FI89510C

FI89510C - STABILIZER FORMING

Info

Publication number: FI89510C
Application number: FI904567A
Authority: FI
Inventors: Vladimir Ivanovitsch Volodin; Ksenija Petrovna Kamyshina; Jevgenija Aleksandrovn Ivanova; Georgij Aleksandrovits Zarubin; Matti Hakala; Paavo Tennilae; Reijo Katila
Original assignee: Lokomo Oy
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1993-10-11
Also published as: SE9002971D0; SE9002971L; DE4029713A1; CH682548A5; SU1703711A1; FI89510B; FI904567A0

Description

8 9 5108 9 510

Teräs muotovaluia vartenSteel for die casting

Keksintö kuuluu roetalliseosmetallurgian alaan ja koskee erikoislujia valuteräksiä, joita käytetään erityisesti alhaisissa lämpötiloissa (-40 °C:een asti) ja 5 varsinkin merellä toimivien koneitten ja rakenteitten raskaitten ja raskaastikuormitettujen osien valmistamiseen.The invention belongs to the field of ro-alloy metallurgy and relates to high-strength cast steels which are used in particular for the production of heavy and heavily loaded parts of machines and structures operating at low temperatures (up to -40 ° C) and especially at sea.

Edellä mainituissa sovellutuksissa käytetään yleisesti erikoislujia teräksiä. On yleisesti tunnettua, 10 että teräksen lujuuden kasvaessa sen plastisuus ja sit keys huononevat. Materiaalin riittämätöntä lujuutta voidaan jossakin määrin kompensoida osan massaa lisäämällä, mutta riittämättömän sitkeyden kompensointi tällä tavoin ei ole mahdollista. Seinämäpaksuuden kasvaessa 15 suurenee myös materiaalin paksuusteki-jä, mistä yleensä seuraa iskusitkeyden aleneminen sekä haurasmurtumavas-tuksen pieneneminen. Haurasmurtuma saattaa tapahtua äkkiarvaamatta jännitystason ollessa oleellisesti materiaalin myötölujuutta pienempi. Siksi on erittäin tärke-20 ää valita oikea materiaali raskaasti kuormitettuihin, paksuseinäisiin, massiivisiin valuosiin, joiden seinämä-paksuus saattaa olla jopa 200 mm, koska tällaisen kriittisen osan murtuminen saattaa johtaa koko rakenteen tuhoutumiseen. Tällaisia kriittisiä osia ovat erityises-25 ti jack-up -tyyppisten öljynporauslauttojen jalkojen ristikkorakenteiden liitoselementit (nodes, tubular joints), kun lauttoja käytetään voimakkaissa tuuli- ja aaltokuormituksissa matalissa lämpötiloissa (aina -40 °C:een asti) ja lautan jalat liitoselementteineen ovat 30 kosketuksissa meriveden kanssa.High strength steels are commonly used in the above applications. It is well known 10 that as the strength of a steel increases, its plasticity and sit keys deteriorate. Insufficient strength of the material can be compensated to some extent by increasing the mass of the part, but it is not possible to compensate for insufficient toughness in this way. As the wall thickness increases, the material thickness factor also increases, which generally results in a decrease in impact toughness as well as a decrease in brittle fracture resistance. A brittle fracture can occur unexpectedly when the stress level is substantially lower than the yield strength of the material. Therefore, it is very important to choose the right material for heavily loaded, thick-walled, massive castings with a wall thickness of up to 200 mm, as the rupture of such a critical part can lead to the destruction of the whole structure. Such critical parts are the nodes, tubular joints of the legs of special-25 ti jack-up type oil rigs, when the rafts are used in strong wind and wave loads at low temperatures (up to -40 ° C) and the legs of the raft with their joints are 30 in contact with seawater.

Yleisesti tällaisten raskaasti kuormitettujen valujen, joihin käytössä kohdistuu suuria staattisia, dynaamisia ja syklisiä kuormituksia ja joita käytetään alle 0 °C:n lämpötiloissa, raaka-aineeksi valitaan hiili-mangaa- 35 ni- tai kromi-nikkeliseosteisia teräksiä.In general, carbon-manganese or chromium-nickel alloy steels are selected as the raw material for such heavy-duty castings, which are subjected to high static, dynamic and cyclic loads and are used at temperatures below 0 ° C.

Esimerkiksi Japanissa käytetään -18 °C:en lämpötiloihin saakka toimivien jack-up -tyyppisten lauttojen jaIkärakenteiden valettujen liitoselementtien raaka- 2 89510 aineena erikoislujaa kromi-nikkeli-molybdeeni-vanadiini-seosteista terästä STC-80, jonka kemiallinen seosainekoostumus painoprosentteina on:In Japan, for example, high-strength chromium-nickel-molybdenum-vanadium alloy steel STC-80 with a chemical alloy composition in weight percent of 2,89510 is used as the raw material for cast joints of jack-up-type rafts and age structures operating up to -18 ° C.

Hiili max. 0,18 % 5 Pii max. 0,4 %Carbon max. 0.18% 5 Silicon max. 0.4%

Mangaani max. 1,0 %Manganese max. 1.0%

Kupari max. 0,4 %Copper max. 0.4%

Nikkeli max. 2,5 %Nickel max. 2.5%

Kromi max. 0,6 % 10 Vanadiini max. 0,08 %Chrome max. 0.6% 10 Vanadium max. 0.08%

Fosfori max. 0,020 %Phosphorus max. 0.020%

Rikki max. 0,020 %Sulfur max. 0.020%

Teräksen STC-80 mekaaniset ominaisuudet 80 mm:n seinämäpaksuuksiin saakka ovat lämpökäsittelyn jälkeen: 15 Myötölujuus R02 min. 700 MPaThe mechanical properties of steel STC-80 up to wall thicknesses of 80 mm after heat treatment are: 15 Yield strength R02 min. 700 MPa

Murtolujuus Rb min. 800 MPaBreaking strength Rb min. 800 MPa

Murtovenymä A5 min. 15 %Elongation at break A5 min. 15%

Murtokurouma Z min. 35 %Fracture Z min. 35%

Iskusitkeys KCV min. 400 kJ/m2Impact resistance KCV min. 400 kJ / m2

20 lämpötilassa -50 °C20 at -50 ° C

(Journal of Petroleum Technology 1980).(Journal of Petroleum Technology 1980).

