RU1775489C - Лигатура дл стали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к лигатурам дл  модифицировани  литейных сталей. Цель изобретени  - повышение технологических свойств стали. Лигатура содержит, мас.%: 22-30 Сг; 5-10 Ni; 7,6-9,1 Мп; 3-5,6 SI; 6-10 Ti; 3-7 Се; 2-62 N; 0,2-1.8 С; 2-5,2 Y; 2,8-4,5 В; 1,8-4.0 Bl; Fe остальное. Легирование стали 30 ГСЛ предлагаемой лигатурой позвол ет повысить гор чую пластичность до 14-16 скручиваний, ударную в зкость до 56,5-66,6 Дж/см , стойкость к задиру до 1390-1430 циклов, повысить технологическую пластичность на 50-67%, снизить склонность к образованию гор чих трещин и коробление стали. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к лигатурам дл  модифицировани  литейных сталей с повышенными технологическими свойствами.

Известна лигатура, содержаща , мас.%:

Хром40-50

Марганец20-30

Кремний0,2-2

Углерод0,5-3

Азот1-10

Титан1-4

Кальций0.5-2,5

ЖелезоОстальное

Стали, обработанные этой лигатурой, имеют низкие значени  гор чей пластичности , трудно обрабатываютс  давлением в гор чем состо нии и имеют повышенную склонность к гор чим трещинам и короблению .

Известна также лигатура следующего химического состава, мас.%:

Кремний Редкоземельные металлы Железо

6-85

70 Остальное

При модифицировании стали этой лигатурой снижаетс  стойкость против межкри- сталлитной коррозии и стойкость против задира при трении. Высокое содержание кремни  в лигатуре приводит к снижению технологических свойств и ударной в зкости .

Наиболее близким техническим решением , выбранным в качестве прототипа,  вл етс  лигатура, содержаща , мас,%:

Хром40-50

Никель20-30

Кремний6-10

Азот1-4

Марганец3-6

Углерод0,05-0,4

Титан2-6

Церий0,2-1.0

ЖелезоОстальное

Известна  лигатура обеспечивает стали следующие технологические свойства: гор ча  пластичность при обработке давлением - 4-6 скручиваний, склонность к образованию гор чих трещин при сварке и

ё

4 СЛ -N 00

о

наплавке - 7,8-8,4 мм/мин и стойкость против задира - 750-850 циклов,

Недостаток - низкие технологические свойства модифицированной стали.

Цель изобретени  - повышение технологических свойств стали.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что лигатура, содержаща  хром, никель, кремний , марганец, титан, азот, углерод, церий и железо, дополнительно содержит церий, иттрий , бор и висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром22-30

Никель5-10

Марганец7,6-9,1

Кремний3-5,6

Титан6-10

Церий3-7

Азот2-6,2

Углерод0,2-1,8

Иттрий2-5,2

Бор2,8-4,5

Висмут0,8-4,0

ЖелезоОстальное

Отличительными особенност ми предложенной лигатуры  вл етс  введение цери , иттри , бора и висмута, которые значительно повышают технологические свойства модифицированной стали.

Проведенный анализ предложенного технического решени  показал, что на данный момент неизвестны технические решени , в которых были бы отражены указанные отличи . Кроме того, указанные признаки  вл ютс  необходимыми и достаточными дл  достижени  положительного эффекта, указанного в цели изеЗретени . Это позвол ет сделать вывод о том, что данные отличи   вл ютс  существенными.

В предлагаемой лигатуре по сравнению с известной повышено содержание марганца до 7,9--9,1 мас.%. Нижний предел содержани  марганца установлен из необходимости повышени  технологической пластичности стали, трещиностойкости, выравнивани  структуры и твердости. При концентрации марганца более 0,1 мас.% возрастает склонность стали к короблению, отбелу и снижаютс  трещиностойкость и обрабатываемость резанием,

Нижние пределы концентрации углерода (0,2 мас.%) и кремни  (3 v;ac.%) установлены с целью исключени  образовани  гор чих трещин при сварке, большого содержани  в структуре эвтектического цементировани , обеспечение высокой стойкости к короблению и трещиностойкости . Верхние пределы содержани  углерода (1.8 мас.%), и кремни  (5,6 мас.%) обусловлены увеличением неоднородности структуры , снижением трещиностойкости, технологической пластичности и сварочно-техноло- гических свойств при более высоких их концентраци х,

Никель в количестве 5-10 мас.% повышает трещиностойкость при литье, сварке и наплавке и стойкость к межкристаллитной коррозии, снижает склонность к короблению и повышает стойкость к задирообра0 зованию. При концентрации никел  до 5 мас.% технологическа  пластичность, свариваемость, обрабатываемость и зади- ростойкость недостаточны, а при увеличении концентрации никел  больше верхнего

5 предела снижаетс  стойкость к гор чим трещинам и повышаетс  склонность к короблению .

