Сталь

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к высокопрочной, хладостойкой, свариваемой стали, применяемой для изготовления несущих конструкций, работающих в условиях Крайнего Севера. Цель изобретения - предотвращение склонности к циклическим разрушениям при низких температурах до - 70°С. Сталь дополнительно содержит цирконий, вольфрам, азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,08 - 0,14; кремний 0,17 - 0,37; марганец 0,40 - 0,80; хром 0,50 - 0,90; никель 2,50 - 2,90; молибден 0,25 - 0,35; медь 0,50 - 0,90; ванадий 0,01 - 0,10; вольфрам 0,005 - 0,01; алюминий 0,01 - 0,028; азот 0,009 - 0,015; цирконий 0,002 - 0,012; железо - остальное. Сталь характеризуется повышенной долговечностью, кроме того улучшается технология при изготовлении сварных конструкций за счет уменьшения температуры подогрева. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к высокопрочным, хладостойким, свариваемым сталям, применяемым для изготовления несущих конструкций, работающих в условиях Крайнего Севера.

Целью изобретения является предотвращению склонности к циклическим разрушениям при низких температурах до -70^оС путем повышения выносливости в сочетании с хорошей свариваемостью.

Указанная цель достигалась введением в известную среднелегированную сталь вольфрама, циркония и азота с изменением процентного содержания остальных легирующих элементов. Сочетание уже известных элементов с новыми добавками позволяет получить сталь с высоким пределом выносливости с невысокой температурой подогрева при сварке. Интервалы легирования С, Mn, Cr, Ni, Si, Cu выбраны с целью обеспечения наиболее полной прокаливаемости и условий свариваемости при высоком уровне прочностных свойств и невысокой температуре подогрева.

Введение циркония и алюминия в пределах соответственно 0,002-0,012% и 0,010-0,028% производилось с целью увеличения усталостной прочности (предела выносливости σ_-1) за счет образования дисперсной структуры посредством измельчения зерна в результате выделения тугоплавких включений по границам зерен. Наличие азота в металле в сочетании с ванадием приводит к ванадиево-нитридному упрочнению за счет выделения мелкодисперсных нитридов ванадия, что улучшает свариваемость.

П р и м е р. Для получения стали предлагаемого состава были проведены опытные плавки по шести, указанным в таблице, химическим составам. Сталь выплавлялась в индукционной электропечи. При выплавке применялись ферросплавы следующих марок: Ферросилиций по ГОСТ 1415-78 марки ФС-45 Марганец металлический по ГОСТ 6008-75 Феррохром по ГОСТ 4757-79 марки ФХ 050А Ферромолибден по ГОСТ 4759-79 марки ФМ 052 Никель по ГОСТ 849-70 Ферротитан по ГОСТ 4761-80 марки ФТ и 40А Феррованадий по ТУ 14-5-98-78 марки ФВД 35А Медь по ГОСТ 85978 Ферроалюминоцирконий по ТУ 14-5-40-74 марки АУр-1
Ферровольфрам по ГОСТ 17293-82 марки ФВ-70
Ферросплавы кремния, марганца, хрома, ванадия применялись в дробленом виде с фракцией 5-50 мм. Слитки разливались в изложницы по 50 кг.

Химический состав и свойства известной и предлагаемой сталей приведены в таблице.

Анализ результатов таблицы показывает, что предлагаемая сталь превосходит известную по пределу выносливости и требует более низкого подогрева при сварке, что, в свою очередь, повышает технологичность используемого для сварки материала, повышая его трещиностойкость. Таким образом, разработанная высокопрочная сталь, обладающая более высоким пределом выносливости и меньшей температурой подогрева, позволяет исключить образование холодных трещин при сварке и увеличивает долговечность конструкций, работающих в условиях многократных циклических нагрузок в условиях минусовых температур.

Формула изобретения

СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, медь, алюминий и железо, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения склонности к циклическим разрушениям при низких температурах до -70^oС, она дополнительно содержит цирконий, вольфрам, азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,08 - 0,14
Кремний - 0,17 - 0,37
Марганец - 0,40 - 0,80
Хром - 0,50 - 0,90
Никель - 2,50 - 2,90
Молибден - 0,25 - 0,35
Медь - 0,50 - 0,90
Ванадий - 0,01 - 0,10
Алюминий - 0,01 - 0,028
Вольфрам - 0,005 - 0,01
Азот - 0,005 - 0,015
Цирконий - 0,002 - 0,012
Железо - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1