RU2243288C1 - Steel - Google Patents
SteelInfo
- Publication number
- RU2243288C1 RU2243288C1 RU2003134931/02A RU2003134931A RU2243288C1 RU 2243288 C1 RU2243288 C1 RU 2243288C1 RU 2003134931/02 A RU2003134931/02 A RU 2003134931/02A RU 2003134931 A RU2003134931 A RU 2003134931A RU 2243288 C1 RU2243288 C1 RU 2243288C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- increase
- sulfur
- copper
- strength
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к низколегированным толстолистовым свариваемым конструкционным сталям, предназначенным для изготовления платформ большегрузных автомобилей, работающих в условиях Крайнего Севера.The invention relates to metallurgy, in particular to low alloy plate welded structural steels intended for the manufacture of platforms for heavy vehicles operating in the Far North.
Для изготовления платформ большегрузных самосвалов, эксплуатирующихся при температурах до -50°С, используют горячекатаные листы толщиной 9-50 мм в термообработанном состоянии из свариваемой хладостойкой низколегированной стали. Горячекатаные стальные листы такого назначения должны сочетать высокие прочностные и вязкостные свойства при отрицательных температурах. Требуемые механические свойства горячекатаных листов в состоянии поставки приведены в табл. 1.For the manufacture of platforms for heavy dump trucks operating at temperatures up to -50 ° C, hot-rolled sheets with a thickness of 9-50 mm in heat-treated condition from welded cold-resistant low alloy steel are used. Hot rolled steel sheets for this purpose must combine high strength and toughness at low temperatures. The required mechanical properties of hot rolled sheets in the delivery state are given in table. 1.
Известна низколегированная сталь, имеющая следующий химический состав, мас.%:Known low alloy steel having the following chemical composition, wt.%:
Углерод 0,11-0,16Carbon 0.11-0.16
Марганец 1,0-1,4Manganese 1.0-1.4
Кремний 0,15-0,35Silicon 0.15-0.35
Титан 0,08-0,14Titanium 0.08-0.14
Медь 0,02-0,30Copper 0.02-0.30
Алюминий 0,02-0,06Aluminum 0.02-0.06
Хром 0,02-0,15Chrome 0.02-0.15
Никель 0,02-0,15Nickel 0.02-0.15
Молибден 0,005-0,015Molybdenum 0.005-0.015
Ванадий 0,005-0,015Vanadium 0.005-0.015
Железо Остальное [1].Iron Else [1].
Недостатки стали известного состава состоят в том, что горячекатаные листы после термической обработки имеют низкие прочностные и вязкостные свойства при -40°С.The disadvantages of steel of known composition are that the hot rolled sheets after heat treatment have low strength and viscosity properties at -40 ° C.
Известна также низколегированная сталь, содержащая, мас.%:Also known low alloy steel containing, wt.%:
Углерод 0,05-0,2Carbon 0.05-0.2
Марганец 0,15-1,6Manganese 0.15-1.6
Фосфор 0,015Phosphorus 0.015
Кремний Не более 0,5Silicon Not more than 0.5
Сера 0,002-0,008Sulfur 0.002-0.008
Медь 0,2-0,5Copper 0.2-0.5
Алюминий Менее 0,1Aluminum Less than 0.1
Ниобий и/или Менее 0,05Niobium and / or Less than 0.05
Ванадий 0,1Vanadium 0.1
Молибден 0,5Molybdenum 0.5
Хром Менее 0,5Chrome Less than 0.5
Никель Менее 0,3Nickel Less than 0.3
Кальций 0,0001-0,005Calcium 0.0001-0.005
Железо Остальное [2].Iron Else [2].
Недостатками стали указанного состава является низкие прочность и ударная вязкость толстых горячекатаных листов даже после термического улучшения.The disadvantages of steel of the specified composition is the low strength and toughness of thick hot-rolled sheets even after thermal improvement.
Наиболее близкой по своему составу и свойствам к предлагаемой стали является низколегированная свариваемая сталь следующего состава, мас.%:The closest in composition and properties to the proposed steel is a low alloy welded steel of the following composition, wt.%:
Углерод 0,12-0,18Carbon 0.12-0.18
Марганец 1,0-1,8Manganese 1.0-1.8
Кремний 0,4-0,7Silicon 0.4-0.7
Хром 0,4-0,8Chrome 0.4-0.8
Алюминий 0,01-0,05Aluminum 0.01-0.05
Ванадий 0,04-0,08Vanadium 0.04-0.08
Азот 0,009-0,015Nitrogen 0.009-0.015
Медь 0,1-0,4Copper 0.1-0.4
Никель 0,01-0,34Nickel 0.01-0.34
Кальций 0,001-0,05Calcium 0.001-0.05
Железо Остальное [3].Iron Else [3].