Ranskalainen yhtymä CFEM käyttää jack-up -tyyppisten lauttojen ohutseinäisiin valuosiin erikoislujaa terästä 18CN10-M, jonka kemiallinen koostumus on seuraava paino-25 prosentteina:The French group CFEM uses high-strength steel 18CN10-M for the thin-walled castings of jack-up rafts, the chemical composition of which is as follows in weight 25%:

Hiili max. 0,20 %Carbon max. 0.20%

Mangaani max. 1,0 %Manganese max. 1.0%

Pii max. 0,6 %Pii max. 0.6%

Nikkeli 2,3 ... 2,7 % 30 Kromi 0,8 ... 1,2 %Nickel 2.3 ... 2.7% 30 Chromium 0.8 ... 1.2%

Molybdeeni 0,3 ... 0,6 %Molybdenum 0.3 ... 0.6%

Teräkselle ilmoitetut mekaaniset ominaisuudet ovat: Myötölujuus Rq 2 min. 690 MPaThe mechanical properties stated for the steel are: Yield strength Rq 2 min. 690 MPa

Murtolujuus Re min. 790 MPa 35 Murtovenymä A5 min. 15 %Breaking strength Re min. 790 MPa 35 Elongation at break A5 min. 15%

Murtokurouma Z min. 35 %Fracture Z min. 35%

Iskusitkeys KCV min. 400 kJ/m2 i 3 'j 9 510Impact resistance KCV min. 400 kJ / m2 i 3 'j 9 510

lämpötilassa -40 °Cat -40 ° C

(CFEM:n esite).(CFEM brochure).

Neuvostoliitossa käytetään jack-up -tyyppisten lauttojen valettujen liitoselementtien materiaalina terästä 5 AB-1L, jonka kemiallinen koostumus painoprosentteina on seuraava:In the Soviet Union, steel 5 AB-1L is used as the material for the cast connection elements of jack-up rafts, the chemical composition of which is as follows by weight:

Hiili 0,09 ... 0,13 %Carbon 0.09 ... 0.13%

Pii 0,15 ... 0,30 %Silicon 0.15 ... 0.30%

Mangaani 1,5 ... 2,0 % 10 Molybdeeni 0,25 ... 0,35 %Manganese 1.5 ... 2.0% 10 Molybdenum 0.25 ... 0.35%

Kromi 0,40 ... 0,70 %Chromium 0.40 ... 0.70%

Nikkeli 4,0 ... 4,8 %Nickel 4.0 ... 4.8%

Kupari 1,5 ... 2,0 %Copper 1.5 ... 2.0%

Vanadiini 0,02 ./. 0,05 % 15 Cerium 0,010 ... 0,030 %Vanadium 0.02 ./. 0.05% 15 Cerium 0.010 ... 0.030%

Alumiini 0,010 ... 0,035 %Aluminum 0.010 ... 0.035%

Kalsium 0,005 ... 0,08 %Calcium 0.005 ... 0.08%

Rikki max. 0,012 %Sulfur max. 0.012%

Fosfori max. 0,012 % 20 Teräs läpikarkenee 200 mm:n ainepaksuuteen asti ja sen mekaaniset ominaisuudet ovat seuraavat:Phosphorus max. 0.012% 20 Steel hardens to a material thickness of 200 mm and has the following mechanical properties:

Myötölujuus RQ 2 min. 588 MPaYield strength RQ 2 min. 588 MPa

Murtovenymä Ag min. 15 %Elongation at break Ag min. 15%

Murtokurouma Z min. 50 % 25 Iskusitkeys KCV min. 500 kJ/m2Fracture Z min. 50% 25 Impact resistance KCV min. 500 kJ / m2

lämpötilassa -50 °Cat -50 ° C

(neuvostoliittolainen keksijäntodistus no 1137773, ruotsalainen patentti no 8404996.4 sekä suomalainen patentti no 73469).(Soviet inventor's certificate no. 1137773, Swedish patent no. 8404996.4 and Finnish patent no. 73469).

30 Edellä esitellyistä materiaaleista on teräksen STC-80 lujuus-sitkeysyhdistelmä riittävä pakkasolosuhteissa vain ainepaksuuteen 80 mm, ja teräksen 18CD10-M vain ainepaksuuteen 120 mm asti.30 Of the materials presented above, the strength-toughness combination of steel STC-80 is sufficient in frost conditions only for material thicknesses of 80 mm, and for steel 18CD10-M only for material thicknesses up to 120 mm.

Teräksen AB-1L ominaisuudet valuissa, joiden seinä-35 mänpaksuus on enintään 200 mm, takaavat materiaalin turvallisen käytön rakenteissa, jos käyttölämpötila ei alita -50 °C:a. Tämä seos sisältää hyvin runsaasti 4 ό9510 i nikkeliä, jota on niukasti saatavissa ja on kallista, mikä rajoittaa tämän teräksen käyttöä.The properties of steel AB-1L in castings with a wall-35 piston thickness of up to 200 mm guarantee the safe use of the material in structures if the operating temperature does not fall below -50 ° C. This alloy contains a very high content of 4 Δ9510 i nickel, which is scarce and expensive, which limits the use of this steel.

On tunnettua, että ilmauunissa sulatetut kromi-nikke-liseosteiset rakenneteräkset ovat taipuvaisia muodosta-5 maan vetyrepeämiä ja rakeiden välisiä halkeamia - "fla kes" ja "kalansilmät".It is known that chromium-Nikke-alloy structural steels melted in an air furnace tend to form-5 earth hydrogen cracks and intergranular cracks - "fla kes" and "fish eyes".

