RU2031181C1

RU2031181C1 - Weldable steel

Info

Publication number: RU2031181C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Никитин; В.Г. Лазько; В.А. Сахно; К.А. Брызгунов; Л.С. Тихонюк; А.В. Шемякин; В.М. Маслюк; О.И. Никольский; А.Я. Кудрин
Original assignee: Лазько Валентина Григорьевна
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: weldable steel has additionally titanium, chrome and nickel at the following ratio of components, wt.-%: carbon 0.09-0.18; manganese 1.2-1.9; silicon 0.1-0.5; aluminium 0.02-0.10; titanium 0.02-0.10; vanadium 0.02-0.10; boron 0.002-0.006; molybdenum 0.05-0.3; nickel 0.3-0.9; chrome 0.3-0.9; yttrium 0.001-0.008, and iron - the rest. Ratio of elements must be:

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталям, применяемым в машиностроении, строительстве. Сталь подвергается гибке, ударным воздействиям, сварке. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to steels used in mechanical engineering, construction. Steel undergoes bending, impact, welding.

Сталь обладает высоким комплексом свойств: высокой прочностью, хорошей пластичностью, высокой ударной вязкостью, малой анизотропией свойств. Steel has a high complex of properties: high strength, good ductility, high impact strength, low anisotropy of properties.

Известны высокопрочные свариваемые стали, применяемые в машиностроении и строительстве. Сталь 14ХГНМДАФБТР и сталь 14ХГН2МДАФБ. Known high-strength weldable steel used in engineering and construction. Steel 14KHGNMDAFBTR and steel 14KHGN2MDAFB.

Эти стали имеют в состоянии после закалки и высокого отпуска предел прочности более 800 Н/мм², предел текучести более 700 Н/мм² и удовлетворительную вязкость.After hardening and high tempering, these steels have a tensile strength of more than 800 N / mm ² , a yield strength of more than 700 N / mm ^2, and satisfactory viscosity.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является сталь, содержащая, мас.%: Углерод 0,12...0,18 Марганец 1,4...1,8 Кремний 0,17... 0,40 Алюминий 0,02...0,09 Ванадий 0,02...0,06 Бор 0,001...0,005 Молибден 0,01...0,08 Иттрий 0,001...0,008 Железо Остальное причем сумма (Al+Y+V+Mo)=0,08...0,19
Сталь имеет следующие механические свойства: Предел текучести ≥700 Н/мм² Предел прочности ≥800 Н/мм² Относительное удлинение ≥17% Ударная вязкость KCV^-40 ≥60 Дж/см²
Недостатком известной стали является то, что она имеет повышенную анизотропию свойств листа, особенно в Z-направлении, недостаточные прочность и вязкость, что приводит к снижению конструктивной прочности стали и к опасности разрушения конструкции при ударном нагружении.Closest to the technical nature of the claimed is steel, containing, wt.%: Carbon 0.12 ... 0.18 Manganese 1.4 ... 1.8 Silicon 0.17 ... 0.40 Aluminum 0.02 ... 0.09 Vanadium 0.02 ... 0.06 Boron 0.001 ... 0.005 Molybdenum 0.01 ... 0.08 Yttrium 0.001 ... 0.008 Iron The rest with the sum (Al + Y + V + Mo ) = 0.08 ... 0.19
The steel has the following mechanical properties: Yield strength ≥700 N / mm ² Tensile strength ≥800 N / mm ² Elongation ≥17% Impact strength KCV ^-40 ≥60 J / cm ²
A disadvantage of the known steel is that it has an increased anisotropy of the sheet properties, especially in the Z-direction, insufficient strength and toughness, which leads to a decrease in the structural strength of the steel and to the risk of structural failure during impact loading.

Предлагаемая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, ванадий, молибден, бор, иттрий и железо, дополнительно содержит титан, никель, хром при следующих соотношениях компонентов, мас.%: Углерод 0,09... 0,18 Марганец 1,2. ..1,9 Кремний 0,10...0,50 Алюминий 0,02...0,10 Титан 0,02...0,10 Ванадий 0,02...0,10 Бор 0,002...0,006 Молибден 0,05...0,3 Никель 0,3. ..0,9 Хром 0,3...0,9 Иттрий 0,001...0,008 Железо Остальное причем соотношение элементов должно быть
0,146 >

