RU2196845C2

RU2196845C2 - Steel

Info

Publication number: RU2196845C2
Application number: RU99109159A
Authority: RU
Inventors: В.В. Лебедев; Т.В. Животовская; С.А. Черняховский; Ю.М. Батов; Н.Е. Щагина
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ижорские заводы"
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2003-01-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: invention relates to steel used in chemical machine engineering for making weld constructions working at temperature from -70 to +425 C. Invention proposes steel comprising components taken in the following ratio, weight %: carbon, 0.18-0.22; silicon, 0.20-0.40; manganese, 0.50-0.80; nickel, 0.05-0.40; chrome, 0.4, not above; vanadium, 0.02-0.05; aluminium, 0.01-0.04; calcium, 0.01-0.02; iron, the balance. EFFECT: enhanced strength, ductility and impact viscosity of steel. 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталям, применяемым в химическом машиностроении для деталей и элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -70 до 425 под давлением. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to steels used in chemical engineering for parts and elements of welded structures operating at temperatures from -70 to 425 under pressure.

Известна сталь (ТУ 302.02.092-90) состава, вес.%:
Углерод - 0,19-0,26
Кремний - 0,20-0,40
Марганец - 0,75-1,00
Хром - Не более 0,40
Никель - Не более 0,30
Медь - Не более 0,30
Железо и примеси - Остальное
Наиболее близкой к предлагаемой стали по технической сущности является сталь по авт. св. СССР N 753925 следующего состава, вес.%.Known steel (TU 302.02.092-90) composition, wt.%:
Carbon - 0.19-0.26
Silicon - 0.20-0.40
Manganese - 0.75-1.00
Chrome - No more than 0.40
Nickel - Not more than 0.30
Copper - Not more than 0.30
Iron and Impurities - Else
Closest to the proposed steel in technical essence is steel according to ed. St. USSR N 753925 of the following composition, wt.%.

Углерод - 0,20-0,32
Марганец - 0,4-1,4
Кремний - 0,2-0,6
Хром - 0,06-0,50
Ванадий - 0,04-0,17
Никель - 0,04-0,40
Кальций - 0,005-0,04
Редкоземельные металлы - 0,02-0,20
Железо - Остальное
Задачей изобретения является повышение значений прочности, пластичности и ударной вязкости.Carbon - 0.20-0.32
Manganese - 0.4-1.4
Silicon - 0.2-0.6
Chrome - 0.06-0.50
Vanadium - 0.04-0.17
Nickel - 0.04-0.40
Calcium - 0.005-0.04
Rare earth metals - 0.02-0.20
Iron - Else
The objective of the invention is to increase the strength, ductility and toughness.

Для достижения поставленной задачи в сталь, содержащую углерод, кремний, марганец, никель, хром, ванадий, кальций и железо, дополнительно вводят алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Углерод - 0,18-0,22
Кремний - 0,20-0,40
Марганец - 0,50-0,80
Хром - Не более 0,4
Никель - 0,05-0,4
Ванадий - 0,02-0,05
Алюминий - 0,01-0,04
Кальций - 0,01-0,02
Железо - Остальное
Минимальное содержание углерода 0,18 выбрано из условий получения требуемого уровня прочности. Максимальное содержание углерода 0,22 выбрано из условий обеспечения свариваемости. Увеличение содержания углерода повышает прочностные свойства. Марганец при содержании до 0,5 умеренно упрочняет сталь, несколько повышает ударную вязкость и хладостойкость, что связано с измельчением зерна. Максимальное содержание марганца 0,8 применено с тем, что дальнейшее увеличение марганца сопровождается увеличением доли перлитной составляющей без существенного изменения структуры, поэтому сталь упрочняется с некоторым ухудшением вязкости и хладостойкости.To achieve this goal, aluminum is additionally introduced into steel containing carbon, silicon, manganese, nickel, chromium, vanadium, calcium and iron in the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 0.18-0.22
Silicon - 0.20-0.40
Manganese - 0.50-0.80
Chrome - No more than 0.4
Nickel - 0.05-0.4
Vanadium - 0.02-0.05
Aluminum - 0.01-0.04
Calcium - 0.01-0.02
Iron - Else
The minimum carbon content of 0.18 is selected from the conditions for obtaining the desired level of strength. The maximum carbon content of 0.22 is selected from the conditions for ensuring weldability. The increase in carbon content increases the strength properties. Manganese at a content of up to 0.5 moderately strengthens steel, slightly increases toughness and cold resistance, which is associated with grain refinement. The maximum manganese content of 0.8 was applied so that a further increase in manganese is accompanied by an increase in the share of the pearlite component without a significant change in structure; therefore, the steel hardens with some deterioration in toughness and cold resistance.

Введением никеля до 0,4 уменьшается критическая скорость охлаждения и повышается в значительной степени способность стали к улучшению. By introducing nickel to 0.4, the critical cooling rate decreases and the ability of the steel to improve significantly increases.

Положительная роль хрома заключается в том, что он очищает зерна от углерода, а некоторые из них - от кислорода. The positive role of chromium is that it cleans grains from carbon, and some of them from oxygen.