Edellä esitetyistä syistä johtuen mainittuja teräksiä ei voida käyttää vaativissa, raskaasti kuormitetuissa ja paksuseinäisissä - 200 mm:n paksuuteen asti - valuissa, 10 joita käytetään pakkasolosuhteissa ja jotka ovat koske tuksissa meriveden kanssa ankarissa tuuli- ja aaltokuor-mituksissa. Siksi on kehitetty uusi kylmänkestävä teräs, jolla on korkeat sitkeys- ja väsymiskestävyysarvot ja jolla ei ole herkkyyttä vetyhaurauteen.For the reasons set out above, said steels cannot be used in demanding, heavily loaded and thick-walled castings - up to a thickness of 200 mm - which are used in cold conditions and which are in contact with seawater under severe wind and wave loads. Therefore, a new cold-resistant steel with high toughness and fatigue resistance values and no sensitivity to hydrogen embrittlement has been developed.

15 On tunnettua, että teräksen pakkaskestävyys ei riipu yksinomaan seosaineitten määrästä, vaan myöskin teräksen sisältämien epäpuhtausaineitten määrästä, raekoosta sekä epämetallisten sulkeumien tyypistä ja luonteesta. Siksi pakkaskestävien terästen valmistuksen eräs tärkeimmistä 20 edellytyksistä on huolehtia, että haitallisten epäpuh tausaineitten (rikki ja fosfori) sekä kaasujen (vety, happi ja typpi) pitoisuudet ovat erittäin pienet. Teräksen puhdistus haitta-aineista suoritetaan uunissa sulakä-sittelyin ja/tai uunin ulkopuolella senkkakäsittelyin.15 It is known that the frost resistance of steel depends not only on the amount of alloying elements but also on the amount of impurities in the steel, the grain size and the type and nature of the non-metallic inclusions. Therefore, one of the 20 most important conditions for the production of frost-resistant steels is to ensure that the levels of harmful pollutants (sulfur and phosphorus) and gases (hydrogen, oxygen and nitrogen) are very low. The cleaning of the steel from contaminants is carried out in the furnace by melt treatment and / or outside the furnace by side treatment.

25 Kylmänkestävyyden saavuttaminen on valuteräksissä paljon vaikeampaa kuin muokattavissa teräksissä. Tämä johtuu siitä, että teräksen raerajoille erkautuvat oksidit (pii- ja alumiinioksidit) sekä muut vaikeastisu-lavat yhdisteet muodostavat pysyviä, ohuita, hauraita 30 kiteidenvälisiä kalvoja, joita pitkin murtumat etenevät varsin helposti. Kuumamuokkauksessa nämä kalvomaiset erkaumat murretaan ja ne muuttuvat erillisiksi sulkeumiksi, jotka ovat suhteellisen vaarattomia ja haurasta-vat metallia vain lievästi.25 Achieving cold resistance is much more difficult in cast steels than in malleable steels. This is because the oxides (silicon and alumina) that precipitate at the grain boundaries of the steel, as well as other difficult-to-use compounds, form permanent, thin, brittle intergranular films along which fractures propagate quite easily. In heat treatment, these film-like deposits are broken and become discrete inclusions that are relatively harmless and only slightly brittle to the metal.

35 Neuvostoliitossa käytetään laivanrakennuksessa ja uivissa porauslautoissa raskaastikuormitettujen osien valmistukseen terästä (keksijäntodistus no 1243386), joka 5 49510 on lähinnä kaikessa kirjallisuudessa kuvattua optimia ja jolla on seuraava kemiallinen koostumus painoprosentteina:35 In the Soviet Union, steel (inventor certificate No 1243386) is used in shipbuilding and floating rigs for the manufacture of heavy-duty parts, 5 49510 being the optimum described in all the literature and having the following chemical composition in percentage by weight:

Hiili 0,09 ... 0,13 % 5 Pii 0,15 ... 0,30 %Carbon 0.09 ... 0.13% 5 Silicon 0.15 ... 0.30%

Mangaani 0,50 ... 1,00 %Manganese 0.50 ... 1.00%

Kromi 0,40 ... 0,70 %Chromium 0.40 ... 0.70%

Nikkeli 2,50 ... 3,80 %Nickel 2.50 ... 3.80%

Molybdeeni 0,25 ... 0,35 % 10 Vanadiini 0,02 ... 0,05 %Molybdenum 0.25 ... 0.35% 10 Vanadium 0.02 ... 0.05%

Kupari 1,50 ... 2,00 %Copper 1.50 ... 2.00%

Cerium 0,02 ... 0,05 %Cerium 0.02 ... 0.05%

Lantaani 0,015 ... 0,030 %Lanthanum 0.015 ... 0.030%

Praseodyymi 0,003 . 0,010 % 15 Alumiini 0,010 ... 0,035 %Praseodymium 0.003. 0.010% 15 Aluminum 0.010 ... 0.035%

Kalsium 0,05 ... 0,08 %Calcium 0.05 ... 0.08%

Boori 0,002 ... 0,004 % Tämä edullisesti seostettu erikoisluja teräs on erittäin plastinen ja sen iskusitkeys on hyvä. Teräksen 20 kemiallinen koostumus takaa läpikarkenevuuden 200 mm:n ainepaksuuteen asti ja sen mekaaniset ominaisuudet ovat: Myötölujuus Rq 2 min. 600 MPaBoron 0.002 ... 0.004% This preferably alloyed high-strength steel is very plastic and has good impact strength. The chemical composition of the steel 20 guarantees throughput hardness up to a material thickness of 200 mm and its mechanical properties are: Yield strength Rq 2 min. 600 MPa

