Литейная сталь

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к термостойкой литейной стали, обладающей специальными свойствами. С целью повышения механических и эксплуатационных свойств сталь дополнительно содержит медь, сурьму и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,3-0,7; марганец 1-1,7; кремний 0,2-0,6; хром 2,9-6,7; ванадий 1,0-1,5; молибденО,15-0,9; азот 0,12-0,3; церий 0,08-0,2; кальций 0,005-0,1; медь 0,81-1,3; сурьма 0,02-0,2; бор 0,001-0,006; железо остальное .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л С 22 С 38/60

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

5с

0,3-0,7

0,2 — 0,6

1,0-1,7

2,9-6,7

1,0- 1,5

0,15 — 0,9

0,12 — 0,3 (21) 4910871/02 (22) 12.02,91 (46) 07.01.93. Бюл. 1Ф 1 (71) Гомельский политехнический институт (72) М.И. Карпенко (56) Авторское свидетельство СССР

М 998569, кл. С 22 С 38/24, 1983. (54) ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к термостойкой литейной стали, Изобретение относится к металлургии, в частности к высокопрочным термостойким сталям для отливок, обладающих специальными свойствами.

Известна термостойкая литейная сталь, содержащая, мас,%:

Углерод 0,1 — 0,3

Кремний 0,6 — 1,8

Марганец 0,5 — 2,0

Хром 3,0-6,0

Ванадий 0,08 — 0,2

Один элемент из группы, содержащей кальций и алюминий 0,005-0,1

Молибден 0,12 — 0,9

Церий 0,002 — 0,02

Азот 0,002 — 0,08

Стронций 0,001-0,06

Железо Остальное.

Термическая стойкость известной стали, принятой в качестве прототипа, составляет 462-560 циклов нагрева до 1000 С и охлаждения на спокойном воздухе до появления трещин, Время до появления дефектов межкристаллитной коррозии (МКК) по методу AM ГОСТ 6032 — 75 составляет 201,6—

280 гс, а предел коррозионной усталости

„„50 „„1786177 А1 обладающей специальными свойствами. С целью повышения механических и эксплуатационных свойств сталь дополнительно содержит медь, сурьму и бор при следующем соотношении компонентов, мас. (: углерод

0,3 — 0,7; марганец 1 — 1,7; кремний 0,2 — 0,6; хром 2,9 — 6,7; ва нади и 1,0-1,5; моли бден0,15-0,9; азот 0,12-0,3; церий 0,08-0,2; кальций 0,005 — 0,1; медь 0,81 — 1,3; сурьма

0,02 — 0,2; бор 0,001-0,006; железо остальное. при испытании на базе 10 циклов—

23,4 — 30,6 МПа.

Недостатком известной стали является низкая эксплуатационная стойкость в условиях сухого трения, не превышающая 1100—

1380 ч. Предел прочности при растяжении—

560 — 650 Mila, а предельная температура сохранения антизадирных свойств не превышает 450 — 500 С, Цель изобретения — повышение механических и эксплуатационных свойств тали в литых изделиях, Поставленная цель достигается тем, что литейная сталь, содержащая углерод, кремний; марганец, хром, ванадий, молибден, церий, азот, кальций и железо, дополнительно содержит медь, сурьму и бор при следующем соотношении компонентов, мас.,ь:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Ванадий

Молибден

Азот

1786177

Церий 0,08-0,2

Кальций 0,005 — 0,1

Медь 0,81-1,3

Сурьма 0,02 — 0,2

Бор 0,001 — 0,006 5

Железо Остал ьное.

Существенными отличиями предложенного технического решения являются дополнительное легирование стали медью в количестве 0,81 — 1,3% и сурьмой в количест- 10 ве 0,02-0,2% и модифицирование ее бором (0,001 — 0,006%), что существенно повышает ее механические и эксплуатационные свойства.

Дополнительное введение меди обусловлено ее легирующим и упрочняющим влиянием на металлическую основу, измельчением структуры, повышением термической и эксплуатационной стойкости. При концентрации меди до 0,81 упрочнение структуры и повышение механических и эксплуатацйойных свойств недостаточно. При увеличении концентрации меди более 1,3% повышается ликвация, снижается термическая стойкость и увеличивается износ при трении, Сурьма оказывает микролегирующее и стабилизирующее влияние на структуру, повышая стабильность износостойкости и антизадирных свойств, предела прочности и эксплуатационной стойкости, Верхний предел концентрации сурьмы обусловлен снижением термостойкости и пластических свойств при более высоких ее содержаниях.

При концентрациях сурьмы менее 0,02% снижаются характеристики износостойкости, механических и эксплуатационных свойств.

Введение бора обусловлено его модифицирующим влиянием, повышением дисперсности структуры и предельной температуры сохранения антизадирных свойств, термической и эксплуатационной стойкостью стали. его модифицирующее влияние начинает сказываться с концентрацией 0,001, При увеличении содержания бора более 0,006% снижаются характеристики упругости, трещиностойкости и эксплуатационных свойств.

Содержание азота повышено до

0,12 — 0,3%, что способствует повышению механических свойств и стаоильности антизадирных и эксплуатационных свойств.

