Лигатура для стали
Изобретение относится к металлургии. С целью повышения технологических свойств модифицированных сталей лигатура содержит, мас.%. хром 6-11, никель 5-9; марганец 3-7: кремний 6-9; титан 7-11; церий 8-12; азот 3,1-9, углерод 0,5-2; алюминий 0 ,5-2,5; ниобий 8-12; медь 2-5; цирконий 0,3-2,7 и железо - остальное Применение изобретения для легирования стали 35ХГСЛ позволяет повысить ударную вязкость до 86-95 Дж/см2. горячую пластичность до 11-15 скручиваний, задиростойкость до 1410-1480 циклов, фрикционную стойкость до 585-623 циклов, предел выносливости при растяжении-сжатии до 532-565 МПа, эксплуатационную стойкость до 461- 512 смен. 2 табл
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ нн н О К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21) 4867237/02 (22) 17.09;90 (46) 23.07,92, Бюл. N 27 (71) Гомельский политехнический институт (72) M.È. Карпенко (56) Авторское свидетельство СССР М 755878, кл. С 22 С 35/00, 1980. (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии. С .целью повышения технологических свойств модифицированных сталей лигатура содержит, мас %: хром 6 — 11; никель 5.-9; марганец 3 — 7; кремний 6-9; титан 7- 11; цеИзобретение относится к металлургии и . может быть использовано при модифицировании литейных сталей с повышенными технологическими свойствами. Цель изобретения — повышение технологических свойств стали, Предлагаемая лигатура для стали дополнительно содержит ниобий, медь, алюмийий и цирконий при следующем . соотношении компонентов, мас.%: хром 6 f1: никель 5 —,9, марганец 3-7; кремний 6-9„ титан 7 — 11; церий 8-12; азот 3,1 —.9; алюминий 0,5 — 2,5; углерод 0,5-2,0; ниобий 8 — 12; медь 2-5; цирконий 0,3-2,7; железо остальное. Наиболее близкой к.изобретению является лигатура для стали, содержащая, мас.%: Углерод 0,05-0,4 Хром 40 — 50 Никель 20 — 30 Кремний . 6 — 10 ..Азот 1 — 4 Марганец 3 — 6 „„ „„ 1749290 А1 2 рий 8-12; азот 3 1 9; углерод 0,5-2; алюминий 0,5-2,5; ниобий 8-12;медь 2-5; цирконий 0;3 — 2,7 и . железо — остальное. Применение изобретения для легирования стали 35ХГСЛ позволяет повысить ударную вязкость до 86-95 Дж/см . горячую пластич2 ность до 11-15 скручиваний, задиростойкость до 1410 — 1480 циклов; фрикционную стойкость до 585-623 циклов, предел выносливости при растяжении-сжатии до 532-565 МПа, эксплуатационную стойкость до 461512 смен, 2 табл. т Титан 2 — 6 Церий 0,2 — 1 Железо Остальное Известная лигатура обеспечивает при модифицировании стали следующие свойства: склонность к образованию горячих трещин при наплавке и сворке 7,8 — 8,4 мм/мин; стойкость против задира 750 — 850 ф циклов; горячая пластичность 4 — 6 скручива- ) ний и ударная вязкость — 60 — 72 Дж/см . ) Цель изобретения — повышение технологических свойств стали. Дополнительное введение ниобия в копивестве 8-12 ывс. g, обусловлено его высо- ) кой модифицирующей и химической активностью, способностью повышать однородность структуры и технологических свойств стали. При его концентрации до 8 мас.% влияние на однородность структуры и. технологические свойства недостаточное, а при увеличении концентрации ниобия (более 12 мас.%) снижаются трещиностойкость; ударная вязкость и горячая пластич- ность. 1749290 В предлагаемой лигатуре содержание титана повышается до 7 — 11 мас,%, Нижний предел его содержания установлен исходя из необходимости выравнивания структуры стали, ее твердости и повышения техноло- 5 гической пластичности. При концентрации титана более 11 мас. возрастает склонность стали к кораблению и снижаются характеристики однородности структуры, предела выносливости при растяжении- 10 сжатии и трещиностойкости. Нижние пределы концентрации углерода (0,5 мас.%) и кремния (6 мас.%) установлены с целью исключения образования в структуре большого содержания эвтектиче- 15 ского цементита, исключения образования горячих трещин и повышения стойкости к короблению и трещинам при охлаждении отливок. Верхние пределы концентрации углерода (2 мас, ) и кремния (9 мас.%) обус- 20 ловлены увеличением неоднородности структуры, снижением технологической :пластичности и упругопластических свойств npin более высоких концентрациях. Никель в количестве 5 — 9 мас.% повышэ- 25 ет стойкость к межкристаллитной коррозии и трещиностойкость при литье, сварке и на плавке, снижая склонность к короблению и . задирам,.При канцентрацйи никеля до 5 мас.