RU2469105C1 - Круглый сортовой прокат, горячекатаный - Google Patents
Круглый сортовой прокат, горячекатаный Download PDFInfo
- Publication number
- RU2469105C1 RU2469105C1 RU2011145216/02A RU2011145216A RU2469105C1 RU 2469105 C1 RU2469105 C1 RU 2469105C1 RU 2011145216/02 A RU2011145216/02 A RU 2011145216/02A RU 2011145216 A RU2011145216 A RU 2011145216A RU 2469105 C1 RU2469105 C1 RU 2469105C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- hardness
- rolled
- molybdenum
- carbon
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 72
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 72
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 13
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims abstract description 12
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 15
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 11
- 230000002739 subcortical effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 18
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 14
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 10
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 3
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102220479482 Puromycin-sensitive aminopeptidase-like protein_C21D_mutation Human genes 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 150000003682 vanadium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000954 Medium-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011093 chipboard Substances 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005078 molybdenum compound Substances 0.000 description 1
- 150000002752 molybdenum compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству круглого сортового проката. Прокат изготавливают из легированной стали, содержащей, мас.%: углерод 0,42-0,50, марганец 0,50-0,80, кремний 0,17-0,37, хром 1,20-1,50, молибден 0,50-0,80, ванадий 0,30-0,50, никель 3,70-4,20, алюминий 0,020-0,050, железо и неизбежные примеси - остальное. В качестве примесей сталь содержит, мас.%: фосфор не более 0,025, сера не более 0,025, медь не более 0,30. Прокат имеет твердость не более 241 НВ, макроструктуру по центральной пористости, точечной неоднородности, ликвационному квадрату по каждому виду максимально 2 балла, подусадочной ликвации 1 балл, обезуглероженный слой не более 1,5% от диаметра, подкорковые пузыри и межкристаллитные трещины не допускаются. Достигаемый технический результат: возможность производства из легированной стали круглого сортового термически обработанного горячекатаного проката больших диаметров (свыше 200 мм) с характеристиками макроструктуры, соответствующими высоколегированной стали. 1 пр.
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству круглого сортового проката.
Известен круглый сортовой прокат, горячекатаный, с заданными параметрами структуры и механических свойств, изготовленный из легированной стали, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,42-0,50, марганец 0,50-0,80, кремний 0,17-0,37, сера 0,020-0,040, фосфор 0,001-0,030, алюминий 0,03-0,05, кальций 0,001-0,010, кислород 0,001-0,015, хром не более 0,25, никель не более до 0,025, медь не более 0,25, молибден не более 0,10, мышьяк не более 0,08, азот - не более 0,015, железо и неизбежные примеси - остальное, при этом соотношение содержания кислорода и кальция, а также кальция и серы определяются по следующим зависимостям: кислород/кальций = 1÷4,5 и кальций/сера ≥ 0,065.
Диаметр проката составляет от 10 до 30 мм. Неметаллические включения сульфидов имеют двухслойную структуру - сульфид с оксидной оболочкой, кривизна прутков - не более 1,0 мм/м.
Прокат имеет пластинчатую феррито-перлитовую структуру, размер действительного зерна - 5-8 баллов, имеет обезуглероженный слой не более 1,5% от диаметра, твердость заготовки 229-255, временное сопротивление разрыву не менее 640 МПа, относительное удлинение не менее 6%, относительное сужение не менее 30%. (РФ, патент №2283875, C21D 8/06, C22C 38/44, 20.09.2006).
Наиболее близкий к заявляемому - круглый сортовой прокат, горячекатаный, с заданными параметрами структуры и механических свойств, изготовленный из легированной стали, состав которой описан в способе производства прутка из среднеуглеродистой стали, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,42-0,50, марганец 0,50-0,80, кремний 0,17-0,37, сера 0,020-0,040, фосфор 0,001-0,030, алюминий 0,03-0,05, кальций 0,001-0,010, кислород 0,001-0,015, хром не более 0,25%, никель до 0,25%, медь не более 0,25%, молибден не более 0,10%, мышьяк не более 0,08%, азот - не более 0,015%. Железо и неизбежные примеси - остальное, при этом соотношение содержания кислорода и кальция, а также кальция и серы определяются по следующим зависимостям: кислород/кальций = 1÷4,5 и кальций/сера ≥ 0,065.