Murtovenymä A5 min. 15 %Elongation at break A5 min. 15%

Murtokurouma Z min. 40 % 25 Iskusitkeys KCV min. 700 kJ/m2Fracture Z min. 40% 25 Impact resistance KCV min. 700 kJ / m2

lämpötilassa +20 °Cat a temperature of +20 ° C

Iskusitkeys KCV min. 400 kJ/m2 lämpötilassa -40 °C Koska kuitenkaan haitallisten epäpuhtauksien ja kaasu-30 jen pitoisuuksia ei ole mainittu, on mahdollista, että teräksen kaasu- ja sulkeumapitoisuus on suuri, mikä lisää teräksen taipumusta flakes- ja kalansilmämuodostukseen ja johtaa täten pakkaskestävyyden ja väsymislujuuden heikkenemiseen. Jotta teräksen kestävyyttä voitaisiin paran-35 taa on sille suoritettava vedynpoistohehkutus sekä pitkä aikainen - yli 25 tuntia - homogenisointihehkutus korkeissa lämpötiloissa - 1000...1030 °C.Impact resistance KCV min. 400 kJ / m2 at -40 ° C However, as the concentrations of harmful impurities and gases are not mentioned, it is possible that the gas has a high gas and barrier content, which increases the tendency of the steel to form flakes and fisheye and thus leads to reduced frost resistance and fatigue strength. . In order to improve the durability of the steel, it must be subjected to dehydrogenation annealing and long-term - more than 25 hours - homogenization annealing at high temperatures - 1000 ... 1030 ° C.

6 ‘i 9 5106 'i 9 510

Keksinnön tavoitteena oli kehittää vetyrepeämiin taipumaton, kylmänä hitsattava teräs, jolla on hyvä kylmänkestävyys ja hyvä väsymislujuus ja joka soveltuu raskaasti kuormitettuihin, seinämävahvuudeltaan aina 200 5 mm:n paksuisiin valuihin.The object of the invention was to develop a water-tear-resistant, cold-weldable steel which has good cold resistance and good fatigue strength and which is suitable for heavily loaded castings with a wall thickness of up to 200 5 mm thick.

Asetettu päämäärä saavutettiin patenttivaatimuksissa esitetyin keinoin.The set goal was achieved by the means set out in the claims.

Haitallisten epäpuhtauksien ja kaasujen, rikin, fosforin, vedyn, hapen ja typen pitoisuudet on edullista 10 rajoittaa alhaisiksi ja täten päädytään seuraavaan edul liseen kemialliseen koostumukseen:It is advantageous to limit the concentrations of harmful impurities and gases, sulfur, phosphorus, hydrogen, oxygen and nitrogen to a low level and thus the following preferred chemical composition is obtained:

Hiili 0,08 ... 0,13 %Carbon 0.08 ... 0.13%

Pii 0,15 ... 0,30 %Silicon 0.15 ... 0.30%

Mangaani 0,50 ..'.1,00 % 15 Kromi 0,40 ... 0,70 %Manganese 0.50 .. '. 1.00% 15 Chromium 0.40 ... 0.70%

Nikkeli 3,0 ... 3,5 %Nickel 3.0 ... 3.5%

Kupari 1,3 ...1,9 %Copper 1.3 ... 1.9%

Molybdeeni 0,25 ... 0,35 %Molybdenum 0.25 ... 0.35%

Vanadiini 0,02 ... 0,06 % 20 Cerium 0,02 ... 0,05 %Vanadium 0.02 ... 0.06% Cerium 0.02 ... 0.05%

Alumiini 0,020 ... 0,050 %Aluminum 0.020 ... 0.050%

Kalsium 0,005 ... 0,05 %Calcium 0.005 ... 0.05%

Boori 0,002 ... 0,005 %Boron 0.002 ... 0.005%

Rikki max. 0,008 % 25 Fosfori max. 0,012 %Sulfur max. 0.008% 25 Phosphorus max. 0.012%

Vety max. 0,0003 %Vety max. 0.0003%

Happi max. 0,0050 %Oxygen max. 0.0050%

Typpi max. 0,009 %Nitrogen max. 0.009%

Rikin ja hapen paino-osuudet rajoitetaan (S < 30 0,008 % ja 0 < 0,0050 %) takaamaan teräksen puhtaus epämetallisten sulkeumien suhteen. Tällä tavoin lisätään teräksen haurasmurtumavastusta sekä kestävyyttä syklistä kuormitusta vastaan ja pienennetään teräksen haurasmurtumisherkkyyttä. On* huomattava, että 35 0,002 %:n S- ja 0,0025 %:n O-pitoisuuksia on erittäin vaikea saavuttaa ilman tyhjösulatusta. Edellä esitettyjä rikki- ja happipitoisuuksia suuremmat pitoisuudet 7 39510 aiheuttavat sen, että muodostuu merkittäviä määriä kalvo-maisia sulfidioksideja, jotka raerajoille erkautuvina heikentävät raerajoja ja huonontavat teräksen väsymiskestävyyttä ja iskusitkeyttä erityisesti matalissa lämpöti-5 loissa. Lisäksi metalli-sulkeuma-faasi-rajat muodostavat linssimäisiä esteitä vedyn diffuusiolle, aiheuttavat jännityskeskittymiä ja toimivat molekyläärisen vedyn kerääjinä, jolloin näillä kohdilla sisäinen paine nousee 200...400 MPa:iin. Täten syntyy teräksen vetyhaurastumi-10 nen, mikä sisäisten jännitysten alaisena johtaa vetyre- peämiin ja kalansilmiin.The weight percentages of sulfur and oxygen are limited (S <30 0.008% and 0 <0.0050%) to ensure the purity of the steel with respect to non-metallic inclusions. In this way, the brittle fracture resistance of the steel as well as the resistance to cyclic loading are increased and the brittle fracture sensitivity of the steel is reduced. It should be noted that 35 S and 0.0025% O contents are very difficult to achieve without vacuum melting. Concentrations of 7,39510 in excess of the sulfur and oxygen concentrations described above result in the formation of significant amounts of film-like sulfide oxides which, when precipitated at the grain boundaries, weaken the grain boundaries and degrade the fatigue resistance and impact resistance of the steel, especially at low temperatures. In addition, the metal-closure phase boundaries form lens-like barriers to hydrogen diffusion, cause stress concentrations, and act as molecular hydrogen collectors, causing the internal pressure at these points to rise to 200 to 400 MPa. This results in hydrogen embrittlement of the steel, which under internal stresses leads to hydrogen tears and fisheye eyes.

