Лигатура для стали

 

Изобретение относится к металлургии. Цель изобретения - повышение износостойкости и коррозионной стойкости стали. Лигатура содержит кремний, марганец, бор, азот, молибден, титан, алюминий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.% : кремний 17-25

марганец 15-21

молибден 13-17

бор 0,1-3

азот 0,03-3

титан 1,7-2,2

алюминий 9,3-15,1

железо остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры молибдена, титана и алюминия при снижении в ней содержания марганца обеспечивает повышение в 1,5-2 раза износостойкости и коррозионной стойкости обрабатываемой его стали за счет формирования оптимального состава и количества нитридов и карбонитридов, повышенного раскисляющего модифицирующего действия лигатуры. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪБЛИН (l% (И) . Р1)g С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) ьИЬЙ l

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4445117/31-02 (22) 20.06.88, (46) l5.08.90. Бюл. ll 30 (7l) Гомельский политехнический институт (72) M.È,Êàðïåíêî (53). 669.15-198 (088.8) (56) Патент США в. 3383202, кл. С 22 С 35/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М . 1252378, кл. С 22 С 35/00, 1986. (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ СТАЛИ . (57) Изобретение относится к металлургии. Цель изобретения - повышение износостойкости и корроэионной стойкости стали. Лигатура содержит кремИзобретение относится к металлур- . гии, в частности к лигатурам для улучшения свойств коррозионно-стойких сталей.

Цель.изобретения - повышение износостойкости и коррозионной стойкости стали.

Лигатура для стали, содержащая . кремний, марганец, бор, азот и железо, дополнительно содержит молибден, титан и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.4:

Кремний 1 7-25

Иарганец 15-21

Молибден 13-17

Бор 0,1-3

Азот 0,03-3

Титан l 7-2,2

Алюминий 9,3-15,1

Железо Остальное

2 ний, марганец, бор, азот, молибден, титан, алюминий и железо при слеачющем соотношении компонентов, масА: кремний 17-25; марганец 15-21; молибден 13-17; 6ор 0,1-3; азот 0,03"3; титан 1,7-2,2; алюминий 9,3-15,1; железо остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры молибдена, титана и алюминия при снижении в ней

1 содержания марганца обеспечивает по.вышение в 1,5-2 раза износостойкости и коррозионной стойкости обрабатываемой его стали за счет формирования оптимального состава и количества нитридов и карбонитридов, повышенного раскисляющего модифицирующего действия лигатуры. 2 табл. е

Дополнительное введение молибдена связано с существенным повышением прочности и корроэионной стойкости стали, увеличением ударной вязкости и износостойкости, что обеспечивает снижение коррозионно-эрозионного износа. Верхний предел концентрации .молибдена (17 мас.Ф) соответствует

его содержанию, выше которого отме чается снижение ударной вязкости, ударно-абразивной износостойкости

H увеличение коррозионно-зрозионного износа. При снижении концентрации молибдена менее l3 мас.Ф снижается износостойкость, коррозионно-эрозионная стойкость и стойкость в среде хлористого натрий.

Алюминий в количестве 9,315,1 мас.3 раскисляет сталь, связывает азот и нитриды и повышает корбб 3 1585368 4 розионную стойкость и износостойкость стали. Его содержание в лигатуре ограничено 15,1 мас,ь, выше этой концентрации повышается содержа5 ние .неметаллических включений по границам зерен, снижается коррозионная стойкость и износостойкость. При содержании алюминия до 9,3 мас.ь механические и коррозионно-эрозионные свойства легированной стали недостаточны, снижается износостойкость ее в условиях ударно-абразивного износа.

Введение титана обусловлено его высокой химической активностью в рас- 15 плавленном металле, склонностью к нитридо- и карбонитридообразованию, что способствует повышению коррозионной стойкости как в среде хлористого натрия, так и в атмосфере, а также к снижению коррозионно-эрозионноIro износа. При концентрации титана в лигатуре до .1,7 мас.4 его модифицирующая способность недостаточна, а кОр рОзионнО эрОзионный изнОс высокиЙр 25 что снижает надежность и долговечность работы деталей. Увеличение КоНцентрации титана более 2,2 мас.4 повышает содержание в стали неметаллических включений и коРРОзиОннО 30 эрозионный износ. Бор способствует измельчению структуры, повышению износостойкости и коррозионной стойкости. Его содержание соответствует оптимальной концентрации и оставлено без изменений, Введение азота обеспечивает образование нитридов и карбонитридов в стали, которые равномерно распределяются в зерне матрицы и обеспечивают 40 повышение ударной вязкости, хладостойкости и коррозионной стойкости,, дисперсности структуры и износостойкости. При концентрации азота до

0,03 мас.ь количество нитридов и кар- 45 бонитридов в стали и измельчение структуры недостаточны, а износостойкость и коррозионная стойкость низкие, а при увеличении концентрации азота более 3 мас.4 повышается концентраб ция неметаллических включений по границам зерен, что снижает ударную вязкость, коррозионную стойкость и изностойкость.

Марганец снижает ударную вязкост ь и коррозионную стойкость стали, поэтому его содержание ограничено содержанием 21 мас.4. При концентрации марганца менее 15 мас.4 снижаются механические свойства и увеличивается коррозионно-эрозионный износ.