В результате горячей прокатки и последующей горячей калибровки со степенью деформации 25% получили сортовой прокат диаметром 22,5 мм, длиной 5900 мм, кривизна прутков не более 0,7 мм/м. Структура пластинчатого перлита, обезуглероженный слой глубиной 0,05 мм, балл действительного зерна - 7, твердость заготовки 229-241 НВ, временное сопротивление разрыву 680 МПа, относительное удлинение 9%, относительное сужение 42% (РФ, патент №2285053, C21D 8/06, C22C 38/12, C21C 5/04, 10.01.2006).
Недостаток выявленных в процессе патентного поиска известных технических решений заключается в том, что они позволяют изготовить круглый сортовой прокат, горячекатаный, с заданными параметрами структуры и величиной твердости, только небольших диаметров, а именно: до 30 мм. Кроме того, ограничение нижнего предела твердости проката (229 НВ) не позволяет получить более мягкую сталь, что снижает ее характеристики резания.
Заявленное изобретение решает задачу создания круглого сортового проката, горячекатаного, осуществление которого обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в возможности производства круглого сортового термически обработанного горячекатаного проката больших диаметров (свыше 200 мм), причем из высоколегированной стали, с характеристиками макроструктуры, соответствующими высоколегированной стали, а также в снижении твердости проката за счет возможности снятии ограничения по нижнему пределу твердости.
Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в заявленном круглом сортовом прокате, горячекатаном, с заданными параметрами структуры и твердости новым является то, что он изготовлен из легированной стали, содержащей углерод, марганец, кремний, хром, молибден, ванадий, никель, железо и неизбежные примеси, при следующих соотношениях компонентов, мас.%: углерод 0,42-0,50; марганец 0,50-0,80; кремний 0,17-0,37; хром 1,20-1,50; молибден 0,50-0,80; ванадий 0,30-0,50; никель 3,70-4,20; алюминий 0,020-0,050; железо и неизбежные примеси - остальное, при этом в качестве примесей сталь содержит массовую долю элементов, %: фосфор не более 0,025, сера не более 0,025, медь не более 0,30, прокат имеет твердость - не более 241 НВ, макроструктура проката (максимальные значения): центральная пористость 2 балла, точечная неоднородность 2 балла, ликвационный квадрат 2 балла, подусадочная ликвация 1 балл, обезуглероженный слой не более 1,5% от диаметра, подкорковые пузыри и межкристаллитные трещины не допускаются.
Заявленный технический результат достигается следующим образом.
Качественное изменение свойств заявленной легированной стали, обеспечивающих достижение заявленного технического результата, заключающегося в возможности производства круглого сортового термически обработанного горячекатаного проката больших диаметров (свыше 200 мм), причем из высоколегированной стали, с характеристиками макроструктуры, соответствующими высоколегированной стали, а также в снижении твердости проката за счет возможности снятии ограничения по нижнему пределу твердости, достигается за счет дополнительного введения в состав стали легирующего элемента ванадия и предложенного количественного содержании легирующих элементов никеля, хрома, молибдена и ванадия, а также за счет корректировки общего качественного и количественного состава стали. Приведенные сочетания легирующих элементов: никеля, хрома, молибдена и ванадия, а также качественный и количественный состав всех компонентов стали, из которой изготавливают заявленный прокат, позволяют получить благоприятную макроструктуру проката с характеристиками, соответствующими высоколегированной стали, при твердости проката не более 241 НВ, что повышает мягкость стали и улучшает характеристики резания. Кроме того, обеспечивается возможность производства круглого сортового термически обработанного горячекатаного проката больших диаметров (свыше 200 мм) с соответствующим характеристиками макроструктуры и твердости. В итоге повышается комплекс потребительских свойств проката.
Качественный и количественный состав стали в заявленном круглом сортовом прокате обусловлен следующим.
Железо является основным компонентом стали.
Углерод упрочняет сталь. Углерод вводят в композицию заявленной стали с целью обеспечения заданного уровня ее прочности и твердости.
При этом углерод участвует в протекании двух процессов. Первый процесс - это образование графитовых включений в структуре стали, второй - образование частиц карбидной фазы в металлической матрице. При содержании углерода менее 0,42% образуется недостаточное количество как свободного углерода, так и карбидов, что приводит к повышенному износу изделий в процессе эксплуатации и снижению прочностных свойств материала. При содержании углерода более 0,50% происходит выделение избыточного количества частиц карбидной фазы неблагоприятной формы, что приводит к снижению пластических свойств стали.
