Конструкционная сталь

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству сталей с высокими пластическими и прочностными свойствами преимущественно для сосудов, работающих под давлением. Техническим результатом изобретения является уменьшение вероятности образования усадочных раковин, уменьшение толщины обезуглероженного слоя, величины действительного зерна, повышение ударной вязкости при отрицательных температурах. Предложенная сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод - 0,12-0,16; марганец - 0,50-0,80; кремний - 0,20-0,40; хром - 1,50-2,00; никель - 1,50-1,80; молибден - 0,20-0,40; ванадий - 0,07-0,12; медь - не более 0,30; железо - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству сталей с высокими пластическими и прочностными свойствами, преимущественно для сосудов, работающих под давлением.

Известна конструкционная сталь (см. описание к патенту России 2033464, МПК⁶ С 22 С 38/50, опубл. БИ 11, 1995 г.), имеющая следующий состав, мас.%: Углерод - 0,09-0,16 Кремний - 0,20-0,40 Марганец - 0,80-1,20 Хром - 2,90-3,40 Никель - 0,80-1,20 Молибден - 0,20-0,30 Ванадий - 0,03-0,15 Ниобий - 0,02-0,07 Титан - 0,03-0,15
Железо - Остальное
Данная сталь обеспечивает недостаточно высокий комплекс механических свойств, а именно ударную вязкость и относительное удлинение при разрыве:
Δ - 8,0%;
KCU - 0,70 МДж/м²;
Σ_T - 900 МПа;
Σ_B - 1150 МПа;
Ψ - 50%.

Известна конструкционная сталь (патент России 2104325, МПК⁶ С 22 С 38/48, 1998 г.), имеющая следующий химический состав, мас.:
Углерод - 0,12-0,24
Марганец - 0,8-1,20
Кремний - 0,20-0,50
Хром - 2,90-3,40
Никель - 0,90-2,00
Молибден - 0,25-0,90
Ванадий - 0,03-0,15
Ниобий - 0,02-0,05
Кальций - 0,005-0,030
Железо - Остальное
Данная сталь имеет недостаточную ударную вязкость при отрицательных температурах.

Δ - 14%;
KCU - 0,72 МДж/м²;
Σ_T - 1190 МПа;
Σ_B - 1360 МПа;
Ψ - 53%.

Кроме того, к недостаткам следует отнести нестабильное качество проката, отсутствие приемлемой вязкости при сохранении свариваемости. Это, в свою очередь, приводит к тому, что при производстве баллонов высокого давления из данной стали меньше выход годных изделий.

Данная сталь является наиболее близкой к предлагаемой и выбрана в качестве прототипа.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение качества проката при сохранении высокого уровня механических свойств и свариваемости (прочность + пластичность), повышение стабильности уровня механических свойств на различных плавках и возможность закалки на воздухе.

Техническим результатом, достигаемым в результате использования изобретения, является уменьшение вероятности образования усадочных раковин, уменьшение толщины обезуглероженного слоя, уменьшение величины действительного зерна, повышение ударной вязкости при отрицательных температурах.

Для достижения указанной задачи в сталь, содержащую углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, ниобий, железо, дополнительно вводят медь при следующем содержании компонентов, мас.%:
Углерод - 0,12-0,16
Марганец - 0,50-0,80
Кремний - 0,20-0,50
Хром - 1,50-2,00
Никель - 1,50-1,80
Молибден - 0,20-0,40
Ванадий - 0,07-0,12
Медь - Не более 0,30
Железо - Остальное
Отличительным от прототипа признаком предлагаемой стали является дополнительное введение в известную сталь меди и пониженное содержание хрома. По результатам опытных плавок было выявлено, что наличие в стали меди в пределах до 0,30% и уменьшение количества хрома, повышает коррозионную стойкость в атмосферных условиях, увеличивает ударную вязкость при низких температурах, сохраняет свариваемость и обеспечивает закалку на воздухе. Кроме того, медь в указанном количестве повышает качество проката, а именно уменьшается вероятность образования усадочных раковин, уменьшается толщина обезуглероженного слоя.

Механические свойства стали, взятой в качестве прототипа (1), предлагаемой на нижнем, среднем и верхнем (3, 4, 5) пределах, а также выходящей за нижний и верхний (2, 6) пределы приведены в таблице 1. Зависимость качества проката стали, взятой в качестве прототипа (1), и заявляемой - в зависимости от содержания меди на нижнем, среднем и верхнем пределах (3, 4, 5), а также за пределами (2, 6) приведена в таблице 2.

Механические свойства стали определяли по ГОСТ 1497-84. Качество поверхности проката определяли визуально в соответствии с ГОСТ 14637-84. Наличие расслоений, инородных включений, следов усадочных раковин определяли визуально на кромках проката. Неметаллические включения определяли по ГОСТ 1778-70. Величину действительного зерна определяли по шкалам ГОСТ 5939-82. Химический анализ стали производили по ковшевой пробе.

Приведенные в таблицах данные показывают, что выявленное опытным путем содержание меди в стали до 0,30% позволяет повысить качество проката и стабильность механических свойств на различных плавках при сохранении свариваемости и обеспечении закалки на воздухе.

Формула изобретения

Конструкционная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов:
Углерод - 0,12-0,16
Марганец - 0,50-0,80
Кремний - 0,20-0,40
Хром - 1,50-2,00
Никель - 1,50-1,80
Молибден - 0,20-0,40
Ванадий - 0,07-0,12
Медь - Не более 0,30
Железо - Остальноем

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2