Vedyn pitoisuus rajoitetaan arvoon max. 0,0003 %, jotta estettäisiin vetyrepeämien ja kalansilmien muodostuminen. Vetyrepeämät johtavat aina valujen hylkää-15 miseen teräksen haurasmurtumisvastuksen voimakkaan pie nenemisen vuoksi (katso taulukko 2, sulatus 249418). On huomattava, että vetypitoisuuden alentaminen alle 0,0001 %:n on teknisesti mahdoton ilmauunisulatuksessa ja tyh-jösulatusmenetelmissäkin erittäin vaikeaa.The hydrogen content is limited to max. 0.0003% to prevent the formation of hydrogen tears and fish eyes. Hydrogen tears always lead to casting rejection due to a sharp decrease in the brittle fracture resistance of the steel (see Table 2, smelting 249418). It should be noted that reducing the hydrogen content to less than 0.0001% is technically impossible in air furnace smelting and even in vacuum smelting processes.

20 Keksinnön mukainen teräs on kylmäsitkeä ja vetyhauras- tumaton ja sitä voidaan hitsata kylmänä. Se soveltuu käytettäväksi erityisesti raskaisiin muotovaluihin rakenteissa, jotka toimivat matalissa lämpötiloissa ja ovat raskaasti staattisesti, dynaamisesti ja syklisesti kuor-25 mitettuja.The steel according to the invention is cold-resistant and non-brittle and can be welded cold. It is particularly suitable for use in heavy form castings in structures that operate at low temperatures and are heavily statically, dynamically and cyclically loaded.

On suoritettu sarja sulatuksia sekä uuden teräksen koostumuksin että vertailuna tunnetun teräksen koostumuksin. Molempien terästyyppien sulatus tehtiin valokaariuunissa. Uuden teräksen koostumuksen omaaville 30 sulatuksille suoritettiin uunin ulkopuolisessa senkassa VODC-käsittely (hiilenpoisto hapella tyhjössä, joka tavallisesti suoritetaan VODC-konvertterissa). Sekä uu desta että tunnetusta (jolle ei suoritettu tyhjökäsit-telyä) teräksestä valettiin huolellisesti kuivattuihin 35 hiekka-savimuotteihin poikkipinnaltaan 200x200 mm:n suu ruisia harkkoja. Valetut harkot käsiteltiin seuraavan ohjelman mukaisesti: 8 d 9 510 1. Normalisointi (homogenisointi) 1000...1030 °C/10 tuntia / ilmajäähdytys 2. Päästö 630... 650 °C/ 4 tuntia / ilmajäähdytys 3. Karkaisu 870... 900 °C/ 6 tuntia / vesisammutus 5 4. Päästö 630... 650 °C/ 8...10 tuntia / vesijääh- dytysA series of smeltings have been performed with both the new steel compositions and the reference steel compositions as a reference. Both types of steel were smelted in an arc furnace. Smelters with a new steel composition were subjected to VODC treatment (degassing with oxygen in a vacuum, usually performed in a VODC converter) in a ladle outside the furnace. Both new and known (non-vacuum treated) steels were carefully cast into dried sand-clay molds with a cross-sectional area of 200 x 200 mm. The cast ingots were treated according to the following program: 8 d 9 510 1. Normalization (homogenization) 1000 ... 1030 ° C / 10 hours / air cooling 2. Emission 630 ... 650 ° C / 4 hours / air cooling 3. Hardening 870 .. 900 ° C / 6 hours / water extinguishing 5 4. Emission 630 ... 650 ° C / 8 ... 10 hours / water cooling

Taulukoissa 1 ja 2 on esitetty terästen kemialliset koostumukset, murrettujen 200x200 mm:n harkkojen murtu-mispintojen sitkeämurtumaosuudet, mekaaniset ominaisuu-10 det, kylmänkestävyydet, väsymislujuudet sekä sulkeuma- pitoisuudet. Teräksen kylmänkestävyyden arvio suoritettiin määrittäen haurauden kriittinen lämpötila kriteerin KCV > 27 J mukaan sekä kriteerin iskusauvan murto-pinnan sitkeämurtuman osuus > 50 %. Epämetallisten 15 sulkeumien pitoisuus määritettiin käyttäen kahta eri menetelmää: - määritettiin tilavuusprosentti "Kvantimet" tele-visiomikroskoopillaTables 1 and 2 show the chemical compositions of the steels, the tough fracture fractions of the fracture surfaces of the broken 200x200 mm ingots, the mechanical properties, the cold resistance, the fatigue strengths and the barrier contents. The evaluation of the cold resistance of the steel was performed by determining the critical temperature of brittleness according to the criterion KCV> 27 J and the proportion of tough fracture of the fracture surface of the impact bar of the criterion> 50%. The content of non-metallic inclusions was determined using two different methods: - the volume percentage was determined "Quantum" with a television vision microscope

- määritettiin sulkeumapisteiden maksimimäärä GOST- the maximum number of closing points in GOST was determined

20 1778-70 asteikkojen mukaisesti.20 according to the scales of 1778-70.