Кремний оказывает раскисляющее влияние, повышает коррозионную стойкость стали в атмосфере и в среде хлористого натрия, но при увеличении содержания кремния более 25 мас.Ф снижается твердость и износостойкость.

Содержание компонентов в предлагаемом и известном сплавах представлено в табл. 1.

Для выплавки лигатуры в индукционных печах использовали следующие исходные шихтовые материалы: электро- . термический металлический марганец марок МрН1 и МрН2, поставляемый в брикетах массой до 5 кг, сплава АМТ-1, измельченного до фракции 0,1-5 мм; ферросилиций ФС-75, его фракция 0,1515 мм; борную кислоту в виде порошка и измельченный до фракции 1-5 мм ферромолибден ФМо. Сначала расплавляли металлический марганец и ферромолибден, перегревая расплав до 1510

1550 С, затем вводят АМТ-1 и ферросилиций. После раскисления и присадки борной кислоты расплав продувают азотом и разливают в плоские металлические изложницы при температуре

1390-1430 С. Лигатуру в измельченном виде (фракция до 10 мм) вводят сталеразливочные ковши за 5-12 мин до разливки при температуре стали 1580+

+100 C.

Для проведения испытаний сталей . использовали следующие методики: метод испытаний на ударный изгиб при комнатной температуре на образцах длиной 55 мм, высотой 10 мм и шириной 7,5 + 0,1 мм типа 12; цилиндрические образцы для испытания на ударно-абразивную износостойкость и коррозионнун> стойкость изготовляют в соответствии с известной методикой.

Методы определения показателей коррозии в атмосфере, коррозионной стойкости в среде хлористого 3,54 натрия проводили на полированных образцах

5 10 мм, применяя физические методы контроля глубины проникновения коррозии. Продукты коррозии удаляли.

При испытании на ударно-абразив-. ное изнашивание образцы >10 мм дли,ной 35+0,05 мм из испытуемого матерйала и эталонные образцы из стали 45 твердостью 600-620 изготавливают по

3-му классу точности с шероховатос1585368

Из приведенных в табл. 2 данных следует, что.предлагаемая лигатураобладает Ilo сравнению с известной более высокой корроэионной стойкостью и обеспечивает существенное снижение коррозионно-зроэионного износа.

Лигатура для стали, содержащая кремний, марганец, бор, азот, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости и

1 коррозионной стойкости стали, она дополнительно содержит молибден, титан и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.ь:

Кремний 17-25

Марганец 15-21.

Бор 0,1-3

Азот 0,03-3,00

Молибден 13-17

Титан 1 7-2,2

25 Алюми ний 9,3-15,1

Железо Остальное

Т. а б л и ц а .1

Содержание компонентов, мас.3

Сплав

Крем- Mapra- Бор Азот Молиб- Титан Алюми- Железо ний I нец ден ний

Известный

Предложенный

3

5

Осталь17 71

1,5 ное

9,3

12 0

) 15 1

8,5

15,7

0,1 0,03

1,5 1,20

3,0 3,0

0,07 0,02

3 5 3,3

17 15

21 19

25 21

15 . 13

26 23

13

17

18

1,7

2,0

2,2

1,5

2,3 тью рабочей (торцовой) поверхности не более 2,5 мкм. При испытании в качестве абразивного материала использовали карбид кремния КЧ зернистостью 0,63 мм с относительным содержанием влаги 0,13 по массе. Корроэионно-эрозионный износ определен на цилиндрических образцах Ф10 мм на установке МКФ-1. 10

Лигатуры опытных плавок используют при производстве коррозионностойкой стали 10Х14НДЛ, содержащей,мас.Ф: хром 14; марганец 0,5; никель 1,3; кремний 0,3; медь 1,3; фосфор 0,03 и углерод до 0,1, железо остальное.

Лигатуру вводят в количестве 13 от массы расплава при 1570-1590 С.

После термообработки (закалка с

1100 С на воздухе и отпуск при 660670 С охлаждения на воздухе образцы подвергаются испытаниям на ударную вязкость, коррозионную стойкость и корроэионно-эрозионный износ.

Свойства стали после термообработки представлены в табл. 2.

Формула изобретения

1585368

Таблица 2

Скорость коррозии в атмосфере, мг/м2

Ударная взякость»

КДЖ/м2

Лигатура

1003

57,2

13 2

1,9

1,15

1,35 0,9

1,52 0,7

1,61 0,6

1,18 1,8

1,30 1,1

Составитель А. Бармыков едактор М,Недолуженко Техред Л.Олийнык Корректор Т. Малец е е е е»ее»ее»ее»ее»»

Заказ 2306 Тираж 479 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул.Гагарина, 101

° Известная

Предлагаемая

3

5

Коррозионная стойкость в среде хлористого натрия (3,5ь), мг/м2 ч

8,6

7,2

6,7

12, 8

9,5

Коррозионноэрозионный износ, м /И

36,5

27,8

19,2

48,3

37,6

Ударноабраэивная иэносо» стойкость

1383

1493

153ь

1063

129ь