Лигатура для аустенитных сталей

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству азотсодержащих сплавов для легирования аустенитных сталей. Цель - повышение комплекса механический? свойств, трещиноустойчивости обрабатываемых аустенитных сталей и снижение расхода лигатуры. Лигатура содержит, мас,%: ванадий 2-30; азот 10-25; кремний 15-50; алюминий 0,2-8,0; хром 0,2- 2,0; марганец 1,0-5,0; углерод 0,1-1,0; титан 0,5-10,0; железо остальное. Кроме того, отношение ванадия к азоту составляет 0,08-. 3,0, а сумма элементов алюминия и титана - 5-15%. 2 з.п. ф-лы, 5 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 21 D 8/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4448738/02 (22) 17.05.88 (46) 23.02.92. Ьюл. гв 7 (71) Производственное объединение "Уралмаше и.Свердловский городской центр научно-технического творчества молодежи (72) В.Ю.Дейин, l0.M Ìàêñèìîâ, Ф.С.Раковский, В.В.Скрипченко, В.А.Карев, И.Н.Губайдуллин, А.К.Шашин, В.Н.Зеленов, P.A.Áåëÿåâ, Л,А.Смирнов, Е,Ф.Мальцев.

Ю.С.Щекалев, M.Х.Зиатдинов, З.И,Итин и С.В.Лукин (53) 621.795.79(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 246861, кл. С 22 С 35/00, 1968.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству азотсодержащих сплавов для легирования аустенитных сталей (стали Гатфильда, нержавеющих, жаропрочных, немагнитных), имеющих повышенное содержание азота (0,1-1,0 g,).

Цель изобретения — повышение комплекса механических свойств, трещиноустойчивости обрабатываемых аустенитных сталей и снижение расхода лигатуры.

П. р и м е р. Предлагаемую лигатуру получают в реакторе высокого давления объемом 5-50 л (дмз) из порошка силикованадия или смеси порошков силикованадия и феррованадия, химический состав которых приведен в табл. 1.

Исходное материалы измельчают в порошок.до крупности 50-150 мкм и загружают в картонную гильзу, помещенную в реактор, сверху насыпают 20-200 г алюминиевого или титанового порошка (крупность 100. БЦ» 1713948 А1 (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ АУСТЕНИТНЫХ СТА-

ЛЕЙ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к производству азотсодержащих сплавов для легирования аустенитных сталей. Цель — повышение комплекса механических свойств, трещиноустойчивости обрабатываемых аустенитных сталей и снижение расхода лигатуры. Лигатура содержит, мас,,: ванадий 2-30; азот 10-25; кремний 15-50; алюминий 0,2-8,0; хром 0,22,0, марганец 1,0-5,0; углерод 0,1-1,0; титан

0,5-10,0; железо остальное. Кроме того, отношение ванадия к азоту- составляет ОЯ8-.

3,0, а сумма элементов алюминия и титана—

5-15 Я,. 2 э.и. ф-л ы, 5 табл, 300 мкм) для запала, вставляют вольфрамовую спираль и герметизи,зуют реактор, Затем после прокачки воздуха подают азот до а давление 50-150 атм, зажигают на несколь- с 4 ко секунд спираль через трансформатор мощноетью до 10 кВа, а затем реакция происходит в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). 0

Для более устойчивого протекания реакции Ь в исходную смесь добавляют порошки тита- CO на и алюминия. Загрузка порошка, реакция, охлаждение и еигруака (1 цикл) эанииакхт»р»

0,5-2,0 ч в зависимости от объема реактора.

В результате реакции получают достаточно плотные (4 г/смз), хорошо спеченные и прочные брикеты со стабильным содержанием азота. В табл, 2 приведены составы предлагаемой и известной лигатур.

Полученные в лабораторных условиях в

5-литровом реакторе лигатуры, составы которых приведены в табл. 2, испытали при

1713948 выплавке сталей 110Г13Л, 15Х25Н19С2Л и

12Х18АГ18, дополнительно легированных ванадием, титаном и азотом. Плавки проводили в 50-килограммовой индукционной печи, лигатуры вводили в печь за 10 мин до выпуска металла из расчета получения соответственно 0,10„0,30 и 0,,60), азота. Механические свойства испытывали на стандартных образцах, которые вырезали из клиновидных проб, заливаемых в песчано-глинистые формы.

Трещиностойкость стали во всех случаях определялась по методике, разработанной УралНИИЧМ и ПО "Уралмаш".

Трещиноустойчивость проверяли на специальных образцах, имеющих форму лестницы с массивными боковинамиф100 мм и длиной 350 мм каждая, с 5 перекладинами длиной 150 и ф20 мм (N 1), 30 мм {М 2), 40 мм (М 3), 50 мм(М 4) и 60 мм(В 5), Номер перекладины, на которой обнаружены трещины после остывания и выбивки отливок, указан втабл,,3 в графе "Трещиноустойчивость". Чем меньше номер, тем лучше трещиноустойчивость, т.к. переход от толстого сечения к тонкому всегда вызывает в отливках сильные напряжения при кристаллизации и остывании последних, В табл. 3 приведены результаты 12 плавок стали Гатфильда, дополнительно легированной ванадием, титаном и азотом.

Азотсодержащие лигатуры вводили иэ расчета получения в стали 0,127 азота. Усвоение азота рассчитывали без учета остаточного его содержания (менее 0,01 Д).