% технологические свойства и задира- 30 стойкость недостаточны, а при увеличении его концентрации более верхнего предела повышается склонность к короблению и снижается стойкость к горячим, трещинам и ударная вязкость. 35 Дополнительное введение циркония способствует измельчению структуры стали, повышению технологических свойств и горячей пластичности. При концентрации циркония до 0,3 мас.% стойкость модифи- 40 цированнай стали к образованию горячих трещин, задира при трении и ударная вязкость недостаточны. При концентрации. циркония более 2,7 мас,% снижаются характеристики однородностй структуры ста- 45 ли. горячей пластичности и технологических свойств. Хром ухудшает трещиностойкость и тех.нологическйе свойства модифицированных сталей, поэтому его содержание в лигатуре .50 ограничено концентрацией 11 мас.%, выше которой ухудшается однбродность структуры и снйжаются пластические свойства. При концейтрации хрома до 6 нас,% характеристики горячей пластйчности и эксплуатэци- 55 онных ceîéñré недостаточны.. Введение меди в количестве 2-5 мас. измельчэет структуру стали, повышает стойкость к задиру и сварочно-технологические свойства. При концентрации меди до 2 мас, стойкость к задиру и сварочно-технологические свойства недостаточны, Повышение содержания меди (более 5 мас.%) приводит к усилению ликвидации и снижению однородности структуры, технологических и эксплуатационных свойств в отливках и сварно-литых изделиях. Церий и марганец оказывают раскисляющее влияние и повышают модифицирую-. щую способность лигатуры, измельчая зерно в модифицированной стали и повышая пластичность и технологические свойства. При концентрации церия менее 8 мас. и марганца менее 3 мас,% модифицирующий эффект лигатуры недостаточен и технологические свойства стали низкие, а: при увеличении их концентрации более вер- . хних пределов увеличивается концентрация неметаллических включений по границам зерен и снижаются характеристики пластичности, трещинастойкости и эксплуатационных свойств. Азот способствует иэмельчению структуры и повышению стойкости стали к задираобразованию и механических свойств, При увеличении концентрации азота (более 9 мас.%) повышается содержание неметал-лических включений rro границам зерен и снижаются ударйая вязкость и упругапластические и сварочно-технологическиЕ свойства. При концентрации азота да 3,1 мас,% недостаточны характеристики механических свойств, стойкости к зэдирообразованию при трении и горячей пластичнбсти. Алюминий оказывает раскисляющее и модифицирующее действие, павыщая сварочно-технологические свойства и горячую пластичность, Верхний предел концентрации алюмийия (2.5 мас,%) обусловлен увеличением угара и" пористости стали, снижением стойкости к межкристаллитной коррозии и упругопластических свойств, При снижении концентрации алюминия в лигатуре менее (0,5 мас, ):ухудшается ее раскисляющая способность и снижаются однородность структуры и сварочно-технологические и эксплуатационные свойства, Лигатуру для стали получают в открытых индукционных печах сплавлением чистых . компонентов с ферросплавами при 13301380 С, В качестве шихтовых материалов используют феррониабий ФН650, ферротитан ФТи1, никель Н3. медь М1, силикомарганец СМ17, феррохром ФХ650, сплав Ти20Цр7, церий ЦеМ-1 и другие ферросплавы. Плавки лигатур проводят под слоем древесного угля и в конце плавки продувают. в течение 2-6 мин азотом, Заливку расплава проводят в плоские изложницы. 1749290 Таблица 1 Таблиц а 2 Составы известной и предлагаемой лигатур приведены в табл,1. Лигатуры испытывают при выплавке и разливке низколегированной стали 35ХГСЛ, получаемой в дуговых печах, Лига- 5 туру присаживают при выпуске стали из печи в ковш в количестве 0,3% от массы расплавленного металла. В табл.2 приведены механические и технологические свойства модифицированных 10 сталей, Свойства сталей получены на стандартных образцах и пробах после нормализации при 870 — 890 С и отпуска. Формула изобретения Лигатура для стали, содержащая хром, никель, кремний, марганец, титан. азот, углерод, церий и железо, о т л и ч а ю щ а я- с я тем, что, с целью повышения технологических свойств стали, онэ дополнительно содержит ниобий, медь, алюминий и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Хром 6 — 11 Никель 5-9 Марганец 3-7 Кремний 6-9, Титан 7-.11 Церий 8-12 Азот 3,1 — 9,0 Алюминий 0,5 — 2,5 Углерод 0,5-2,0 Ниобий 8-12 Медь 2-5 Цирконий 0,3-2,7 Железо Остальное