Кремний относится к ферритообразующим элементам. Кремний способствует выделению углерода в свободном виде в соответствии со стабильной системой железо-углерод, что значительно повышает показатели износостойкости сплава. Количественное содержание кремния в составе стали соответствует количественному содержанию углерода. Для количественного содержания углерода в заявленной стали кремний в количестве менее 0,17% не оказывает значительного влияния на процесс графитизации, вследствие чего углерод находится в связанном состоянии, что приводит к ухудшению твердости стали, к значительному износу изделий при эксплуатации в условиях интенсивного трения. При содержании кремния более 0,37% в структуре стали наблюдается повышенное количество крупных включений графита неблагоприятной формы, что также отрицательно сказывается на характеристиках твердости, ухудшает прочностные и пластические свойства материала.
Марганец, молибден и хром используют, с одной стороны, как упрочнители твердого раствора, с другой стороны, как элементы, повышающие устойчивость переохлажденного аустенита стали. В заявленном составе стали марганец и молибден взяты в равных количественных пределах: (0,5-0,8%) марганец, (0,5-0,8%) молибден, что обеспечивает требуемое сочетание прочностных и вязких свойств в совокупности с усилением влияния молибдена на устойчивость переохлажденного аустенита. Марганец, растворяясь в металлической основе, повышает твердость, стабилизирует перлит. При содержании марганца менее 0,5% в структуре стали наблюдается присутствие включений феррита, что приводит к снижению твердости и износостойкости сплава. При содержании марганца более 0,8% происходит снижение пластических свойств стали вследствие локального пересыщения ферритной составляющей перлита марганцем.
Молибден эффективен в отношении повышения прочности, и в состав стали с этой целью вводится по мере необходимости. В заявленном изобретении молибден оказывает существенное влияние на формирование однородной структуры стали. Молибден в присутствии хрома образует карбид (Мо, Fe)23С6. Наличие молибдена в заявленных пределах (0,50-0,80%) повышает прокаливаемость стали, что позволяет получать равномерную и мелкозернистую структуру, увеличивает сопротивление стали ползучести, тормозит процесс роста и коагуляции карбидов. При содержании молибдена в стали менее 0,50% снижается количество образующихся соединений, структура стали отличается неоднородностью, что приводит к снижению прочностных и пластических свойств материала. При содержании более 0,80% образуется избыточное количество соединений молибдена, что ведет к снижению пластических свойств стали.
Хром представляет собой эффективный легирующий элемент, повышающий коррозионную стойкость к газообразному диоксиду углерода, наиболее дешевый элемент, повышает твердость и прочность при незначительном уменьшении пластичности. Хром при заявленном содержании в стали в количестве 1,2-1,5% полностью растворяется в цементите, образуя сложные карбиды типа (Fe, Cr)3С, способствует получению высокой и равномерной твердости, износостойкой поверхности. При содержании хрома менее 1,2% снижается твердость и износостойкость стали. При содержании более 1,5% карбиды укрупняются, увеличивается их количество, что приводит к снижению пластических свойств стали.
В совокупности: верхний уровень содержания марганца - 0,80%, молибдена - 0,80% и хрома - 1,50% - определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали при сохранении выполнения требований к твердости, а нижний уровень содержания марганца - 0,50%, молибдена - 0,50% и хрома - 1,20% соответственно, определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня прочности данной стали.
Ванадий в количестве 0,30-0,50% вводят в композицию данной стали с целью обеспечения мелкодисперсной, однородной зеренной структуры. Ванадий измельчает зерно микроструктуры и одновременно повышает твердость и прочность стали. Ванадий характеризуется отсутствием р-электронов и наличием незаполненных d-орбиталей ядра атома, следствием чего является понижение термодинамической активности углерода при вводе ванадия в расплав. Это приводит к процессу образования высокодисперсных соединений ванадия (карбидов, нитридов, карбонитридов), имеющих округлую форму, которые, равномерно распределяясь по границам зерен, измельчают и упрочняют их, тем самым повышая прочностные и пластические свойства стали, не вызывая при этом появления напряжений.