> 0,01
Предлагаемая сталь при высоких прочностных свойствах, высокой ударной вязкости при отрицательных температурах и хорошей пластичности обладает повышенной равномерностью свойств во всех направлениях толстого листа (имеет высокие свойства в Z-направлении), что позволяет ее применить в машиностроении, строительстве (для ответственных металлоконструкций).The proposed steel containing carbon, manganese, silicon, aluminum, vanadium, molybdenum, boron, yttrium and iron, additionally contains titanium, nickel, chromium in the following ratios of components, wt.%: Carbon 0.09 ... 0.18 Manganese 1 , 2. ..1.9 Silicon 0.10 ... 0.50 Aluminum 0.02 ... 0.10 Titanium 0.02 ... 0.10 Vanadium 0.02 ... 0.10 Boron 0.002 ... 0.006 Molybdenum 0.05 ... 0.3 Nickel 0.3. ..0.9 Chromium 0.3 ... 0.9 Yttrium 0.001 ... 0.008 Iron The rest, and the ratio of elements should be
0.146>

> 0.01
The proposed steel with high strength properties, high impact strength at low temperatures and good ductility has increased uniformity of properties in all directions of the thick sheet (has high properties in the Z-direction), which allows it to be used in mechanical engineering, construction (for critical metal structures).

Введение в сталь добавки
0,146 >

> 0,01 затормаживает реакцию образования полигонального феррита и приводит к образованию бейнитной структуры с дисперсными сферическими частицами (Al, Ti, Y) CN. При этом легирование должно быть таким, чтобы обеспечивать температуру бейнитного превращения В_н=590...650^оС. В итоге образуется бейнитная структура с минимальными внутренними напряжениями в сочетаниях большого размера и минимальной гетерогенностью, что приводит к равномерности свойств во всех направлениях.Introduction to Steel Additives
0.146>

> 0.01 inhibits the polygonal ferrite formation reaction and leads to the formation of a bainitic structure with dispersed spherical particles (Al, Ti, Y) CN. In this doping must be such as to provide the bainite transformation temperature _n = 590 ... 650 ° ^C. As a result, bainite structure is formed with minimum internal stresses in combinations of large size and minimum heterogeneity, leading to uniformity of properties in all directions.

Содержание углерода более 0,18% ухудшает вязкость и свариваемость стали, содержание углерода менее 0,09% недостаточно для достижения нужной прочности. A carbon content of more than 0.18% impairs the toughness and weldability of the steel; a carbon content of less than 0.09% is insufficient to achieve the desired strength.

Содержание марганца более 1,9% приводит к снижению пластичности, содержание марганца менее 1,2% недостаточно для снижения критических точек. A manganese content of more than 1.9% leads to a decrease in ductility, a manganese content of less than 1.2% is not enough to reduce critical points.

Содержание кремния более 0,5% приводит к избыточному выделению феррита, содержание кремния менее 0,10% недостаточно для раскисления стали. A silicon content of more than 0.5% leads to excessive precipitation of ferrite, a silicon content of less than 0.10% is not sufficient for deoxidation of steel.

Содержание никеля и хрома в количестве менее 0,3% недостаточно для снижения критических точек, содержание их более 0,9% приводит к резкому повышению прочности, к снижению ударной вязкости и к повышению углеродного эквивалента. The content of nickel and chromium in an amount of less than 0.3% is not enough to reduce critical points, their content of more than 0.9% leads to a sharp increase in strength, to decrease in toughness and to increase the carbon equivalent.

Содержание ванадия более 0,10% приводит к падению вязкости из-за загрязнения карбонитридами, содержание ванадия меньше 0,02% недостаточно для сохранения необходимой прочности. A vanadium content of more than 0.10% leads to a decrease in viscosity due to contamination with carbonitrides; a vanadium content of less than 0.02% is insufficient to maintain the required strength.

Алюминий в количестве менее 0,02% не обеспечивает качественного раскисления стали, при его содержании более 0,10% резко возрастает количество неметаллических включений. Aluminum in an amount of less than 0.02% does not provide high-quality deoxidation of steel, with its content of more than 0.10%, the number of non-metallic inclusions sharply increases.

Содержание титана более 0,10% может привести к хрупкости, содержание титана менее 0,02% недостаточно для связывания углерода и азота. A titanium content of more than 0.10% can lead to brittleness, a titanium content of less than 0.02% is not enough to bind carbon and nitrogen.

Бор в количестве более 0,006% может привести к хрупкости стали, количество бора менее 0,002% недостаточно для подавления ферритного превращения. Boron in an amount of more than 0.006% can lead to brittleness of the steel; an amount of boron of less than 0.002% is insufficient to suppress ferrite transformation.

Содержание молибдена более 0,3% экономически не целесообразно, содержание молибдена менее 0,05% не позволяет получить нужную прокаливаемость. A molybdenum content of more than 0.3% is not economically feasible, a molybdenum content of less than 0.05% does not allow to obtain the desired hardenability.

