Лигатура для стали

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к лигатурам для модифицирования литейных сталей. Цель изобретения - повышение технологических свойств стали. Лигатура содержит, мас.%: 22-30 Сг; 5-10 Ni; 7,6-9,1 Мп; 3-5,6 SI; 6-10 Ti; 3-7 Се; 2-62 N; 0,2-1.8 С; 2-5,2 Y; 2,8-4,5 В; 1,8-4.0 Bl; Fe остальное. Легирование стали 30 ГСЛ предлагаемой лигатурой позволяет повысить горячую пластичность до 14-16 скручиваний, ударную вязкость до 56,5-66,6 Дж/см , стойкость к задиру до 1390-1430 циклов, повысить технологическую пластичность на 50-67%, снизить склонность к образованию горячих трещин и коробление стали. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4857330/02 (22) 09.07.90 (46) 15.11.92. Бюл. N 42 (75) М.И.Карпенко и С,M.áàäþêîâà (56) Авторское свидетельство СССР

%4810034/02, кл. С 22 С 35/00, 1990.

Авторское свидетельство СССР

N. 755878, кл. С 22 С 35/00, 1980. (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к лигатурам для модифицирования литейных сталей. Цель изобретения — повыИзобретение относится к металлургии, а именно к лигатурам для модифицирования литейных сталей с повышенными технологическими свойствами.

Известна лигатура, содержащая, мас. :

Хром 40-50

Марганец 20-30

Кремний 0,2 — 2

Углерод 0,5 — 3

Азот 1-10

Титан 1 — 4

Кальций 0.5-2,5

Железо Остальное

Стали, обработанные этой лигатурой. имеюФнизкие значения горячей пластичности, трудно обрабатываются давлением в горячем состоянии и имеют повышенную склонность к горячим трещинам и короблению.

Известна также лигатура следующего химического состава, мас. 7, ;

Кремний б — 85

Редкоземельные металлы 70

Железо Остальное. Ж«177S489 А1 шение технологических свойств стали. Лигатура содержит, мас.7;: 22 — 30 Cr; 5 — 10 Nl;

7,6-9,1 Мп; 3 — 5,6 Si; 6 — 10 Ti; 3 — 7 Се: 2-6,2 N;

0,2-1.8 С; 2-5,2 У; 2 8-4,5 В; 1 8-4,0 В!; Fe остальное, Легироьание стали 30 ГСЛ предлагаемой лигатурой позволяет повысить горячую пластичность до 14-16 скручиваний, ударную вязкость до 56,5-66,6 Дж/см2, стойкость к задиру до 1390 — 1430 циклов, повысить технологическую пластичность на

50-677;, снизить склонность к образованию горячих трещин и коробление стали. 2 табл, При модифицировании стали этой лигатурой снижается стойкость против межкристаллитной коррозии и стойкость против задира при трении. Высокое содержание кремния в лигатуре приводит к снижению технологических свойств и ударной вязкости.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является лигатура, содержащая, мас, :

Хром 40 — 50

Никель 20-30

Кремний 6 — 10

Азот 1 — 4

Марганец 3 — 6

Углерод 0,05 — 0,4

Титан 2 — 6

Церий 0,2 — 1,0

Железо Остальное

Известная лигатура обеспечивает стали следующие технологические свойства: горячая пластичность при обработке давлением — 4-6 скручиваний, склонность к образованию горячих трещин при сварке и

1775489 наплавке — 7,8-8,4 ммlмин и стойкость против задира — 750 — 850 циклов, Недостаток — низкие технологические свойства модифицированной стали.

Цель изобретения — повышение технологических свойств стали.

Поставленная цель достигается тем, что лигатура, содержащая хром, никель, кремний, марганец, титан, азот, углерод, церий и железо, дополнительно содержит церий, иттрий, бор и висмут при следующем соотношении компонентов, мас. :

Хром 22-30

Никель 5 — 10

Марганец 7,6-9,1

Кремний 3 — 5,6

Титан 6-10

Церий 3-7

Азот 2 — 6,2

Углерод . 0 2-1,8

Иттрий 2 — 5,2

Бор 2,8 — 4,5

Висмут 0,8 — 4,0

Железо Остальное

Отличительными особенностями предложенной лигатуры является введение церия, иттрия, бора и висмута, которые значительно повышают технологические свойства модифицированной стали.

Проведенный анализ предложенного технического решения показал, что на данный момент неизвестны технические решения, в которых были бы отражены указанные отличия. Кроме того, указанные признаки являются необходимыми и достаточными для достижения положительного эффекта, указанного в цели изобретения.

Это позволяет сделать вывод о том, что данные отличия являются существенными.

В предлагаемой лигатуре по сравнению с известной повышено содержание марганца до 7,9-9,1 мас. . Нижний и редел содержания марганца установлен из необходимости повышения технологической пластичности стали, трещинастойкости, выравнивания структуры и твердости. При концентрации марганца более 0,1 мас. % возрастает склонность стали к короблению, отбелу и снижаются трещиностойкость и обрабатываемость резанием.

Нижние пределы концентрации углерода (0,2 мас. ) и кремния (3 мас. ) установлены с целью исключения образования горячих трещин при сварке, большого содержания в структуре эвтектического цементирования, обеспечение высокой стойкости к короблению и трещиностойкости. Верхние пределы содержания углерода (1,8 мас. ), и кремния (5,6 мас. ) обусловлены увеличением неоднородности структу5

10 ростойкость недостаточны, а при увеличении концентрации никеля больше верхнего

15,предела снижается стойкость к горячим тре20

55 ры, снижением трещиностойкости, технологической пластичности и сварочно-технологических свойств при более высоких их концентрациях, Никель в количестве 5 — 10 мас. повышает трещиностойкость при литье, сварке и наплавке и стойкость к межкристаллитной коррозии, снижает склонность к короблению и повышает стойкость к задирообразованию. При концентрации никеля до

5 мас.% технологическая пластичность, свариваемость, обрабатываемость и задищинам и повышается склонность к короблению.