При концентрации азота до 0,12% антизадирные и эксплуатационные свойства недостаточны, а при концентрации азота более

0,3 увеличивается содержание неметаллических включений по границам зерен и снижаются упругопластические и эксплуатационные свойства.

Содержание легирующих компонентов (хром 2,9-6,7%, молибден 0,15-0,9%, марганец 1,0 — 1,7% и ванадий 1,0 — 1,5%) принято в пределах, обеспечивающих на высоком уровне как прочностные и эксплуатационные свойства, так и коэффициент трения и упругопластические свойства. При концентрациях менее нижних пределов отмечается большая потеря упругости при повышенных температурах, снижаются механические и эксплуатационные свойства. При концентрациях выше верхних пределов снижается однородность структуры, ухудшаются упругопластические свойства и стабильность коэффициента трения.

Повышение содержания углерода до

0,3 — 0,7% обусловлено необходимостью получения стабильной структуры, прочности, твердости, термостойкости и эксплуатационных свойств. При увеличении концентрации углерода более 0,7% укрупняется структура, ухудшаются упруго-пластические и эксплуатационные свойства.

При снижении концентрации углерода менее 0,3 характеристики износостойкости, термостойкости и эксплуатационных свойств недостаточны, Кремний снижает износостойкость и эксплуатационную стойкость, поэтому его верхний предел ограничен концентрацией 0,6%.

Церий (0,08 — 0,2 ) и кальций (0,0050,1 ) модифицируют и измельчают структуру, улучшают фактор формы структурных составляющих и способствуют повышению механических и эксплуатационных свойств, При увеличении их концентрации выше верхних пределов повышается угар, снижаются упруго-пластические свойства, однородность структуры и стабильность эксплуатационных свойств.

Изобретение осуществляется следующим образом. Выплавку сталей проводят в открытых индукционных печах с основной футеровкой под основным шлаком, Температура перегрева расплава в печи 16001640 С, Микролегирование расплава медью производят в конце плавки после операции рафинирования. Модифицирование стали ферро бором Ф Б13 /ТУ 15-4-14-84/, ферроцерием ЦеМ /Т1 48 — 4 — 216 — 72/, сурьмой

СуЗ /ГОСТ 1089 — 73/ и силикокальцием

СК20 — в ковше, Разливку сталей в сухие литейные формы производят при температуре 15501580 С, В табл.1 приведены химические составы литейных сталей.

В табл.2 — механические и эксплуатационные свойства литейных сталей опытных плавок. Термостойкость определяют в усло1786177 виях термоциклирования в интервале 2О—

1000 С, а упругие и антифрикционные свойства — при нагреве до 600 С.

Формула изобретения 5

Литейная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, молибден, азот, церий, кальций и железо, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения механических и эксплуатационных свойств, 10 она дополнительно содержит медь, сурьму и бор при следующем соотношении компонентов, мас,%;

Таблица 1

Содержание компонентов в литейных сталях, мас.

Элеме нты

1 (1зв. ) 0,7 0,3 0,8

0,3

0,3

0,5

1,2

1,0

1,3

0,6

0,3

0,5

0,9

4,6

4,5

7,1

1,6

0,2

1,3

0,81

Медь

1,35

0,40

О, 12

0,15

Азот

Молибден

Церий

Сурьма

0,07

0,85

0,5

1,2

0,08

0,22

0,13

0,01

0,3

Î, 02

О, 12

О, 008

0, 001 О, 003 О, 006 О, 0001

Бор

0,03

0,2

Кальций

Стронций

Железо

0,005 О, 05

0,1 О, 002

0,01

Остальн. Остальн.Остальн.Остальн.Остальн Остальн

55

Углерод

Марганец

Кремний

Х ром

Ванадий

Углерод

Марганец

Кремний

Хром

Ванадий

Молибден

Азот

Церий

Кальций

Медь

Сурьма

Бор

Железо

1, 1,0

0,2 0,6

6,7 О,g l,5 1,0

1,3

0,3 0,06

0,9 0,15

0,2 0,03

0,2 0,01

0,3-0,7

1,0-1,7

0,2-0,6

2,9-6,7

1,0 — 1,5

0,15 — 0,9

0,12 — 0,3

0,08 — 0,2

0,005 — 0,1

0,81 — 1,3

0,02 — 0,2

", 101 — 0,ОО6

Остальное.

1786177

Таблица2

Показатели

Свойс-=;,а литейных сталей

2 3

1 (Изв.) Предел прочности при растяжении, ИПа 648

896,i8

730

680

760 780 590

830

Э ксплуатац ионная стой кость, ч

1380 1720 1810 1830 1410

1675

Стабильность коэффициента трения, 62

94

87

35

45

Составитель М,Карпенко

Техред М,Моргентал Корректор Т,Вашкович

Редактор

Заказ 232 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

Термостойкость, цикл. 560

Потеря упругости,l 6,2

Износ при трении, мг 0,23

Предельная температура сохранения антизадирных свойств, С 450

820 885

880 975

2,7 2,4

0,20 0,16

960 585

1,6 2,6

О, 17 0,21

2,5

0,18