При содержании ванадия менее 0,30% снижается количество образующихся соединений, процесс измельчения зерна не происходит в полном объеме, в результате чего происходит снижение комплекса механических свойств. При содержании ванадия более 0,50% образуется избыточное количество соединений ванадия, что ведет к снижению пластических свойств стали. В результате верхняя граница содержания ванадия - 0,50% - обусловлена необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижняя - соответственно 0,30% - обеспечением требуемого уровня прочности данной стали.
Кроме того, ванадий управляет процессами в нижней части аустенитной области: определяет склонность к росту зерна аустенита, стабилизирует структуру при термомеханической обработке, повышает температуру рекристаллизации и, как следствие, влияет на характер γ-α-превращения.
Никель в заданных пределах (3,7%-4,2%) влияет на характеристики прочности стали, твердости, уменьшает склонность к хрупкому разрушению, увеличивает дисперсность карбидов, повышает сопротивление стали окислению при нагреве и ее прочность при высоких температурах. Кроме того, никель также нейтрализует вредные влияния со стороны, которые заключаются в возможности меди, входящей в состав заявленной стали в виде примесей, образования трещин на поверхности во время горячей прокатки.
Присутствие никеля в составе стали в количестве 3,70% положительно сказывается на уровне вязкости стали и прочностных характеристиках. Ограничение по верхнему уровню содержания никеля в стали - 4,20% обусловлено получением мартенситной структуры при закалке стали (так как никель является аустенитизатором). При содержании никеля более 4,20% дальнейшего благоприятного воздействия на улучшение прочности стали не происходит.
Алюминий является раскисляющим и модифицирующим элементом. Кроме того, он связывает азот в нитриды. При содержании алюминия менее 0,020% его воздействие проявляется слабо. Увеличение содержания алюминия выше 0,050% приводит к разнозернистости микроструктуры стали.
Медь (не более 0,30%) входит в состав стали в качестве примеси и в заданных пределах обеспечивает повышение механических свойств и износостойкости в условиях высоких температур и теплосмен. Нижний предел не определен, так как обусловлен вопросами технологичности производства
Сера входит в состав стали в качестве примеси. Сера глобулизирует сульфидные включения и участвует в формировании уровня прочности и пластичности стали. Верхний предел (0,025%) обусловлен необходимостью получения заданного уровня пластичности и вязкости стали, а нижний предел не определен, так как обусловлен вопросами технологичности производства.
Фосфор входит в заявленный состав стали в виде примеси и определяет уровень пластичности стали и ее склонность к обратимой отпускной хрупкости. Содержание фосфора в заявленном составе стали не более 0,025% оказывает положительное влияние на получение заданного уровня прочности, пластичности и отпускной хрупкости стали. Нижний предел не определен, так как обусловлен вопросами технологичности производства.
В результате проведения опытных плавок и последующей горячей прокатки получали сортовой прокат диаметром свыше 200 мм с характеристиками макроструктуры, соответствующими высоколегированной стали, а именно (максимальные значения): центральная пористость 2 балла, точечная неоднородность 2 балла, ликвационный квадрат 2 балла, подусадочная ликвация 1 балл, обезуглероженный слой не более 1,5% от диаметра, подкорковые пузыри и межкристаллитные трещины отсутствовали, при твердости проката - не более 241 НВ.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления заявленного изобретения с получением заявленного технического результата, приведены в примере.
Пример осуществления изобретения.
Опытную выплавку исследуемой стали с хим. составом, мас.%: C=0,42; Mn=0,58; Si=0,24; Cr=1,37; Ni=3,93; Mo=0,51; V=0,31; Cu=0,19; Р=0,013; S=0,010; произвели в 10-тонной дуговой сталеплавильной печи (ДСП-10).
Получение стали требуемого состава осуществлялось на печи ДСП-10 в несколько этапов:
- завалка шихты;
- плавление шихты;
- окислительный период;
- рафинировочный период;
- выпуск в ковш;
- разливка в изложницы.
Основными материалами для выплавки стали являются чугун передельный по ГОСТ 805-95 и стальной лом. Никель присаживают в завалку. Молибден вводится в конце окислительного периода. Раскисление осуществляется кремнием. Хром, марганец, кремний, ванадий присаживают в рафинировочный период, также в рафинировочный период производится корректировка молибдена. Удаление фосфора производится в окислительный период (скачивание шлака), сера удаляется в рафинировочный период наводкой «белого» шлака. Требуемого содержания углерода добиваются окислением углерода шихты и добавлением углеродсодержащих материалов. Окончательное раскисление металла алюминием производится в ковше. Температура металла перед выпуском 1585°C-1605°C. Разливка производится в изложницы сифонным способом. После полной кристаллизации слиток извлекается из изложницы, подогревается до температуры прокатки (1130±40°С) в нагревательных колодцах и прокатывается на крупносортном стане линейного типа.