Церий и титан повышают модифицирующую способность лигатуры, измельчают зерно в модифицированной стали и повышают технологическую пластичность. При концентрации их менее нижних пределов модифицирующий эффект лигатуры и дисперсность структуры и свойства стали недостаточны, а при увеличении их содержания выше верхних пределов увеличивается содержание неметаллических включений, снижаются трещиностойкость, однородность структуры и свойств стали и ее горячая пластичность, Содержание азота в количестве

2 — 6,2 мас. повышает стойкость стали к задирообразованию, существенно не снижая сварочно-технологические свойства, но при увеличении его содержания выше верхних пределов снижаются пластические свойства, Дополнительное введение иттрия измельчает структуру стали в отливке и сварном шве, способствует повышению фактора формы графита и горячей пластичности и сварочно-технологических свойств, При концентрации иттрия до 2 мас. стойкость к образованию горячих трещин, задира при трении и горячая пластичность недостаточны, а при концентрации его более 5,2 мас. снижается однородность стали, сварочно-технологические свойства и обрабатываемость резанием.

Хром ухудшает трещиностойкость и технологические свойства модифицированных сталей, поэтому его содержание снижено до

6 — 11 мас. .

Бор очищает границы зерен, оказывает модифицирующее действие и повышает стойкость к задиру и сварочно-технологические свойства. Верхний предел содержания бора (4,5 мас, ) обусловлен недостаточным растворением его в стали и снижением стойкости к трещинам и обрабатываемости, а нижний предел (2,8 мас. ) обусловлен снижением модифицирующей способности, 1775489

Таблица 1 сварочно-технологических свойств и эадиростойкости.

Введение висмута обусловлено его . высокой модифицирующей и химической активностью, повышает однородность 5 структуры и свойств стали, При его содержании в лигатуре до 1,8 мас, влияние сказывается недостаточно, а при концентрации более 4,0 мас. снижаются трещиностойкость, обрабатываемость, ударная вязкость 10

° и горячая пластичность.

Опытные плавки лигатур проводят при использовании стального лома, никеля, феррохрома, ферробора, модификаторов, возраста собственн ого и роиэводства, сил и- 15 комарганца в открытых индукционных печах с тиглями емкостью 150 кг под фтористым флюсом. Силикомарганец и ферробор вводят после расплавления других компонентов и рафинирования расплава 20 при температуре 1450 С. Затем вводят ферроцерий, иттрий, ферротитан и продувают азотом, Разливку лигатур производят в плоские металлические изложницы.

Лигатуру испытывают при разливке 25 низколегированной стали ЗОГСЛ (ГОСТ

977 — 75), выплавленной в дуговой печи ДС—

1 5, при выпуске из ее печи в ковш. Температура перегрева — 1580-1600 С, В табл.1 приведены составы лигатур, 30 используемых для модифицирования сталей опытных плавок. Величина присадки лигатур — 0,65 от массы расплава, В табл,2 приведены данные о механических и технологических свойствах модифи- 35 цированных сталей опытных плавок.

Свойства определяют на стандартных образцах и пробках после нормализации с

870 †8 С и отпуске при 570 †6 С, Модифицирование литейных сталей обеспечивает повы шение технологической пластичности и сварочно-технологических свойств больше, чем известная лигатура, Обрабатываемость резанием была также выше у сталей, модифицированных предложенной лигатурой.

3а счет повышения сварочно-технологических свойств модифицированной стали при использовании предложенной лигатуры экономический эффект составит

15,8 — 26 руб. на тонну годных заготовок иэ литейных сталей, используемых для изго- . товления зубчатых колес, обойм, роликов, зубчатых венцов и фланцев, Формула изобретения

Лигатура для стали, содержащая хром. никель, кремний, марганец, титан,. азот, углерод и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения технологических свойств стали, она дополнительно содержит церий, иттрий, бор и висмут при следующем соотношении компонентов. мас, ;

Хром 22-30

Никель 5 — 10

Марганец 7,6 — 9,1

Кремний 3,0-5,6

Титан 6 — 10

Церий 3 — 7

Азот 2,0 — 6,2

Углерод 0,2-1,8 .

Иттрий 2,0 — 5,2

Бор 2,8-4,5

Висмут 1,8 — 4,0

Железо Остальное

1775489

Таблица 2 Состав

Свойства модифицированных сталей

1 (изв.) Ударная вязкость, Дж/см

Горячая пластичность, к-во горячих скручиваний

Склонность к горячим трещинам, мм/мин

Задиростойкость, циклов

Коэффициент обрабатываемости, Kv тв. спл.

Склонность к короблению,$

Повышение технологической пластичности, 56,5

37,5

63,5

66,6

37,7

52,2

16.

5,0

2,9

3,6

3,2

7,8

7,0

4,5

1390

860

1430

1420

885

1260

0,7

0.65

1,0

0,6

1,0

0,9

8,4

10,9

11,6

7,8

11,8

9,7

10,4

15,8

17,8

16,6

10,8

14,7

Составитель М, Карпенко

Редактор В, Трубченко Техред М,Моргентал Корректор Н. Кешеля

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

Заказ 4023 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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