Как видно из табл. 3, при введении s сталь Гатфильда известного сплава при одинаковом расчетном содержании азота образуется избыток ванадия, что приводит к значительному ухудшению всех механических свойств стали и ее трещиноустойчиво: сти. Трещины обнаружены уже при переходе 100 мм сечения 50 мм. Заливать такой сталью отливки сколько-нибудь сложной конфигурации не представляется возможным, Использование предлагаемого сплава позволяет получить сочетание высоких механических свойств стали и хорошей трещиноустойчивости.

В табл. 4 приведены результаты 12 плавок жаропрочной стали, легированной ванадием, титаном и азотом (из расчета на

0,35% /), Втабл,,5 приведены результаты 3 плавок немагнитной стали 12Х18АГ18, дополнительно легированной ванадием и титаном.

Из табл, 5 видно, что использование известной лигатуры не позволяет получить

i нужный химический состав немагнитной стали по углероду, по азоту и по ванадию, содержание которого не должно превышать

0,3 . Используя сплавы предлагаемого состава, можно выплавить и эту сталь, Расход лигатуры снижен на 121 кг/т стали, Формула изобретения

1. Лигатура для аустенитных сталей, содержащая ванадий, азот, кремний, алюминий, марганец, хром, углерод и железо. отличающаяся тем, что, с целью повышения комплекса механических свойств, трещиноустойчивости аустенитных сталей и снижения расхода лигатуры, она дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас. g,:

Ванадий 2-30

Азот 10-25

Кремний 15-50

Алюминий 0,2-8.0

Хром 0,2-2,0

Марганец 1,0-5,0

Углерод 0,1-1,0

Титан 0,5-10,0

Железо Остальное

2. Лигатура по и, 1, о т л и ч а ощ а я с я тем, что, с целью повышения пластичности и ударной вязкости аустенитной стали, отношение содержания ванадия . к азоту составляет 0,08-3,0.

3. Лигатура по п. 1, отл и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения предела текучести и трещиноустойчивости стали, сумма элементов алюминия и титана составляет 5-15 .

Табл ица 1

1713948

Табли ца 2 т Содержание элементов, ь Отное>ение

-1 Ч/N

>)Н)>>>1>И)>)>>JР

Номер Наименование сплава

2,5 - 38,4

4,5

Известнав лигатуре 25. 5,5

50 4,5 0,1 1 0 0,2 0 5 16,7 0,08

Предлагаемая лигатура

Все элементы на 2 25 нижнем пределе, Si и И на верх- Оптималъный нем

Все элементы на 30 10 верхнем пределе, Si u N на нижнем Оптималъный состав для жаропрочных сталей

1>0 5,0

15 80

2,0 7,0 22,0 3,0 состав для стали Гатфилъда

Все на среднем уровне

16 17,5

16 17,5

0,5 3,0

0 5 3,0 го,!

1,1 10,0 19,2

32,5 4,1

321з О, 2

0,9

0,9

Ti на верхнем пределе Alна нижнем пределе

Лигатура ФС4088, 7 азотирования методом СВС

2о,о .32,5 5,0, 0,5 4 о 1,5 5,о 24,5 0,4

Сталь 110Г!3АФТЛ

Т з лина

9 ц 2

r Иеханические свойства

T и

Лонер (Расход сппа- сплаве, вз кг/т стали

Трееиноустодчивость ° номер пзрекг>зд>з>ы усвоение азота, 2

Химический состав стали, 8 б, Нлз бьг,!К2 y,2

НПа

+20 КСО, ИДХ и 1

Si V т1 Н

° °

530 10 23 0,8

О, 088

1,12 12,9 0,49 0,46

720

1 нзвестный

Предпагаеный

35 5 2

25 42

32 49

30 45

34 50

1,8

2,4

2,6

2,4

2,3

73.

79

76

77

0,088 790

0,095 840

О ° 091 8!О

0,092 820

0,090 790

59О

600

4,8

1,08

I ° 05

1, 1 1

1,15

1,07. 0,003

0,060

0,030

0,055

0,028

0,51 0,02

0,58 0,30

О ° 54 0,10

0,56 0,10

0,49 0,04

13,2 !

2>6

12,8

13 !

3,5

3 12,0

4 6,6

5 6,6

6 6,0

560

Таблица 4

Сталь 15Х25Н19АФТЛ

Неханическне свойства

Номер сплава

Расход сплава, кт/т

Химический состав ст

Трзяиноу ".тоачнзос ь (увеличе-! ние азота, rcu,;2

Соотновение зпзнентов

6о1

С О;!5; Сг е 25; Ili

+20

ИОН н

> (и I»

ЭО

Прототип Ч

Иного

63,6

1,35 0,58 0,23 - 195

I 2 . 66

0,006 330

0,085 360

0,076 350

0,008 325

0,17 375

0,056 330

0,15 320

0,042 335

О,!40 315

1 Известный

Предлагаеныд

3

5 б

8

9 !

14,0

20,0

17,5

20, О

20,0

t2,2

35,0

20,0

20,0

0,03 0,61

0,27 0,53

0,11 0,50

0,27 0,57

0,27 0,55

0,03 0,54

0,91 0,49

0,27 0,55

0,27 0,53

0,31

0,29

0,305

0,28

0,30

0,31

0,27

0,28

0,31

3! г 27

29

32

27

48

4!

47

39

Эб

2,0

\,6

1,8

1,6

1,5

1.7

1,4

1,8

1,5

89

82

87

83

89

82

82

О

1

2

2

Оптимум

° 1

Ti 0,52

Ti e e108 °

V/Í 0,08

v/s 3,0

А1 ь Ti 32

А1 + Ti " 132

171394В

Таблица 5.

Сталь 122Х18АГ18ФТ

Составитель И. Бекренова

Редактор М. Кузнецова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор A. Осауленко

Заказ 662 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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