В результате горячей прокатки получили сортовой прокат диаметром 200 мм, длиной 5000 мм. Для предупреждения образования флокенов после горячей пластической деформации прокат охлаждался медленно в термосах замедленного охлаждения. Это дает возможность водороду удалиться из стали.
Для получения требуемой твердости металл отжигался в печах камерного типа: нагрев до температуры 660°С, выдержка при этой температуре 12 часов, охлаждение с печью по 30°С/ч до 500°С, дальнейшее охлаждение на воздухе.
Твердость полученного проката диаметром 200 мм из заявленной стали составляет 197 НВ (диаметр отпечатка 4,3 мм), в то время как по прототипу для диаметра проката 22,9 мм нижняя граница твердости заготовки составляет 229 НВ (диаметр отпечатка 4,0 мм) примерно при той же длине (5900 мм).
При этом макроструктура полученного проката из заявленной стали удовлетворительная и соответствует высоколегированной стали: центральная пористость - 1 балл, точечная неоднородность - 1 балл, ликвационный квадрат - 0 балл, подусадочная ликвация - 0 балл, общая пятнистая ликвация, краевая пятнистая ликвация, подкорковые пузыри, межкристаллитные трещины - не обнаружены. Металл нерадиоактивный. В изломе флокенов не обнаружено.
Как следует из результатов плавки, полученный сортовой прокат имеет характеристики макроструктуры, соответствующие высоколегированной стали, а после термообработки имеет твердость не более 241 НВ, обеспечивающую повышенные характеристики резания. Кроме того, производство проката из заявленной стали позволяет получить круглый сортовой термически обработанный горячекатаный прокат больших диаметров, а именно: свыше 200 мм, с вышеуказанными характеристиками. В результате повышается комплекс потребительских свойств проката.
Claims (1)
- Круглый сортовой прокат, горячекатаный из легированной стали, имеющий заданные параметры макроструктуры и твердости, отличающийся тем, что он изготовлен из стали, содержащей следующее соотношение компонентов, мас.%:
углерод 0,42-0,50 марганец 0,50-0,80 кремний 0,17-0,37 хром 1,20-1,50 молибден 0,50-0,80 ванадий 0,30-0,50 никель 3,70-4,20 алюминий 0,020-0,050 железо и неизбежные примеси остальное,
в качестве неизбежных примесей сталь содержит, мас.%:
фосфор не более 0,025 сера не более 0,025 медь не более 0,30,
при этом он имеет твердость не более 241 НВ, макроструктуру по центральной пористости, точечной неоднородности, ликвационному квадрату по каждому виду максимально 2 балла, подусадочной ликвации 1 балл, обезуглероженный слой не более 1,5% от диаметра при отсутствии подкорковых пузырей и межкристаллитных трещин.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011145216/02A RU2469105C1 (ru) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | Круглый сортовой прокат, горячекатаный |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011145216/02A RU2469105C1 (ru) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | Круглый сортовой прокат, горячекатаный |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2469105C1 true RU2469105C1 (ru) | 2012-12-10 |
Family
ID=49255738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011145216/02A RU2469105C1 (ru) | 2011-11-07 | 2011-11-07 | Круглый сортовой прокат, горячекатаный |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2469105C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55107727A (en) * | 1979-02-15 | 1980-08-19 | Nippon Steel Corp | Production of tough bar steel material of less anisotropy |
| JPS59100216A (ja) * | 1982-11-29 | 1984-06-09 | Kawasaki Steel Corp | 冷鍛用および切削構造用合金鋼の製造方法 |
| EP1199375A1 (en) * | 2000-03-24 | 2002-04-24 | Kawasaki Steel Corporation | Non-refined steel being reduced in anisotropy of material and excellent in strength, toughness and machinability |
