Конструкционная сталь

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к конструкционной стали и позволяет повысить прочность стали до категории КП 80-КП-90 (на уровне 800 900 МПа) при сохранении высокого уровня хладостойкости. Сталь дополнительно содержит кальций и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. углерод 0,12 0,22; марганец 0,2 0,5; кремний 0,15 0,45; хром 1 1,5; никель 1,9 2,5; молибден 0,2 0,3; ванадий 0,05 0,15; медь 0,4 0,65; азот 0,001 0,01; кальций 0,002 0,01; алюминий 0,005 0,05; железо остальное. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, а именно к конструкционным сталям, используемым для изготовления высоконагруженных ответственных сварных конструкций и литых деталей экскаваторов и другой горнодобывающей техники, работающих в условиях минусовых температур (до минус 60-70^оС).

В настоящее время для изготовления этих деталей применяется сталь ИЗ-6 (ТУ 108.11.938-87) состава, мас. Углерод 0,15-0,19 Марганец 0,70-0,95 Кремний 0,30-0,70 Никель 0,90-1,30 Молибден 0,17-0,25 Медь 0,70-1,00 Железо Остальное Наиболее близкой к предлагаемой стали является конструкционная сталь (см. заявка N 4838856/02, положительное решение от 07.02,91 г.) следующего состава, мас. Углерод 0,12-0,22 Марганец 0,20-0,50 Кремний 0,15-0,45 Хром 1,00-1,50 Никель 0,70-1,30 Молибден 0,20-0,30 Ванадий 0,05-0,15 Медь 0,40-0,65 Азот 0,001-0,01 Церий 0,001-0,05 Железо Остальное Целью изобретения является повышение уровня прочности стали до категории КП 80 УП 90 (σ_0,2 на уровне 800-900 МПа) при сохранении высокого уровня хладостойкости (ударная вязкость на образцах с острым надрезом не ниже 700-1300 КДж/м² при -70^оС). Для достижения указанной цели в сталь, содержащую углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, медь, азот и железо, дополнительно вводят кальций и алюминий и повышается содержание никеля при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,12-0,22 Марганец 0,20-0,50 Кремний 0,15-0,45 Хром 1,00-1,50 Никель 1,90-2,50 Молибден 0,20-0,30 Ванадий 0,05-0,15 Медь 0,40-0,65 Азот 0,001-0,010 Кальций 0,002-0,01 Алюминий 0,005-0,05 Железо Остальное Содержание примесей серы и фосфора допускается в пределах до 0,030% каждого. Введение в предлагаемую сталь кальция и алюминия в указанных пределах способствует измельчению структуры при первичной кристаллизации и тормозит рост зерен при нагреве как литой, так и пластически деформированной стали. При более низком содержании каждого из указанных элементов их влияние мало эффективно, содержание выше верхнего предела и может способствовать образованию грубых неметаллических включений, отрицательно влияющих на все характеристики механических свойств.

Увеличение содержания никеля, повышая устойчивость переохлажденного аустенита, заметно повышает прокаливаемость стали. Совместные действия указанных факторов позволяют заметно повысить уровень характеристик прочности, не снижая при этом хладостойкость. Пример конкретного выполнения: Предлагаемая и известная сталь выплавлялись в электропечах с основной футеровкой на идентичных шихтовых материалах и разливались в изложницы емкостью 50, 100 кг, 3,2 и 6,5 т. При выплавке стали использовали следующие материалов и ферросплавы: Ферромарганец по ГОСТ 4756-77 Ферросилиций по ГОСТ 1415-78 Феррохром по ГОСТ 4757-79 Ферромолибден по ГОСТ 4759-79 Феррованадий по ТУ 14-5-98-78 Никель по ГОСТ 849-70 Медь по ГОСТ 859-78 а также добавки силикокальция и алюминия.

Слитки подвергались горячей деформации на прессах, молотах и листовом прокатном стане с последующей предварительной и основной термообработкой. Температурный интервал горячего деформирования составлял 1180-800^оС. Предварительная термообработка включала нормализацию от 880-890^оС и высокий отпуск при 640-680^оС, основная термообработка состоялая из закалки в воде от 910-930^оС и отпуска при 630-650^оС.

Определение характеристик механических свойств производилось на стандартных образцах с применением стандартного оборудования и стандартных методик. Определение характеристик механических свойств предлагаемой и известной сталей производилось в каждом случае на одном и том же оборудовании, по одним и тем же методикам на образцах одного и того же типа. Результаты испытаний приведены в прилагаемой таблице.

Формула изобретения

КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, медь, азот, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кальций и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,12 0,22 Марганец 0,2 0,5 Кремний 0,15 0,45 Хром 1,0 1,5 Никель 1,9 2,5 Молибден 0,2 0,3 Ванадий 0,05 0,15 Медь 0,4 0,65 Азот 0,001 0,01
Кальций 0,002 0,01
Алюминий 0,005 0,05
Железо Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2