Недостатки известной стали состоят в следующем. Для повышения комплекса механических свойств толстые горячекатаные листы из этой стали необходимо подвергать термическому улучшению (закалка + отпуск). Но даже после термического улучшения вязкостные свойства толстых листов при температуре -40°С (KCU-40 и KCV-40) остаются ниже допустимого уровня. Кроме того, термические напряжения, возникающие в процессе закалки толстых листов, приводят к нарушению их плоскостности (короблению).The disadvantages of the known steel are as follows. To increase the complex of mechanical properties, thick hot-rolled sheets of this steel must be subjected to thermal improvement (hardening + tempering). But even after thermal improvement, the viscosity properties of thick sheets at a temperature of -40 ° C (KCU -40 and KCV -40 ) remain below the acceptable level. In addition, thermal stresses arising in the process of hardening of thick sheets lead to a violation of their flatness (warping).
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении вязкостных свойств и плоскостности толстолистового проката в термообработанном состоянии.The technical problem solved by the invention is to increase the viscous properties and flatness of plate in heat-treated condition.
Поставленная техническая задача решается тем, что сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, алюминий, ванадий, азот, медь, никель, кальций и железо, дополнительно содержит ниобий, титан, бор, фосфор и серу при следующем соотношении содержании элементов, мас.%:The stated technical problem is solved in that the steel containing carbon, manganese, silicon, chromium, aluminum, vanadium, nitrogen, copper, nickel, calcium and iron, additionally contains niobium, titanium, boron, phosphorus and sulfur in the following ratio of elements, wt .%:
Углерод 0,12-0,20Carbon 0.12-0.20
Марганец 1,0-1,8Manganese 1.0-1.8
Кремний 0,4-0,7Silicon 0.4-0.7
Хром 0,4-0,8Chrome 0.4-0.8
Алюминий 0,02-0,05Aluminum 0.02-0.05
Ванадий 0,04-0,08Vanadium 0.04-0.08
Азот Не более 0,015Nitrogen Not more than 0.015
Медь 0,1-0,4Copper 0.1-0.4
Никель Не более 2,5Nickel No more than 2.5
Кальций 0,002-0,050Calcium 0.002-0.050
Ниобий Не более 0,06Niobium Not more than 0.06
Титан Не более 0,03Titanium Not more than 0.03
Бор 0,001-0,005Boron 0.001-0.005
Фосфор Не более 0,020Phosphorus Not more than 0,020
Сера Не более 0,015Sulfur Not more than 0.015
Железо ОстальноеIron Else
Сущность изобретения состоит в том, что предложенный химический состав стали с бором, ниобием и титаном в термообработанном состоянии приобретает ячеистую структуру, увеличивающую долю вязкой составляющей в изломе образца. За счет этого достигается повышение вязкостных свойств толстых листов при отрицательных температурах даже при использовании нормализации вместо термического улучшения. Благодаря тому что закалка не применяется, толстолистовой прокат в термообработанном состоянии имеет высокую плоскостность. Сера и фосфор, как неизбежные примеси, в указанных концентрациях не влияют на свойства стали. The essence of the invention lies in the fact that the proposed chemical composition of steel with boron, niobium and titanium in a heat-treated state acquires a cellular structure that increases the proportion of the viscous component in the fracture of the sample. Due to this, an increase in the viscosity properties of thick sheets at negative temperatures is achieved even when using normalization instead of thermal improvement. Due to the fact that hardening is not used, plate in heat-treated state has a high flatness. Sulfur and phosphorus, as inevitable impurities, in the indicated concentrations do not affect the properties of steel.
Углерод упрочняет сталь. При содержании углерода менее 0,12% не достигается требуемая прочность стали, а при его содержании более 0,20% ухудшается свариваемость стали.Carbon reinforces steel. With a carbon content of less than 0.12%, the required strength of the steel is not achieved, and with its content of more than 0.20%, the weldability of the steel deteriorates.
Марганец раскисляет и упрочняет сталь, связывает серу. При содержании марганца менее 1,0% прочность и износостойкость стали недостаточны. Увеличение содержания марганца более 1,8% приводит к снижению вязкости при температуре -40°С.Manganese deoxidizes and strengthens steel, binds sulfur. When the manganese content is less than 1.0%, the strength and wear resistance of the steel are insufficient. An increase in manganese content of more than 1.8% leads to a decrease in viscosity at a temperature of -40 ° C.