Taulukon 2 arvoista nähdään, että uuden teräksen staattiset sitkeysarvot (A5 ja Z), iskusitkeys (KCV) sekä väsymislujuus ovat merkittävästi paremmat kuin vertailtavan tunnetun teräksen, vaikka lujuusominaisuudet ovat 25 likipitäen samat. Uuden teräksen haurastumisen kriittinen lämpötila on siirtynyt 40...50 °C:a alempiin lämpötiloihin kuin tunnetun teräksen.It can be seen from the values in Table 2 that the static toughness values (A5 and Z), impact toughness (KCV) and fatigue strength of the new steel are significantly better than those of the known known steel, although the strength properties are approximately the same. The critical temperature for embrittlement of new steel has shifted to temperatures 40 ... 50 ° C lower than that of known steel.

Edellä mainitut teräksen ominaisuudet saavutetaan ainoastaan siten, että teräksen kostumukseen kuuluvien 30 epäpuhtauksiksi luettavien aineosien pitoisuudet pide tään teräksen koostumukseksi määrätyissä rajoissa.The above-mentioned properties of the steel are achieved only by keeping the concentrations of the constituents of the steel wetting 30 to be considered as impurities within the limits specified for the composition of the steel.

Näiden rajojen ylittyessä teräksen ominaisuudet huononevat erityisesti kylmänkestävyyden (kriittinen hau-rastumislämpötila) ja väsymiskestävyyden suhteen (katso 35 taulukko l, koekoostumukset). Kun käytetään uutta te rästä tunnetun teräksen sijasta, voidaan parantaa rakenneosien ja rakenteiden luotettavuutta, lisätä toi- 9 · ϊ 9 510 mintakykyä, voidaan pienentää korjauskustannuksia tuotannon aikana, eikä valuja tarvitse hylätä vetyrepeä-mien ja kalansilmien vuoksi.When these limits are exceeded, the properties of the steel deteriorate, in particular in terms of cold resistance (critical embrittlement temperature) and fatigue resistance (see 35 Table 1, test compositions). Using new steel instead of the known steel can improve the reliability of components and structures, increase performance, reduce repair costs during production, and eliminate the need to discard castings due to hydrogen tears and fisheyes.

2 10 '<9510 a s . == == = ^ $ ! 15 m m o mo Λ != ^ £88 3 8 8 B § j ™ <-S ooo o o ooo t ^ ooo oo oo"o h eg CO ^J*uO S' <5 ί2 10 '<9510 a s. == == = ^ $! 15 m m o mo Λ! = ^ £ 88 3 8 8 B § j ™ <-S ooo o o ooo t ^ ooo oo oo "o h eg CO ^ J * uO S '<5 ί

888 88 1§S888 88 1§S

, ^ ooo °. °. R o o, ^ ooo °. °. R o o

^ O CD Ö O Ö OOO^ O CD Ö O Ö OOO

O to _O to _

CV1 CO LOCV1 CO LO

8 8 8 8 8 8 o 8 ooo oo ooo cd ^ o8 8 8 8 8 8 o 8 ooo oo ooo cd ^ o

8 0 i—I8 0 i — I

q q d. o' o’ o*q q d. o 'o' o *

m cm Om cm O

, i-ι cm co d ill li q q q, i-ι cm co d ill li q q q

q o" O CDq o "O CD

o m cm o m M CMo m cm o m M CM

w i—I i—< I—i mm 3 ooo oo ooo ^ ooo o’ o ooo 4-> in Q CM CO CD cm o „ 2 « 0 OOO O t—i SHq iZ c_^ ooo oo q q q - c ' o* o* o’ o o o’ o o a) .......... .wi — I i— <I — i mm 3 ooo oo ooo ^ ooo o 'o ooo 4-> in Q CM CO CD cm o „2« 0 OOO O t — i SHq iZ c_ ^ ooo oo qqq - c' o * o * o 'oo o' ooa) ...........

•5 νε mö oo ο <7) Ο• 5 νε mö oo ο <7) Ο

3 .« 8 8 8 o § 8 0S3. «8 8 8 o § 8 0S

J ^ o’ o’ o’ o’ o’ o’ o* o‘_ C ' $ 888 §8^888 i ^ -A o’ o’ o’ o’ o’ w j§ o_ o o t I 88S 28 §“288 φ o o 8 q q j9 c O q d ^ S - o' o' o’ v o' o’ 3 <u o' o o S - I §.5 ϋ I i .§ fi 8 8 8 a 3 B '§ 18 S 8 I 2 J2 c ° o o Joo-PdoooJ ^ o 'o' o 'o' o 'o' o * o'_ C '$ 888 §8 ^ 888 i ^ -A o' o 'o' o 'o' wj§ o_ oot I 88S § 28 “ 288 φ oo 8 qq j9 c O qd ^ S - o 'o' o 'vo' o '3 <uo' oo S - I §.5 ϋ I i .§ fi 8 8 8 a 3 B '§ 18 S 8 I 2 J2 c ° oo Joo-Pdooo

3 I Ä ® ¥ - :¾ vO3 I Ä ® ¥ -: ¾ vO

c ^ m^m * oo r- o inc ^ m ^ m * oo r- o in

<Γ> ♦ (Vi CO CO ' CM ^ ^ CV CO CO<Γ> ♦ (Vi CO CO 'CM ^ ^ CV CO CO

-rn '5 M o' o* o’ ™ o’ o* X 3 o’ o' o £ 9 3 _ 0) I * ^-rn '5 M o' o * o '™ o' o * X 3 o 'o' o £ 9 3 _ 0) I * ^

\Λ ® in o O n O Q\ Λ ® in o O n O Q

eg C cd m σ> h q ^ q q qeg C cd m σ> h q ^ q q q

U MMM MCM M M CMU MMM MCM M M CM

0/0 /

+J+ J

c o cm m o o q q q D n non pi o co co coc o cm m o o q q q D n non pi o co co co

-H-B

5 orno OM cd co q g u *j< m > co q ^ q q E ^ o’ d o’ o o’ ooo r*5 orno OM cd co q g u * j <m> co q ^ q q E ^ o 'd o' o o 'ooo r *