| RU2262539C1 (ru) * | 2003-12-26 | 2005-10-20 | Общество с ограниченной отвественностью "Интелмет НТ" | Сортовой прокат круглый из легированной стали для холодной объемной штамповки сложнопрофильных высокопрочных крепежных деталей |
| RU2338793C2 (ru) * | 2006-09-19 | 2008-11-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Сортовой прокат из среднелегированной стали для холодной объемной штамповки |
| RU2355785C2 (ru) * | 2006-09-19 | 2009-05-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Сортовой прокат из борсодержащей стали повышенной прокаливаемости |
-
2011
- 2011-11-07 RU RU2011145216/02A patent/RU2469105C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55107727A (en) * | 1979-02-15 | 1980-08-19 | Nippon Steel Corp | Production of tough bar steel material of less anisotropy |
| JPS59100216A (ja) * | 1982-11-29 | 1984-06-09 | Kawasaki Steel Corp | 冷鍛用および切削構造用合金鋼の製造方法 |
| EP1199375A1 (en) * | 2000-03-24 | 2002-04-24 | Kawasaki Steel Corporation | Non-refined steel being reduced in anisotropy of material and excellent in strength, toughness and machinability |
| RU2262539C1 (ru) * | 2003-12-26 | 2005-10-20 | Общество с ограниченной отвественностью "Интелмет НТ" | Сортовой прокат круглый из легированной стали для холодной объемной штамповки сложнопрофильных высокопрочных крепежных деталей |
| RU2338793C2 (ru) * | 2006-09-19 | 2008-11-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Сортовой прокат из среднелегированной стали для холодной объемной штамповки |
| RU2355785C2 (ru) * | 2006-09-19 | 2009-05-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Сортовой прокат из борсодержащей стали повышенной прокаливаемости |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11180820B1 (en) | Hot-work die steel and a preparation method thereof | |
| JP6366326B2 (ja) | 高靱性熱間工具鋼およびその製造方法 | |
| CN105525226A (zh) | 一种马氏体不锈钢盘条及其制造方法 | |
| JP6160611B2 (ja) | 金型用鋼材の製造方法、金型用鋼材、金型用プリハードン素材の製造方法、および金型用プリハードン素材 | |
| US11959158B2 (en) | Hot-work die steel with high toughness at low temperatures and high strength at high temperatures and high hardenability and preparation method thereof | |
| CN111500928A (zh) | 一种低温高韧高温高强及高淬透性热模钢及制备技术 | |
| WO2016063224A1 (en) | An ultra-high strength thermo-mechanically processed steel | |
| CN115261734A (zh) | 一种工程机械用高均质非调质钢及生产方法 | |
| JPH08127845A (ja) | 黒鉛鋼及びその製品と製造方法 | |
| CN107881417B (zh) | 一种低屈强比马氏体-铁素体-奥氏体复相耐磨钢板及其制造方法 | |
| CN107130172B (zh) | 布氏硬度400hbw级整体硬化型高韧性易焊接特厚耐磨钢板及其制造方法 | |
| RU2249626C1 (ru) | Сортовой прокат, круглый, из среднеуглеродистой борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
| EP3168319B1 (en) | Microalloyed steel for heat-forming high-resistance and high-yield-strength parts | |
| RU2249624C1 (ru) | Сортовой прокат, круглый, из низколегированной стали для холодной объемной штамповки высокопрочных сложнопрофильных крепежных деталей | |
| Bedolla-Jacuinde et al. | The role of chromium during austempering of ductile iron | |
| CN105568158A (zh) | 一种无铬镍的耐冲击轴承钢及其制造方法 | |
| WO2024260333A1 (zh) | 一种高强韧高淬透性齿轴用钢及其制造方法 | |
| RU2469106C1 (ru) | Круглый сортовой прокат из борсодержащей стали повышенной прокаливаемости | |
| RU2469105C1 (ru) | Круглый сортовой прокат, горячекатаный | |
| RU2250268C1 (ru) | Способ получения отливок из половинчатого чугуна с аустенитно-бейнитной структурой | |
| RU2249629C1 (ru) | Сортовой прокат, круглый, из среднеуглеродистой высокопластичной стали для холодной объемной штамповки сложнопрофильных крепежных деталей особо сложной формы | |
| CN104087846B (zh) | 一种高碳硅硼奥贝耐磨铸钢及其制备方法 | |
| CN118668127A (zh) | 一种高强韧高纯净冷冲模具钢及其制备方法 | |
| JP2015017285A (ja) | 焼入れ性および加工性に優れる高炭素熱延鋼板およびその製造方法 | |
| RU2695719C1 (ru) | Способ изготовления арматурной стали |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151108 |