SU1154368A1 - Сталь дл отливок - Google Patents

Abstract

1. СТАЛЬ ДЛЯ ОТЛИВОК, содержаща  углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, титан, молибден , медь, алюминий, бор, азот и железо , отличающа с  тем. что, с целью повышени  ударной в зкости и усталостной прочности, снижени  порога хладноломкости и чувствительности к концентраторам напр жений , она дополнительно содержит барий при следующем соотношении компонентов , мас.%:. Углерод 0,05 - 0,2 Кремний 0,3 - 0,6 Марганец 0,8 - 1,8 0,3 Хром 0,05 1,3 Никель 0,5 0,01 - 0,1 Ванадий 0,005-0,03 Титан 0,01 - 0,12 Молибден 0,03 - 0,3 Медь 0,01 - 0,06 Алюминий (Л 0,002- 0,005 Бор с: 0,004- 0,018 Азот 0,001-0,008 Барий Остальное Железо 1, о т л и ч а2 . Сталь по п. тем, что величина отною щ а   с   шени  концентрации ванади  и титана ел к концентрации бари  находитс  в . пределах . 4 00 О) 00

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к составам низколегированных сталей, предназначенных дл  литых деталей машин, эксплу атируемых в климатических услови х районов Крайнего Севера и Сибири. Известна малоуглеродиста  стапьр состава, мас.%:

Углерод0,05 - 0,10

Кремний 0,15 - 0,35 Марганец 1,5 - О, О Никель0,8-1,2

Хром0,2 - 0,6

Азот0,002 - 0,030

РЗМ0,005 - 0,030

Цирконий 0,001 - 0,040 Алюминий 0,01 -.0,06 Молибден 0,01 - 0,3 Ванадий 0,02 - 0,20 Титан . 0,005 - 0,10 Кальций 0,001 - 0,080 Медь0,2 .- 0,5

ЖелезоОстальное

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым свойствам  вл етс  сталь Zj дл  отливок состава , мас.:

Углерод0,08 - 0,3

Марганец 0,50 - 2,5 Кремний0,02 - 0,6

Хром0,01 - 1,0

Никель0,1 - 1,0

Молибден 0,05 - 1,0 Ниобий0,20

Ванадий0,005 - 0,3

Титан0,12

Цирконий0,20

Алюминий остаточньй0 ,15

Азот0,045

Нитрвд алюмини  0,03 - 0,12 Бор0,0005- 0,01

Медь0,05 - 1,0

ЖелезоОстальное

Известные стали по механическим и служебным свойствам удовлетвор ют требовани м, предъ вл емъ1м к стал м дл  литых деталей машИн. Однако в экстремальных услови х эксплуатации сталь имеет недостаточный уровень сопротивлени  хрупкому и в зкому разрушени м усталости.

Цель изобретени  - повышение ударной в зкости и усталостной прочности , снижение порога хладколом- кости и чувствительности к концентраторам напр жений.

Указанна  цель достигаетс  тем, что сталь дл  отливок, содержаща  углерод, марганец, кремний, хром, никель, ванадий, титан, молибден, медь, алюминий, бор, азот и железо, дополнительно содержит барий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод0,05 - 0,20

Хром0,05 - 0,3

Кремний0,2 - 0,6

Марганец 0,8 - 1,8 Никель0,3 -1,5

Ванадий 0,1 - 0,10 Титан0,005 - 0,03

Молибден 0,01 - 0,12 Медь0,03 - 0,30

Алюминий 0,01 - 0,06 Бор0,002 - 0,005

Азот0,004 - 0,018

Барий0,001 - 0,008

ЖелезоОстальное

Кроме того, величина отношени  концентрации ванади  и титана к концентрации бари  находитс  в пределах 10-60.

Введение в сталь бари  в указанных пределах (0,001-0,008%) предотвращает образование вредного сульфида титана, в большей степени обесцечивает глобул ризацию и удаление (за счет интенсивного барботажа) неметаллических включений, так как увеличение развеса слитков увеличивает загр зненность стали, обуславливает образование более мелких-глобулей , ведет к замене остроугольных сульфидов на более мелкие, располагающиес  в теле зерна, что приводит к повышению работы зарождени  трещины. После присадки бари  содержание кислорода и водорода в стали снижаетс  примерно в 1,5 раза, содержание же азота практически не мен етс .