:C: C

r. . omo oo 5¾¾ C ^ mc^O tjim co q q 'jjj ^ o* o’ m’ o" m o o" o’r. . omo oo 5¾¾ C ^ mc ^ O tjim co q q 'jjj ^ o * o' m 'o "m o o" o'

Oj ^ mmo oo moo . j m cm co m q. q q S o’ o’ o’ o’ o* o’ o* o 00 O CD O m SGm omm om qqq oo’d do ooo cfl mcmcd ^ m 2 S! 2Oj ^ mmo oo moo. j m cm co m q. q q S o 'o' o 'o' o * o 'o * o 00 O CD O m SGm omm om qqq oo’d do ooo cfl mcmcd ^ m 2 S! 2

3 MMM .MM H ffl H3 MMM .MM H ffl H

4-JO ΓΟ CO CO CO Γ0 ^J· UJ4-JO ΓΟ CO CO CO Γ0 ^ J · UJ

28 8 8 8 '8 8 5SS28 8 8 8 '8 8 5SS

^ eg eg eg eg eg eg eg eg (n „ 11 Ί9 510 c i s iif cv LO co o -LO o q λ^ eg eg eg eg eg eg eg eg (n „11 Ί9 510 c i s iif cv LO co o -LO o q λ

Se H h* M M cv m' rr ro COSe H h * M M cv m 'rr ro CO

H Jj S? ________________________ - 03 g " ' ..........H Jj S? ________________________ - 03 g "'..........

3 4->”u2' ^ ~ i_jLO O lO CO3 4 -> ”u2 '^ ~ i_jLO O lO CO

= Ϊ S ! £ 8 S cv & PoS= Ϊ S! £ 8 S cv & PoS

< .E ^ w o o O O CD o O t-J<.E ^ w o o O O CD o O t-J

Ä 2 ^ o o o O o o „ ° ° W tfl -M _ I Λ| _____________^___ +-1 "S ....... " 3 10 ® 0) cl CO *H «j ieÄ 2 ^ o o o O o o „° ° W tfl -M _ I Λ | _____________ ^ ___ + -1 "S ......." 3 10 ® 0) cl CO * H «j ie

17-C ΛΙΛ · (Tl *·> 10 <G17-C ΛΙΛ · (Tl * ·> 10 <G

V -* => S - g " a» «o e C e 4> <e * s Z, o > s . fl) o · f * m ^ s t * ** w 2; «*§s g »Ϊ3 ^ e 2 o O ^5.0 O y) H fOQ > o S:« w •H g = g 8 O O O o -H (0 -rig * = g * _ ro li C-%5. MH CO M 1-1 M Si Ξ 8 t .118 II il " " 11 e 5 " "il™ E ~ I ?»H mm * m ^aS-SS”3» 0 x e 5 o 11 Slfi ϊ: ;2 o a; :fa 3 O ö- *- o a» 3oW λ ot m v «e 4-> fvj — ^ Uj gj >- *j se +-> ω ----------- ..... .........V - * => S - g "a» «oe C e 4> <e * s Z, o> s. Fl) o · f * m ^ st * ** w 2;« * §sg »Ϊ3 ^ e 2 o O ^ 5.0 O y) H fOQ> o S: «w • H g = g 8 000 o -H (0 -rig * = g * _ ro li C-% 5. MH CO M 1-1 M Si Ξ 8 t .118 II il "" 11 e 5 "" il ™ E ~ I? »H mm * m ^ aS-SS” 3 »0 xe 5 o 11 Slfi ϊ:; 2 oa;: fa 3 O ö- * - oa »3oW λ ot mv« e 4-> fvj - ^ Uj gj> - * j se + -> ω ----------- ..... ....... ..

Ή C i to ω g.Ή C i to ω g.

5 3 e s-5 3 e s-

= « ·« || §|S 8|8 8|8 S|8 8|S |g |gg|S= «·« || § | S 8 | 8 8 | 8 S | 8 8 | S | g | gg | S

CT; e <e <CCT; e <e <C

-*r >, “ X M SI 3 M :t0 ·£ t Ϊ —1 <u > £,= ->> 5 w m ΐ>« ° ω $- * r>, “X M SI 3 M: t0 · £ t Ϊ —1 <u> £, = - >> 5 w m ΐ>« ° ω $

tO SC 2--- MtO SC 2 --- M

C -r-i —- - , & $ aJ > ®| s S SS ^ 7C -r-i —- -, & $ aJ> ® | s S SS ^ 7

g? §i 1», s IIg? §I 1 », s II

3 -·® .. S. E äo -----JS - M S ----- --------- -M -M CM S 5 13 - · ® .. S. E äo ----- JS - M S ----- --------- -M -M CM S 5 1

10 O :0 <U 5 +j E10 O: 0 <U 5 + j E

totu '’S4-1 ti etotu '' S4-1 ti e

'"’e « ^ I F 8 8 8 J o o ’nfflo O O'"' E« ^ I F 8 8 8 J o o 'nfflo O O

r--m ^ f\-2 Ö 9ä 5 MM 15 S 8 -H rOin ypr - m ^ f \ -2 Ö 9ä 5 MM 15 S 8 -H rOin yp

Se £xi -S c v " ' s ' 1 J2 3 1 £* *_ *m_ ...N___________ £2_________ M O co <')' ^ hocv cv o o co cv *j oi 1 5 « n cd cv coin·^Se £ xi -S c v "'' s' 1 J2 3 1 £ * * _ * m_ ... N___________ £ 2 _________ M O co <')' ^ hocv cv o o co cv * j oi 1 5« n cd cv coin · ^

3 3s. CV CV H H H3 3s. CV CV H H H

Γ. 10 « _ _ _______ _ .------------------ ω > 'o ' ‘Γ. 10 «_ _ _______ _ .------------------ ω> 'o' '

•H 5 + ” S £ 3 £ S S8S• H 5 + ”S £ 3 £ S S8S

<0 CV CV CV CV H M<0 CV CV CV CV H M

.* e «. * e «

Ha' £ o to o 00 o tn CO o ^ £ £ £ S ^ ° co t: e . - •H 3 CO -m o m 0- o O m C3 o_Ha '£ o to o 00 o tn CO o ^ £ £ £ S ^ ° co t: e. - • H 3 CO -m o m 0- o O m C3 o_

Tit — t* 'Sa5 co w M coo g gg tUg -S CVCVOJ CVCV c-l mm 3 ...Tit - t * 'Sa5 co w M coo g gg tUg -S CVCVOJ CVCV c-l mm 3 ...