Минимальное содержание ванадия 0,02 принято для образования в стали высокостойких карбидов ванадия, имеющих высокую температуру растворения аустенита, способствует измельчению зерен, а максимальное 0,05 принято из условий обеспечения высокой пластичности и вязкости. The minimum vanadium content of 0.02 is accepted for the formation in the steel of highly resistant vanadium carbides having a high dissolution temperature of austenite, contributes to the grinding of grains, and the maximum of 0.05 is taken from conditions to ensure high ductility and viscosity.

Алюминий является сильным раскислителем и одновременно оказывает модифицирующее действие на сталь, наличие в стали алюминия приводит к измельчению аустенитного зерна, повышает предел текучести, снижает температуру перехода в хрупкое состояние, улучшает свариваемость стали. Aluminum is a strong deoxidizer and at the same time has a modifying effect on steel, the presence of aluminum in the steel leads to grinding of austenitic grain, increases the yield strength, lowers the transition temperature to a brittle state, improves the weldability of steel.

Введение кальция обеспечивает уменьшение вредного влияния сульфидов марганца, обеспечивает образование труднорастворимых сульфидов, образовавшихся при более высоких температурах. The introduction of calcium reduces the harmful effects of manganese sulfides, provides the formation of insoluble sulfides formed at higher temperatures.

Неметаллические включения приобретают глобулярную форму. Non-metallic inclusions acquire a globular shape.

Пример. Example.

Известные и предлагаемые составы сталей выплавлялись в индукционных печах типа ИСТ-16 и разливались в изложницы в слитки по 50 кг. Known and proposed steel compositions were smelted in induction furnaces of the IST-16 type and cast into ingots of 50 kg ingots.

Данные опытные слитки ковались на заготовки размером 40•170мм. Нагрев слитков проводился по следующему режиму:
1. Посадка в печь при температурах ≤750^o.These experimental ingots were forged onto blanks measuring 40 • 170 mm. The ingots were heated according to the following mode:
1. Landing in an oven at temperatures ≤750 ^o .

2. Выдержка при этой температуре 2 часа. 2. Exposure at this temperature for 2 hours.

3. Нагрев по мощности печи до температуры 1280±10^oС.3. Heating by furnace power to a temperature of 1280 ± 10 ^o C.

4. Выдержка при этой температуре 2 часа. 4. Exposure at this temperature for 2 hours.

5. Температурный интервал ковки 1280-750^oС.5. The temperature range of forging 1280-750 ^o C.

После окончания ковки поковки проходили предварительную термообработку. Режим предварительной термической обработки:
1. Посадка при температуре ≤600^oС.After forging, the forgings underwent preliminary heat treatment. Preliminary heat treatment mode:
1. Landing at a temperature of ≤600 ^o C.

2. Нагрев по мощности печи до 680±10^oС.2. Heating by furnace power to 680 ± 10 ^o C.

3. Выдержка при 680±10^oС 5 часов.3. Exposure at 680 ± 10 ^o With 5 hours.

4. Охлаждение с печью до 300^oС, далее на воздухе.4. Cooling with a furnace to 300 ^o C, then in the air.

Поковки термически обрабатывались и механическим путем разрезались на заготовки образцов. Forgings were heat treated and mechanically cut into blanks of samples.

Режим окончательной термической обработки:
Закалка
1. Температура печи при посадке ≤900^oС.Final heat treatment mode:
Quenching
1. The temperature of the furnace when planting ≤900 ^o C.

2. Нагрев по мощности печи до 910 - 915^oC.2. Heating by furnace power to 910 - 915 ^o C.

3. Выдержка при 910-915^oС 2 часа.3. Exposure at 910-915 ^o With 2 hours.

4. Охлаждение в воде. 4. Cooling in water.

Отпуск
1. Температура печи при посадке ≤650^oС.Vacation
1. The temperature of the furnace when landing ≤650 ^o C.

2. Нагрев по мощности печи до 700±10^oС.2. Heating by furnace power up to 700 ± 10 ^o C.

3. Выдержка при температуре 700±10^oС 8 часов.3. Exposure at a temperature of 700 ± 10 ^o With 8 hours.

4. Охлаждение на воздухе. 4. Air cooling.

В таблице приведены химические составы предлагаемой и известной сталей и их механические свойства. The table shows the chemical compositions of the proposed and known steels and their mechanical properties.

Предлагаемый состав стали позволит при сохранении пластичности и ударной вязкости значительно увеличить прочность. The proposed steel composition will, while maintaining ductility and toughness, significantly increase strength.

Claims

Steel containing carbon, silicon, manganese, nickel, chromium, vanadium, calcium and iron, characterized in that it additionally contains aluminum in the following ratio of components, weight. %:
Carbon - 0.18-0.22
Silicon - 0.20-0.40
Manganese - 0.50-0.80
Nickel - 0.05-0.40
Chrome - No more than 0.4
Vanadium - 0.02-0.05
Aluminum - 0.01-0.04
Calcium - 0.01-0.02
Iron - Else