Лигатура для стали

 

Изобретение относится к лигатурам для модифицирования литейных сталей .Целью изобретения является повышение технологических свойств стали. Лигатура содержит, мас.%: хром 6-11; никель 10-15; марганец 7-11; кремний 6-10; титан 2-5; церий 3-7; азот 2-6; углерод 0,5-0,6; ванадий 8-12; бор 7-12; кальций 0,3-2,7; железо остальное . Легирование стали ЗОГСЛ предлагаемой лигатурой позволяет повысить горячую пластичность при обработке давлением до 10-13 скручиваний, ударную вязкость до 46,2-53,5 Дж/см2, стойкость к задиру до 1230-1380 циклов , снизить склонность к образованию; горячих трещин при сварке и склонность к короблению стали. 2 табл. з (Л

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1705390 А 1 (51)5 С 22 С /00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 . с . i

1 ;А

Н ILSTOPCtlOMV СВИДатИЛЬатВМ

40-50

20 30

6-10

1-4

3-6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ГНИ ГЖНТ СССР (21) 4810034/02 (22} 04.04.90 (46) 15.01.92. Бюл. h 2 (71) Всесоюзной заочный политехнический институт (72) Б.К.Святкин, М,И.Карпенко, А.М.Цейтлин, М,Б.Егорова и Т.И.Кныш (53) 669.15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 755878, кл. С 22 С 35/00, 1980. (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к лигатурам для модифицирования литейных сталей.Целью изобретения является повыИзобретение относится к области металлургии, а именно к лигатурам для модифицирования литейных сталей с повышенными технологическими свойствами.

Известна лигатура, содержащая, мас.Ф:

Хром 40-50

Марганец 20-30

Кремний 0,2-2

Углерод 0,5-3

Азот 1-10

Титан 1-4

Кальций 0,5-2,5

Железо Остальное

Стали, обработанные этой лигатурой, имеют низкие значения горячей пластичности, трудно обрабатываются давлением в горячем состоянии и имеют повышенную склонность к горячим трещинам и короблению.

2 шение технологических свойств стали.

Лигатура содержит, мас.1: хром 6-11; никель 10-15; марганец 7-11; кремний

6-10; титан 2-5; церий 3-7; азот 2-6; углерод 0,5-0,6; ванадий 8-12; бор

7-12; кальций 0,3-2,7; железо остальное. Легирование стали 30ГСЛ предлагаемой лигатурой позволяет повысить горячую пластичность при обработке давлением до 10-13 скручиваний, ударную вязкость до 46,2-53,5 йж/смэ, стойкость к задиру до 1230-1380 циклов, снизить склонность к образованию ( горячих трещин при сварке и склонность к короблению стали. 2 табл.

Известна также лигатура следующего химического состава, мас,Ф:

Кремний 6-85

Редкоземельные ) металлы 15-70 Ю

Железо Остальное (;Я

При модифицировании стали этой СО лигатурой снижается стойкость против Ц межкристаллитной коррозии и стойкость против задира при трении. Высокое содержание кремния в лигатуре приводит к снижению технологических свойств.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является лигатура, содержащая, В ° д

Хром

Никель

Кремний

Азот

Марганец

1705390

35

У лерод 0,05 0,4

Титан 2-6

Церий 0,2-1,0

Железо Остальное

Известная лигатура обеспечивает стали следующие технологические свойства: горячая пластичность при обработке давлениеи - 4-6 скручиваний, склонность к образованию горячих трещин при сварке и наплавке 7,88,4 мм/мин и стойкость против задира - 750-850 циклов.

Недостаток - низкие технологические свойства модифицированной стали, Цель изобретения - повышение технологических свойств стали, Поставленная цель достигается тем, что лигатура, содержащая хром, никель, кремний, марганец, титан, азот, углерод, церий и железо, дополнительно содержит ванадий, бор и кальций при следующем соотношении компонентов, мас. 4:

Хром 6-11

Никель 10-15

Иарганец 7-11

Кремний 6-10

Титан 2-5

Церий 3-7

Азот 2-6

Углерод 0,5-0,8

Ванадий 8-12

Бор 7-12

Кальций 0,3-2,7

Железо Остальное

Отличительными особенностями предложенной лигатуры является введение ванадия, бора и кальция, которые значительно повышают технологические свойства модифицированной стали.

В предлагаемой лигатуре по сравнению с известной повышено содержание марганца до j-ll мас.ь, Нижний предел содержания марганца установлен из необходимости повышения технологической пластичности стали, выравнивая структуры и твердости. При концентрации марганца более 11 мас. 4 возрастает склонность стали к короб- «50 лению, отбелу и снижается трещиностойкость, Нижние пределы концентрации углерода (0,5 мас.1) и кремния (6 мас.ь) установлены с целью исключения образования горячих трещин при сварке, 55 большего содержания в структуре эвтектического цеиентита, обеспечение высокой стойкости к короблению и трещиностоикости Верхние пределы содержа ния углерода (0,8 нас. ) и кр мни (10,0 иас.4) обусловлены увеличением неоднородности структуры, снижением технологической пластичности и сварочно-технологических свойств при более высоких их концентрациях, Никель в количестве 10-15 иас.4 повышает трещиностойкость при литье, сварке и наплавке и стойкость к иежкристаллитной коррозии, снижает склонность н короблению и повышает стойкость к эадирообразованию, При концентрации никеля до 10 мас.< технологическая пластичность и эадиростойкость недостаточны, а при увеличении концентрации никеля больше верхнего предела снижается стойкость к горячим трещинам и повышается склонность к короблению.