Содержание иттрия более 0,008% загрязняет сталь неметаллическими включениями, содержание иттрия менее 0,001% недостаточно для глобуляризации всех частиц. A yttrium content of more than 0.008% contaminates the steel with non-metallic inclusions, a yttrium content of less than 0.001% is insufficient for globularization of all particles.

При отношении

более 0/146 более 0,146 задержка образования полигонального феррита становится неустойчивой из-за опасности перехода бора в неэффективную форму, при отношении менее 0,01 бора недостаточно для подавления полигонального феррита.With respect

more than 0/146 more than 0.146 the delay in the formation of polygonal ferrite becomes unstable due to the danger of boron becoming inefficient, with a ratio of less than 0.01 boron it is not enough to suppress polygonal ferrite.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленный состав стали отличается от известного введением новых элементов: титана, хрома, никеля и соотношением суммы элементов 0,146 >

> 0,01.Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed composition of the steel differs from the known one by the introduction of new elements: titanium, chromium, nickel and a ratio of the sum of elements of 0.146>

> 0.01.

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию новизна. Thus, the claimed solution meets the criterion of novelty.

Анализ патентной и научно-технической информации не выявил решений, имеющих аналогичную совокупность признаков, которой бы достигался сходный эффект - при высоких прочностных свойствах, высокой ударной вязкости при отрицательных температурах и повышенной пластичности с повышенной равномерностью свойств во всех направлениях (имеет высокие значения свойств в Z-направлении). The analysis of patent and scientific and technical information did not reveal solutions having a similar set of features that would achieve a similar effect - with high strength properties, high impact strength at low temperatures and increased ductility with increased uniformity of properties in all directions (has high properties in Z -direction).

Заявляемая совокупность признаков соответствует критерию "изобретательский уровень". The claimed combination of features meets the criterion of "inventive step".

Другие варианты осуществления изобретения. Other embodiments of the invention.

Сталь выплавляли в 50 кг индукционной печи, прокатывали на лист толщиной 60 мм. После термообработки, состоящей из закалки и отпуска при температуре 650^оС, изготавливали образцы для испытаний. Механические свойства при растяжении определяли при комнатной температуре по ГОСТ 1497-81 на цилиндрических образцах, вырезанных из листа в направлении поперек прокатки и по толщине листа (в Z-направлении). Ударную вязкость определяли по ГОСТ 9454-78 также на поперечных образцах и в Z-направлении.Steel was smelted in 50 kg of induction furnace, rolled onto a sheet 60 mm thick. After heat treatment consisting of quenching and tempering at a temperature of 650 ^{° C,} test specimens were prepared. Tensile mechanical properties were determined at room temperature according to GOST 1497-81 on cylindrical samples cut from a sheet in the direction transverse to rolling and by the thickness of the sheet (in the Z-direction). Impact strength was determined according to GOST 9454-78 also on transverse samples and in the Z-direction.

В табл. 1 приведен химический состав предлагаемой и известной стали, в табл. 2 - механические свойства предлагаемой и известной стали. Как видно из полученных данных, предлагаемая сталь при высоких прочностных свойствах, высокой ударной вязкости, пластичности обладает повышенной равномерностью свойств во всех направлениях толстого листа (имеет высокие значения свойств как в поперечном направлении, так и в Z-направлении). In the table. 1 shows the chemical composition of the proposed and known steel, in table. 2 - mechanical properties of the proposed and known steel. As can be seen from the data obtained, the proposed steel with high strength properties, high impact strength, ductility has increased uniformity of properties in all directions of the thick sheet (it has high properties in both the transverse direction and in the Z-direction).

Предлагаемая сталь может быть изготовлена на металлургических заводах черной металлургии, например на металлургическом комбинате "Азовсталь". The proposed steel can be manufactured at metallurgical plants of ferrous metallurgy, for example, at the Azovstal metallurgical plant.

Claims

Weldable steel containing carbon, manganese, silicon, aluminum, vanadium, molybdenum, yttrium, boron and iron, characterized in that it additionally contains titanium, chromium, nickel in the following ratio, wt.%:
Carbon - 0.09 - 0.18
Manganese - 1.2 - 1.9
Silicon - 0.1 - 0.5
Aluminum - 0.02 - 0.10
Titanium - 0.002 - 0.10
Vanadium - 0.02 - 0.10
Boron - 0.002 - 0.006
Molybdenum - 0.05 - 0.3
Nickel - 0.3 - 0.9
Chrome - 0.3 - 0.9
Yttrium - 0.001 - 0.008
Iron - Else
wherein