RU2006516C1

RU2006516C1 - Steel

Info

Publication number: RU2006516C1
Authority: RU
Inventors: В.С. Дьяконова; В.Я. Тишков; Е.А. Быстрова; В.Ф. Чирихин; Н.Н. Крапивин; С.И. Синицын; А.Д. Пешев; Н.Е. Рослякова; Ю.В. Александров; С.М. Федоров; В.И. Пустовалов; А.Е. Остров; А.Л. Мясников
Original assignee: Череповецкий Металлургический Комбинат Им.50-Летия Ссср
Priority date: 1992-04-22
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: steel has, % by weight: carbon 0,24-0,30; silicon 0,15-0,35; manganese 0,9-1,40; chrome 0,2-0,5; aluminium 0,02-0,05; titanium 0,01-0,03; nitrogen 0,006-0,012, iron - the rest. Ratio ( aluminium + + chrome + titanium) : nitrogen ≥ 19. Steel shows optimal hardenability, enlarged range of utilization (strength class 8,8 and 10,9 also), elimination of annealing before cold deformation. EFFECT: enhanced quality of steel. 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составу конструкционной стали, предназначенной для производства высокопрочных крепежных изделий класса прочности от 8,8 до 10,9 по ГОСТ 1759-70 методом холодной высадки. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the composition of structural steel intended for the production of high-strength fasteners of strength class from 8.8 to 10.9 according to GOST 1759-70 by cold heading.

Известен ряд высокопрочных конструкционных сталей, легированных марганцем, хромом, бором и другими элементами и служащих для изготовления крепежных изделий типа болтов, шпилек и др. (ГОСТ 1759-70). A number of high-strength structural steels alloyed with manganese, chromium, boron and other elements are known and are used for the manufacture of fasteners such as bolts, studs, etc. (GOST 1759-70).

Основным недостатком известных марок сталей является их высокая твердость и низкая пластичность при холодной высадке. Известна сталь 40Х (ГОСТ 4543-71) следующего состава, мас. % : Углерод 0,36 - 0,44 Кремний 0,17 - 0,37 Марганец 0,5 - 0,8 Хром 0,8 - 1,0 Железо Остальное
Недостатками известного состава стали являются ее высокая прокаливаемость и твердость, низкая пластичность. Сталь требует сфероидизирующего отжига перед холодной объемной деформацией, что усложняет цикл изготовления изделий и повышает их себестоимость.The main disadvantage of known steel grades is their high hardness and low ductility during cold heading. Known steel 40X (GOST 4543-71) of the following composition, wt. %: Carbon 0.36 - 0.44 Silicon 0.17 - 0.37 Manganese 0.5 - 0.8 Chromium 0.8 - 1.0 Iron Else
The disadvantages of the known steel composition are its high hardenability and hardness, low ductility. Steel requires spheroidizing annealing before cold bulk deformation, which complicates the manufacturing cycle of products and increases their cost.

Наиболее близкой к предлагаемой по технологической сущности и достигаемому результату является сталь 20Г2Р (ТУ 14-1-4486-88) состава, мас. % : Углерод 0,17 - 0,24 Кремний 0,17 - 0,35 Марганец 0,9 - 1,3 Хром Не более 0,25 Бор Более 0,001 Титан Не менее
0,03 Алюминий Не менее 0,01 Азот Не более
0,012 Железо Остальное
Недостатком данной стали является неудовлетворительная технологичность, что приводит при ее разливке сверху к получению значительного брака по поверхности. Кроме того, сталь 20Г2Р обладает недостаточным легированием и пониженной прокаливаемостью, что ограничивает возможность ее применения лишь для болтов класса прочности 8,8 (не более 100 кгс/мм²). Для болтов более высокого класса прочности эта сталь непригодна.Closest to the proposed technological essence and the achieved result is steel 20G2R (TU 14-1-4486-88) composition, wt. %: Carbon 0.17 - 0.24 Silicon 0.17 - 0.35 Manganese 0.9 - 1.3 Chromium Not more than 0.25 Boron More than 0.001 Titanium Not less
0.03 Aluminum Not less than 0.01 Nitrogen Not more than
0.012 Iron Else
The disadvantage of this steel is its poor processability, which, when cast from above, results in significant defects on the surface. In addition, steel 20G2R has insufficient alloying and reduced hardenability, which limits the possibility of its use only for bolts of strength class 8.8 (not more than 100 kgf / mm ² ). For bolts of a higher strength class, this steel is unsuitable.

