Сталь

 

Союз Советских

Сов(иалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<11 7 И 1 50

1 (61) Дополмительмое к авт. сеид-ву (22) Заявлеио030478 (21) 2599174/22-02 (53)М. Кл.

С 22 С 38/32 с присоедимемием заявки Ио (23) Приоритет

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй и открытий

Опубликоеамо 2501.80. Бюллетень М 3

Дата опубликоеамив описанив25,01,80 (53) УДК 669:15-1 94 (088 .8) (72) Авторы изобретения

Ю,З.Бабаскин, Е.Г.Афтандилянц, С.Я.Шипицын,Г.Г.Цайзер, Б.А.Кириевский и Ф.М. Березовский

Институт проблем литья АН Украинской CCP (71) Заявитель (54) СТАЛЬ

Изобретение относится к металлургии стали и литейному производству, в частности к материалам, применяемым для изготовления деталей машиностроения и вспомогательного оборудования.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эфФекту .является сталь химического состава, вес.Ъ:

Углерод 0,1 -0,22

Марганец 0,6 -1,4

Кремний 0,15 -0,30

Ванадий 0,03 -0,2

Азот 0 015-0,03

Железо Остальное (1).

Механические свойства известной стали (предел прочности 59,370,3 кг/мм, предел текучести 4559,3 кг/мм, относительное удлинение . 22,2-353) не удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к деталям машин из низкоуглеродистых конструкционных сталей, особенно при пониженных температурах. Кроме того, несмотря на наличие в составе стали ванадия и азота, повышающих ее теплостойкость за счет стабилизации структуры нитридами ванадия, известная сталь разупрочняется при 500550 С, так как матрица стали состоит из нелегированного феррита с малой энергией связи атомов в кристаллической решетке. Это обуславливает существенное развитие диффузионных процессов при повышенных температурах и ограничивает температурную область применения изделий на известной стали.

Цель изобретения — повышение уровня механических свойств, хладостойкости, теплостойкости и иэносостойкости ниэкоуглеродистой коыструкци знной стали. для достижения указанной цели

15 сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, ванадий, азот и железо, дополнительно содержит хром, бор и церий при соотношении компонентов вес.Ъ:

20 углерод 0,1 -0,24

Марганец 0,4 -1,5

Кремний U,11 — 0,5

Ванадий 0,02 -0,2

Азот 0,005-0,03

Хром 0,5 -2,0

Бор 0,001-0,006

Церий 0,001-0,008

Железо Остальное

Ввод в сталь хрома в указанных

30 тределах позволяет не только уменьап.

711150

Т а б л и ц а 1

Г Г 1 Т

П к

Bi V Н В Се Cr

0,10 0,4 0,1 / 0,02 0,005 0,001

0,0010 0,5

1,5

0,17 0,9 0,35 0,1 0,015 0,004

О, 006

О, 008

2,0

0,24 1,5 0,5 0,2 . 0,03

0,006

Прототип

0,2 1,0 0,2 0,1 0,02

,склонность стали к хрупкому разрушению, но и увеличить прочность межатомной связи в кристаллической решетке, что положительно сказывается в процессе применения стали в условиях повышенных температур и приводит к повышению длительной прочности ее эа счет большего значения сопротивления отрыву ° Введение хрома ниже 0,5% не оказывает существенного влияния на теплостойкость стали, в то время ка к при более 25 резко ухудшаются хладоломкость„ ввиду выпадения избыточйых карбидов хрома по границам зерен. Однако введением одного хрома невозможно повысить хладрломкость и теплостойкость стали, поэто- 1 му необходимо дополнительное микролегирование бором и церием.

При содержании бора в указанных пределах некоторая часть атомов бора заполняет дефекты по границам 20 зерен, уменьшая неравномерность в распределении углерода и карбидов хрома,а также различие в механических свойствах приграничных и глубинных объемов зерен. Атомы бора до определенной степени залечивают дефекты структуры и .способствуют более равномерному распределению углерода в объеме металла. Снижается различие по энергетическому уровню основы зерна и границ. Кроме того, соединяясь с азотом, бор образует мелкодисперсные нитриды, которые упрочняют сталь. При содержании менее 0,001% бор не оказывает достаточно эффективнож действия, а при более 0,006% образует боридную эвтектику и грубодисперсные нитридные соединения, которые вызывают ухудшение механических свойств.

Введение церия в указанных пре- 40 делах позволяет получить достаточно чистые границы зерен за счет уменьшения углов раэориентировки зерен микроструктуры и снижения величины свободной энергии границы между ними. За счет рафиннрующего действия церия относительно серы и кислорода, а также равномерного распределения серы по объему металла достигается повышение механических свойств .

Кроме того, церий вводится в сталь для диспергирования и повышения равномерности распределения нитридов ванадия, что достигается за счет поверхностно-активного действия церия и позволяет повысить хладостойкость стали . .Введение менее 0,001% церия не оказывает влияния на механические свойства, а свыше 0,008% отрицательно влияет эа счет образования скоплений сульФидов церия.

Азот и ванадий вводятся в виде лигатуры HBgH, позволяющей получать стабильное содержание этих элементов в стали, что весьма затруднено прн других способах ввода.

Результаты механических свойств после нормализации 900 С приведены в табл. 2.

Результаты испытаний цементованных и закаленных образцов при 3500С в условиях абразивного износа после

1200 м трения приведены в табл. 3.

Теплостойкость, определяемая по потере твердости (НВ) стали в процессе отпуска. после закалки 900С С приведена н табл. 4.

По сравнению с известной предлагаемая сталь имеет более высокий уровень механических свойств, особенно ударную вязкость при пониженных температурах, износостойкость в абразивной среде и теплостойкость.

Более высокие прочностные свойства и ударная вязкость стали позволяют повысить надежность и долговечность промьыленных иэделий, а также холодостойкость в 1,5-2 раза, заменить изделия иэ более дорогостоящих легированных сталей, сократить расход металла в конструкциях на 10-15% и снизить их стоимость.

711150

Таблица 2

1 70,0

50,0 . 25,0

60,0 12,0 8 0 -6,0

4,0

14i0 9,0 !

5,0 12,6

5 0

3,0

60,0

3 80,0

29,0 70,0

5 0

Прототип 60,0

3,0

3,0

25,0

50,0

48,0

8,0

6,0

1,0

Т а б л и а 3

Формула изобретения

Номер плавки

0,1633

0,1497

1,1827

0 8534 ÏHðoòoòèï

Таблица 4

1 300 260 250 230 200

2 320 300 260 250 220

3 350 320 290 260 250

Составитель С.Деркачева

Рецактор а.к авченко Кечрец э.урицк ко екто К.Гриценко

Заказ 8600/18 Тираж 694 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Й-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

2 75,0 64,0 27,0 68,0

Отпуск, С

Номер

200 300 400 500 600

Прототип 250 200 180 160 120

Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, ванадий, азот и же.лезо, отличающаяся тем, что, с целью повьааения уровня механических свойств, хладостойкости, иэносостойкости и теплостойкости, она дополнительно содержит хром, бор, и церий при следую цем соотно30 шенин компонентов,вес.Ъ:

Углерод 0,1 -0,24

Марганец 0,4 — 1,5

Кремний 0.17 -0,5

Ванадий 0,02 -0,2

З5 Азот v,005 â€,03

Хром 0 5 -2,0

Бор 0,001-0,006

Церий 0,001-0,008

Железо Остальное

Источники информации, принятые ва внимание при экспертиэе

1. Патент Франции 9 2103905, кл. С 22 С, 1972.