Церий и титан повышают модифицирующую способность лигатуры, измельчают зерно в модифицированной стали и повышают технологическую пластичность. При концентрации их менее нижних пределов модифицирующий эффект лигатуры и технические свойства стали. недостаточны, а при увеличении их содержания выше верхних пределов увеличивается содержание неметаллических включений, снижаются трещиностойкость, однородность структуры и свойств стали и ее горячая пластичность. Содержание азота в количестве 2-6 мас.Ъ повышает стойкость стали к задирообраэованию, существенно не снижая сварочно-технологические свойства, Но при увеличении его содержания выше верхних пределов снижаются пластические свойства, Дополнительное введение бора измельчает структуру стали в отливке и в сварном шве, способствует повышению горячей пластичности и сварочно-технологических свойств. При концентрации бора до 7 нас.1 стойкость к образованию горячих трещин, задира при трении и горячая пластичность недостаточны, а при концентрации его более 12 мас.ь снижается однородность стали и ее сварочно-технологические свойства.

Хром ухудшает трещиностойкость и технологические свойства модифицированных сталей, поэтому его содержание снижено до 6-11 мас,ь.

Кальций очищает границы зерен, оказывает раскисляющее действие и повышает сварочно-технологические свой1705390

6-11

10-15

7-11

6-10

2-5

3-7

2-6

0,5-0,8

8-12

7-12

0,3-2,7

Остальное

Хром

Никель

Иарганец

Кремний

Титан

Церий

Азот

Углерод

Ванадий

Бор

Кальций

Железо

Таблица 1

Состав лигатуры, мас.ь (железо - остальное) Лигатура

Хром Никель Крем- Иарга- Азот Угле- Церий Титан Вана- Кальций Бор ний нец Род дий

1 45 20 10 6

2 11 10 6 7

3 I0 13 8 9

4 6 15 10 ll

5 5 16 11 6

6 12 8 4 12

4 0,4

2 0,5

4 0,6

6 0,8

1 0,1

7 1,2

I,0 3

3 2

5 4

7 5

1 1

8 6

8 0,3 7

10 1,5 10

12 2,7 . 12

6 0,1 4

13 3,0 13 ства. Эерхний предел кальция (2,7 мас. 4) обусловлен недостаточным растворением его в стали и снижением

его стойкости к межкристаллитной кор5 розин, а нижний предел (0,3 мас.3) обусловлен снижением раскисляющей способности и сварочно-технологических свойств.

Введение ванадия обусловлено его 10 высокой модифицирующей и химической активностью, повышает однородность структуры и свойств стали. При его содержании в лигатуре до 8 мас.Ф влияние сказывается недостаточно, а при концентрации более 12 мас.Ф снижаются трещиностойкость, ударная вязкость и горячая пластичность.

Опытные плавки лигатур приводят при использовании стального лома, 20 возврата собственного производства, силикомарганца в открытых индукционных печах с тиглями емкостью 150 кг под фтористым флюсом. Силикокальций, ферроцерий, ферротитан и ферробор

25 вводят после расплавления других компонентов и рафинирования расплава °

Разливку лигатур производят в плоские металлические изложницы.

Лигатуру испытывают при разливке низколегированной стали 30ГСЛ, выплавленной в дуговой печи ДС-1,5, при выпуске ее из печи в ковш.

В табл. 1 приведены составы лигатур, используемых для модифицирования 35 сталей опытных плавок. Величина присадки лигатур - 0,35ь от массы расплава.

В табл. 2 приведены данные о механических и технологических свойствах 40 модифицированных сталей опытных плавок.

Свойства определяют на стандартных образцах и пробах после. нормали- зации с 870-890 С и отпуске при 570600 С, Иодифицирование литейных сталей обеспечивает повышение технологической пластичности и сварочно-технологических свойств больше, чем известная лигатура. Обрабатываемость резанием была также выше у сталей, модифицированных предложенной лигатурой, За счет повышения сварочно-технологических свойств модифицированной стали при использовании предложенной лигатуры экономический эффект составит 15,3-22 руб. на тонну годных заготовок иэ литейных сталей, используемых для изготовления зубчатых колес, обойм, роликов, зубчатых венцов и фланцев.

Формула изобретения

Лигатура для стали, содержащая хром, никель, кремний, марганец, титан, азот, углерод, церий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения технологических свойств" стали, она дополнительно содержит ванадий, бор и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.3:

1705390 та блица 2

Ударная вязкость, Дж/сн2

Стойкость

Снижение склоннос

Повышение

Лигатура к задиру, циклов технологической ти к ко роблению, пластичности, Ъ

1 7,8 5

2 4,5 10

3 4,0 13

4 3 ° 8 11

5 7,1 6

6 5,5 8

Составитель Б.Святкин

Техред Л.Олийнык Корректор М. Самборская

Редактор О.Спесивых

Заказ 173 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 1три ГКНТ .СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,113!

Склонность нодифицированной стали к образованию горячих трещин при сварке, нм/нин

Горячая пластичность .при обработке давлениеи к во го рячих скру чиваний

37.5

46,2

53,5

49,6

37,7

39,2

1060

10,4

13,8

14,8

14,6

10,6

I2,7

7,8

10,5

10,8

10,6

8,1

8,7

Коэффициент обрабатыввенос" ° r b. сей.

l,0

0,8

0,7

0,75

1,0

0,9