Адсорбиру сь на межкристаллитных границах, барий устран ет возмож ность образовани  на них охрупчивающих- фаз, способству  возрастанию

количества и дисперсности упрочн ющих составл ющих в объеме кристаллитов. При адсорбировании бари  на границах высокоуглеродистых карбонитридов, образующихс  при распаде твердого

раствора в толще кристаллов, возникает тонкий.адсорбционный слой бари , который оказывает барьерное действие на дальнейший рост частиц второй фазы и тем самым повышает степень дисперсности образутацихс  карб нитридов ванади  и титана. Значительно снижа  в стали содер жание кислорода, серы и водорода, барий предотвращает св зывание бора в устойчивые соединени , которые охрупчивают сталь. Таким образом, весь введенный бор находитс  в твер дом растворе, существенно повьша  прокаливаемость.стали, что делает возможным снижение верхних пределов содержани  углерода, марганца, моли де,на и хрома без ущерба дл  прокали ваемости. Содержание бари  ниже нижнего предела () малоэффективно, так как недостаточно дл  возникновени  конкуренции легирующих элементов, а содержание бари  выше верхнего (0,008%) может привести к загр знению матрицы оксидами и сульфидами, что снижает хладостойкость стали. Предложенное соотношение содержани  титана и ванади  к барию (10 60 )  вл етс  оптимальным, так как дальнейшее увеличение величины отношени  приводит к понижению в зких характеристик, а понижение величины отношени  - к загр знению матрицы. Стали выплавл ют в 400-килограммовой индукционной печи с основной футеровкой. Легирующие элементы ввод тс  в печь в виде ферросплавов. Окончательное раскисление металла про извод т в ковше алюминием из расчета 0,8 - 1,0 кг/т. Алюмобарий в жест ны конвертах ввод т на штанге в ковш при заполнении его металлом на одну треть. Химический состав исследуемых сталей приведен в табл. 1. Металл разливают пофракционно на трефовидные пробы весом 18 кг. Трефо видные пробы разрезают, подвергают термической обработке по режиму: 84 аустенитизаци  в течение 2 ч при 930°С, закалка от этой температуры в воду с последующим отпуском при в течение 2ч. Механический свойства при раст жении определ ют на машине ЦД-10 на образцах j 5 мм п тикратной длины. Ударную в зкость (KCV) - на образцах с надрезом (тип I) и образцах с усталостной трещиной (КСТ) размером 10x11x55 с глубиной надреза 1,5 мм и глубиной трещины 1,5 мм. Чувствительность стали к концентраторам напр жений оценивают по велиKCV - КСТ чине ПРОЧНОСТЬ и пластичность на раст жение определ ют на машине ИМ-4Р с посто нной скоростью деформации (0,013 мм/с) в холодильной камере. При испытании на раст жение используют образцы 5 мм дес тикратной длины. Предел усталости определ ют при чистом изгибе с вращением на образцах диаметром 17 мм. Испытани  провод т на машине МУИ-6000 на базе 10 циклов нагружени . Результаты механических испытаний стали приведены в табл. 2 и 3. Из приведенных данных видно, что предложенна  сталь имеет более высокие показатели ударной в зкости, предела усталости, обладает пониженными склонностью к хрупким разрушени м и чувствительностью к концентраторам напр жений по сравнению с известной сталью. Использование предложенной стали за счет повышени  ее надежности, механических и динамических характеристик по сравнению со сталью 20ХГСФЛ дл  деталей ковша шагамщих экскаваторов позволит увеличить срок службы литых деталей с 2,3 до 4 лет.

Таблица 1

Таблица 2

Claims (1)

1. СТАЛЬ ДЛЯ ОТЛИВОК, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, титан, молибден, медь, алюминий, бор, азот и железо, отличающаяся тем,

что, с целью повышения ударной вяз- кости и усталостной прочности, сни- жения порога хладколомкости и чувст- вительности к концентраторам напря- жении, она дополнительно содержит барий при следующем соотношении ком- понентов, мас.%: Углерод 0,05 - 0,2 Кремний 0,3 - 0,6 Марганец 0,8 - 1,8 Хром 0,05 - 0,3 - Никель 0,5 - 1,5 Ванадий 0,01 - 0,1 Титан 0,005 - 0,03 Молибден 0,01 - 0,12 Медь 0,03 - 0,3 Алюминий 0,01 - 0,06 Бор 0,002- 0,005 VJ •Азот 0,004- 0,018 CZ Барий 0,001-0,008 Железо Остальное 2. Сталь по п. 1, о т л и ч а- ю щ а яся тем, что величина отно- шения концентрации ванадия и титана м к концентрации бария находится в сл пределах 10-60. ф* со о □0 >