Цель изобретения - получение стали, технологичной в металлургическом производстве и при переработке у потребителя; обеспечивающей оптимальную прокаливаемость, которая позволяет расширить диапазон применения стали - не только для класса прочности 8,8, но и для класса 10,9, а также исключающую необходимость проведения отжига перед холодной деформацией у потребителя. The purpose of the invention is the production of steel, technological in the metallurgical industry and during processing at the consumer; providing optimum hardenability, which allows to expand the range of steel application - not only for strength class 8.8, but also for class 10.9, as well as eliminating the need for annealing before cold deformation by the consumer.

Цель достигается тем, что сталь, имеющая в составе углерод, кремний, марганец, титан, азот и железо, дополнительно содержит алюминий и хром в следующем соотношении компонентов, мас. % : Углерод 0,24 - 0,30 Кремний 0,15 - 0,35 Марганец 0,9 - 1,40 Хром 0,2 - 0,5 Алюминий 0,02 - 0,05 Титан 0,01 - 0,03 Азот Не более 0,012 Железо Остальное При этом обеспечивается соотношение

_≥ ₁₉ Прокат, полученный из этой стали в состоянии поставки, должен обладать пониженной твердостью и высоким запасом пластич- ности.The goal is achieved in that the steel having carbon, silicon, manganese, titanium, nitrogen and iron in the composition additionally contains aluminum and chromium in the following ratio of components, wt. %: Carbon 0.24 - 0.30 Silicon 0.15 - 0.35 Manganese 0.9 - 1.40 Chromium 0.2 - 0.5 Aluminum 0.02 - 0.05 Titanium 0.01 - 0.03 Nitrogen Not more than 0.012 Iron Else This ensures the ratio

_≥ ₁₉ Rolled products obtained from this steel upon delivery must have reduced hardness and high ductility.

Особенностью предлагаемого состава является то, что он учитывает необходимость получения прочной и пластичной корки при кристаллизации слитка, что предупреждает возникновение кристаллизационных трещин и соответственно - брака при изготовлении проката, а также обеспечивает возможность снижения твердости и повышения пластичности за счет регулируемого выделения карбонитридных фаз. A feature of the proposed composition is that it takes into account the need to obtain a strong and plastic crust during crystallization of the ingot, which prevents the occurrence of crystallization cracks and, accordingly, marriage during the manufacture of rolled products, and also provides the possibility of reducing hardness and increasing ductility due to the controlled release of carbonitride phases.

Пределы по содержанию углерода, марганца и кремния выбраны таким образом, чтобы обеспечить необходимую прокаливаемость стали для получения заданных характеристик прочности после окончательной термообработки изделий (крепежные изделия подвергаются закалке с отпуском). The limits on the content of carbon, manganese and silicon are selected in such a way as to provide the necessary hardenability of steel to obtain the specified strength characteristics after the final heat treatment of the products (fasteners are quenched with tempering).

Поскольку предлагаемая сталь рассчитана на получение изделий более высокого класса прочности (класс 8,8 σ_b = 1000 МПа, класс 10,9 σ_b = 1200 МПа), то это неизбежно вызовет снижение пластичности и вязкости и приведет к повышению твердости проката в состоянии поставки, что свою очередь вызовет необходимость проведения отжига.Since the proposed steel is designed to produce products of a higher strength class (class 8.8 σ _b = 1000 MPa, class 10.9 σ _b = 1200 MPa), this will inevitably cause a decrease in ductility and toughness and will lead to an increase in the hardness of rolled products in the delivery state , which in turn will necessitate annealing.