Церий и титан повышают модифицирующую способность лигатуры, измельчают

0 зерно в модифицированной стали и повышают технологическую пластичность. При концентрации их менее нижних пределов модифицирующий эффект лигатуры и дисперсность структуры и свойства стали недо5 статочны, а при увеличении их содержани  выше верхних пределов увеличиваетс  содержание неметаллических включений, снижаютс  трещиностойкость, однородность структуры и свойств стали и ее гор ча  пла0 стичность. Содержание азота в количестве 2-6,2 мас.% повышает стойкость стали к задирообразованию, существенно не снижа  сварочно-технологические свойства, но при увеличении его содержани  выше верх5 них пределов снижаютс  пластические свойства. Дополнительное введение иттри  измельчает структуру стали в отливке и сварном шве, способствует повышению фактора формы графита и гор чей пластич0 ности и сварочно-технологических свойств, При концентрации иттри  до 2 мас.% стойкость к образованию гор чих трещин, задира при трении и гор ча  пластичность недостаточны, а при концентрации его бо5 лее 5,2 мас.% снижаетс  однородность стали , сварочно-технологические свойства и обрабатываемость резанием.

Хром ухудшает трещиностойкость и технологические свойства модифицированных

0 сталей, поэтому его содержание снижено до 6-11 мас.%.

Бор очищает границы зерен, оказывает модифицирующее действие и повышает стойкость к задиру и сварочно-технологиче5 ские свойства. Верхний предел содержани  бора (4,5 мас.%) обусловлен недостаточным растворением его в стали и снижением стойкости к трещинам и обрабатываемости, а нижний предел (2,8 мас.%) обусловлен снижением модифицирующей способности.

сварочно-технологических свойств и зади- ростойкости.

Введение висмута обусловлено его высокой модифицирующей и химической активностью, повышает однородность структуры и свойств стали. При его содержании в лигатуре до 1,8 мас,% вли ние сказываетс  недостаточно, а при концентрации более 4,0 мас.% снижаютс  трещиностой- кость, обрабатываемость, ударна  в зкость и гор ча  пластичность.

Опытные плавки лигатур провод т при использовании стального лома, никел , феррохрома, ферробора, модификаторов, возраста собственного производства, сили- комарганца в открытых индукционных печах с тигл ми емкостью 150 кг под фтористым флюсом. Силикомарганец и фер- робор ввод т после расплавлени  других компонентов и рафинировани  расплава при температуре 1450°С. Затем ввод т фер- роцерий, иттрий, ферротитан и продувают азотом. Разливку лигатур производ т в плоские металлические изложницы.

. Лигатуру испытывают при разливке низколегированной стали ЗОГСЛ (ГОСТ 977-75), выплавленной в дуговой печи ДС 1,5, при выпуске из ее печи в ковш. Температура перегрева - 1580-1600°С.

В табл.1 приведены составы лигатур, используемых дл  модифицировани  сталей опытных плавок. Величина присадки лигатур - 0,65% от массы расплава,

В табл.2 приведены данные о механических и технологических свойствах модифи- цированных сталей опытных плавок. Свойства определ ют на стандартных образцах и пробках после нормализации с 870-890°С и отпуске при 570-600°С. Модифицирование литейных сталей обеспечивает повышение технологической пластичности и сварочно-технологических свойств больше, чем известна  лигатура. Обрабатываемость резанием была также выше у сталей, модифицированных предложенной лигатурой.

За счет повышени  сварочно-технологических свойств модифицированной стали при использовании предложенной лигатуры экономический эффект составит 15,8-26 руб. на тонну годных заготовок из литейных сталей, используемых дл  изготовлени  зубчатых колес, обойм, роликов, зубчатых венцов и фланцев.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Лигатура дл  стали, содержаща  хром, никель, кремний, марганец, титан, азот, углерод и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  технологических свойств стали, она дополнительно содержит церий, иттрий, бор и висмут при следующем соотношении компонентов, мас,%:

   Хром

   Никель

   Марганец

   Кремний

   Титан

   Церий

   Азот

   Углерод

   Иттрий

   Бор

   Висмут

   Железо

   22-30

   5-10

   7,6-9,1

   3,0-5,6

   6-10

   3-7

   2,0-6,2

   0,2-1,8

   2,0-5,2

   2,8-4,5

   1,8-4,0

   Остальное

   Таблица 1

   Таблица 2