(/0 !” -e 8Sii g g 8^^ g s l^N 2 or-£> ^ ^ φ c^c-(/ 0! ”-E 8Sii g g 8 ^^ g s l ^ N 2 or- £> ^ ^ φ c ^ c-

"Λ X"Λ X

- 4J *> O» . ...... - ------- - yo a· ---- e >» co 0°¾ £ £ m h‘c0 r sss k s s tn 5 MMM SS g|§ HC S S 8 88 S || gc g S S 8$ 888 6- 4J *> O ». ...... - ------- - yo a · ---- e> »co 0 ° ¾ £ £ mh'c0 r sss kss tn 5 MMM SS g | § HC SS 8 88 S | | gc g S S 8 $ 888 6

Claims

12 'S 9 510

1. Steel for die casting, characterized in that it contains alloying elements in the following concentrations (percentage by weight): 5 carbon 0.08 ... 0.13% silicon 0.15 ... 0.30% manganese 0.50 ... 1 .00% chromium 0.40 ... 0.70% nickel 3.0 ... 3.5% 10 copper 1.3 ... 1.9% molybdenum 0.25 ... 0.35% vanadium 0 .02 ... 0.06% cerium 0.02 ... 0.05% aluminum 0.020 .Λ 0.050% calcium 0.005 ... 0.05% boron 0.002 ... 0.005%

2. In paragraph 1, the conversion rate shall be as follows: Yield of 0,008%

20 Phosphorus content 0.012% Potential value 0.0003% Syre content 0.0050% Kväve value 0.009%

Steel according to Claim 1, characterized in that it contains not more than 0.008% of sulfur and not more than 0.012% of phosphorus and not more than 0.0003% of oxygen and not more than 0.0050% of nitrogen and not more than 0.009% of nitrogen

3. This is not the case with 1 or 2, with a maximum of 25 years of mechanical strength up to 200 mm: Flythällfasthet R02 minst 600 MPa Brotböjning A5 minst 15% Brottkontraktion Z minst 50%

30 Slags of KCV from 150 J to a temperature of -40 ° C

Steel according to Claim 1 or 2, characterized in that it has the following mechanical properties up to castings up to 200 mm thick: yield strength R02 at least 600 MPa elongation at break A5 at least 15% elongation at break Z at least 50% 30 impact strength KCV at least 150 J at -40 ° C

4. These are shown in Figures 1-3, for which the formulation and the alternating temperature are dynamic, dynamic and 35 cycles of high pressure, with a low temperature at a temperature of -40 ° C and up to a minimum. 15 -ί 9 510

Steel for heavy die casting according to one of Claims 1 to 3, for use in structures heavily statically, dynamically and cyclically loaded which operate at low temperatures down to -40 ° C, also in contact with seawater.

5. For the purposes of the formulation of the formulation, which is the subject of the present process, it is possible for the formulation to be carried out normally in accordance with the provisions of Article 5 of this Regulation. 4 and in the case of a double-ended account which is evacuated or evacuated to the converter, 10 or more of the evacuation of the genome after the evacuation of the genome and the vacuum of the vacuum.

5 Koi 0.08 - 0.13% Kisel 0.15 - 0.30% Manganese 0.50 - 1.00% Chromium 0.40 - 0.70% Nickel 3.0 - 3.5%

10 Koppar 1.3 - 1.9% Molybdenum 0.25 - 0.35% Vanadium 0.02 - 0.06% Cerium 0.02 - 0.05% Aluminum 0.020 - 0.050%

15 Calcium 0.005 - 0.05% Bor 0.002 - 0.005%

Process for the production of steel for die casting I: 13 o 9 510, characterized in that it is produced by a two-step process in which in the first step the steel alloy is melted in a normal air arc furnace and refined and alloyed according to a composition according to any one of claims 1 to 4. in the step, the steel is transferred to a vacuum bed or converter, where harmful impurities 10 and gases are removed by means of oxygen blowing and deep vacuum.

6. An embodiment for the manufacture of a form according to the invention, which comprises a body which is not particularly visible from the preamble of claims 1-4 and which is the subject of the invention 5.

Method for performing die casting from steel, characterized in that the steel used is a steel according to any one of claims 1 to 4 and preferably produced according to claim 5.

Method according to Claim 6, characterized in that the cast body is heat-treated as a four-stage treatment process as follows: normalization at 1000 to 1030 ° C with subsequent air cooling, 20th emission at 630 to 650 ° C with subsequent cooling air cooling, - quenching at 870 ... 900 ° C with subsequent water quenching, - emission at 630 ... 650 ° C with subsequent 25 water cooling, whereby the annealing times in each heat treatment step are determined by the material thickness.

11 -J 9 51 O 1. stäl för formgjute, kännetecknat av, att det innehäller (i viktprocent) feljande halter av legeringsämnen:

7. The method according to claim 6, which comprises the method of coloring in a solid state process, has the following conditions: normalization at 1000 to 1030 ° C with a maximum of 20 minutes at a temperature of between 630 and 650 ° C heating at 870 to 900 ° C with a high water content, 25. at a temperature of 630 to 650 ° C with a high water content, the coloring and coloring range of which is better than any other material.