Для компенсации или существенного снижения нежелательного эффекта в сталь вводят карбонитридообразующие элементы: алюминий, хром, титан, которые при выполнении соотношения

_≥ ₁₉ обеспечивают связывание азота, присутствующего в стали как неизбежная примесь и частично углерода в карбонитриды, тем самым снижают легированность α -раствора. Образование и равномерное распределение карбонитридов обеспечивает получение мелкозернистой структуры с большой протяженностью границ зерен, что вызывает повышение пластичности и вязкости в готовом прокате.To compensate or significantly reduce the undesirable effect, carbon-nitride-forming elements are introduced into the steel: aluminum, chromium, titanium, which when the ratio is satisfied

_≥ ₁₉ provide the binding of nitrogen present in steel as an inevitable impurity and partially carbon to carbonitrides, thereby reducing the doping of the α-solution. The formation and uniform distribution of carbonitrides provides a fine-grained structure with a large length of grain boundaries, which causes an increase in ductility and viscosity in the finished product.

В предлагаемой стали при соотношении

_≥ ₁₉ достигаются требуемая пластичность, твердость и благоприятная микроструктура после горячей прокатки и медленного охлаждения мотков.In the proposed steel with the ratio

_≥ ₁₉ , the required ductility, hardness and favorable microstructure are achieved after hot rolling and slow cooling of coils.

Характеристика относительного удлинения имеет значения δ_S = 26 - 31% , относительное сужение Ψ = 60 - 63% , прокаливаемость П

и твердость HRB = 179-207 ед. Полученные свойства исключают необходимость проведения отжига потребителя при изготовлении крепежа класса прочности 10,9.The characteristic elongation is δ _S = 26 - 31%, the relative narrowing Ψ = 60 - 63%, hardenability P

and hardness HRB = 179-207 units. The properties obtained eliminate the need for annealing the consumer in the manufacture of fasteners with a strength class of 10.9.

При соотношении

_< ₁₉ в стали не обеспечиваются требуемых свойств после горячей прокатки.With the ratio

_< ₁₉ , the steel does not provide the required properties after hot rolling.

П р и м е р. Сталь выплавляется в 300 т и 600 т мартеновских печах с продувкой ванны аргоном. Металл раскисляется комбинированным способом: силикомарганец и феррохром в печь, ферросилиций, алюминий и феррохром в ковш. Разливка в сортовую изложницу с прибыльными надставками через стакан-коллектор диаметром 40 мм. PRI me R. Steel is smelted in 300 tons and 600 tons of open-hearth furnaces with argon purging. Metal is deoxidized in a combined way: silicomanganese and ferrochrome in a furnace, ferrosilicon, aluminum and ferrochrome in a ladle. Casting into a high-grade mold with profitable extensions through a glass collector with a diameter of 40 mm.

Слитки прокатывают в заготовки диаметром 9-16 мм с охлаждением проката в мотках массой 800 кг на воздухе. Химический состав стали и ее свойства приведены в таблице. The ingots are rolled into billets with a diameter of 9-16 mm with cooling of the rolled products in coils weighing 800 kg in air. The chemical composition of steel and its properties are shown in the table.

Опытная партия в количестве 350,0 т опробована на ПО ЗИЛ для изготовления высокопрочных болтов детали 301341 класса прочности 10,9 по ГОСТ 1759-70. Перед высадкой болтов подкат был прокалиброван с 13,0 мм на круг 11,8 мм без дополнительного отжига. (56) ТУ 14-1-4486-88. Сталь 20Г2Р. A pilot batch of 350.0 tons was tested at PO ZIL for the manufacture of high-strength bolts of a component 301341 of strength class 10.9 in accordance with GOST 1759-70. Before landing, the tackle was calibrated from 13.0 mm to a circle of 11.8 mm without additional annealing. (56) TU 14-1-4486-88. Steel 20G2R.

Claims

STEEL containing carbon, manganese, silicon, chromium, titanium, nitrogen, aluminum, iron, characterized in that it contains components in the following ratio, wt. %:
Carbon 0.24 - 0.30
Silicon 0.15 - 0.35
Manganese 0.9 - 1.40
Chrome 0.2 - 0.5
Aluminum 0.02 - 0.05
Titanium 0.01 - 0.03
Nitrogen 0.006 - 0.012
Iron Else
when the relation

nineteen