что приводит к потере пластичности стали. Снижение концентрации ванадия ниже 1% заметно уменьшает упрочнение твердого раствора и ведет к потере износостойкости.

Составы сталей приведены в табл. 1, Пример. Выплавку проводят в индукционной пятидесятикилограммовой печи. В качестве шихтовых материалов используют стальной и чугунный лом, ферросилиций, феррохром, ферромарганец, никель, ферросплавы одного из элементов lYa и Уа групп (циркония, титана, ниобия) или модифици-, рующие смеси типа "МС". Ферросплавы первых трех элементов и никель загружаются в печь, остальное в ковш.

В табл. 2 приведены физико-механические характеристики предлагаемой и известной сталей.

Анализ характеристик предлагаемой и известной сталей показывает, что предлагаемая сталь (табл. 2, плавки 1 — 3) имеет повышенную пластичность при сохранении показателей прочности и износостойкости, Производство стали не требует дополнительных капитальных вложений, так как серийная технология практически не изменяется.

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, кремний, хром, азот, марганец, никель, ванадий, ниобий, титан, цирконий, железо. о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения пластичности при сохранении износостойкости и прочности, она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

Углерод 0,1 — 0,7

Кремний 0.3-2.0

Хром 7-20

Азот 0,6 — 1,0

Марганец 11-20

Никель 0,01 — 7,0

Ванадий 1 — 4

Ниобий 0,01 — 0,045

Титан 0,01 — 0,045

Цирконий 0,01 — 0,07

Железо Остальное

1742350

1742350

Таблица 2

Составитель Л.Булгина

Техред М.Моргентал Корректор М.Демцик

Редактор И.Шулла

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

Заказ 2263 Тираж, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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