Кремний раскисляет сталь, повышает ее прочность. При концентрации кремния менее 0,4% прочность стали ниже допустимой, а при концентрации более 0,7% снижается пластичность, сталь не выдерживает испытания на холодный загиб.Silicon deoxidizes steel, increases its strength. At a silicon concentration of less than 0.4%, the strength of the steel is lower than permissible, and at a concentration of more than 0.7%, ductility decreases, the steel does not stand the test for cold bending.
Хром повышает прочность и вязкость стали. При его концентрации менее 0,4% прочность ниже допустимых значений. Увеличение содержания хрома более 0,8% приводит к потере пластичности из-за роста карбидов хрома.Chrome increases the strength and toughness of steel. When its concentration is less than 0.4%, the strength is below acceptable values. An increase in chromium content of more than 0.8% leads to a loss of ductility due to the growth of chromium carbides.
Алюминий раскисляет сталь и измельчает зерно. Он связывает азот в нитриды, уменьшая его вредное влияние на вязкостные свойства. При содержании алюминия менее 0,02% его влияние мало, вязкостные свойства стали ухудшаются. Увеличение содержания этого элемента более 0,05% приводит к графитизации углерода и снижению прочностных характеристик.Aluminum deoxidizes steel and grinds grain. It binds nitrogen to nitrides, reducing its harmful effect on viscosity properties. When the aluminum content is less than 0.02%, its effect is small, the viscosity properties of steel deteriorate. An increase in the content of this element over 0.05% leads to graphitization of carbon and a decrease in strength characteristics.
Ванадий в сочетании с алюминием являются сильными раскисляющими и карбидообразующими элементами. При содержании ванадия менее 0,04% снижается прочность и пластичность стали в термообработанном состоянии. Увеличение содержания ванадия более 0,08% нецелесообразно, т.к. не ведет к дальнейшему улучшению свойств, а лишь увеличивает расход легирующих.Vanadium in combination with aluminum are strong deoxidizing and carbide forming elements. When the vanadium content is less than 0.04%, the strength and ductility of the steel in the heat-treated state decreases. An increase in the content of vanadium over 0.08% is impractical, because does not lead to further improvement of properties, but only increases the consumption of alloying.
Азот в стали является примесным элементом. Он не приводит к существенному ухудшению свойств при концентрации в стали не более 0,015%. Более глубокая деазотация существенно удорожает производство стали.Nitrogen in steel is an impurity element. It does not lead to a significant deterioration in properties when the concentration in steel is not more than 0.015%. Deeper deazotation significantly increases the cost of steel production.
Медь введена для повышения устойчивости аустенита, что особенно важно при нормализации толстых листов. Увеличение содержания меди более 0,4% приводит к графитизации низколегированной стали, которая снижает комплекс механических свойств. Уменьшение содержания меди менее 0,1% ухудшает вязкостные и прочностные свойства низколегированной стали после нормализации.Copper is introduced to increase the stability of austenite, which is especially important when normalizing thick sheets. An increase in copper content of more than 0.4% leads to graphitization of low alloy steel, which reduces the complex of mechanical properties. A decrease in copper content of less than 0.1% impairs the toughness and strength properties of low alloy steel after normalization.
Никель способствует повышению прочности стали, и при его содержании не более 2,5% комплекс механических свойств толстых листов не ухудшается, но расширяются возможности использования никельсодержащего металлического лома при выплавке.Nickel helps to increase the strength of steel, and when its content is not more than 2.5%, the complex of mechanical properties of thick sheets does not deteriorate, but the possibilities of using nickel-containing scrap metal for smelting are expanded.
Кальций оказывает модифицирующее действие, что позволяет повысить свойства толстых листов в Z-направлении, повысить ударную вязкость при -40°С. При содержании кальция менее 0,002% его положительное воздействие проявляется слабо, толстые листы имеют низкие механические свойства. Увеличение содержания кальция более 0,050% приводит к росту неметаллических включений, снижению пластичности и ударной вязкости низколегированной стали.Calcium has a modifying effect, which allows to increase the properties of thick sheets in the Z-direction, to increase the impact strength at -40 ° C. When the calcium content is less than 0.002%, its positive effect is weak, thick sheets have low mechanical properties. An increase in calcium content of more than 0.050% leads to an increase in non-metallic inclusions, a decrease in ductility and toughness of low alloy steel.
Ниобий и титан способствуют стабилизации микроструктуры низколегированной стали по толщине листа. Однако если содержание ниобия будет более 0,06% или титана более 0,03%, то улучшения свойств толстолистовой стали не произойдет, а лишь увеличатся затраты на легирующие материалы.Niobium and titanium help stabilize the microstructure of low alloy steel over sheet thickness. However, if the niobium content is more than 0.06% or titanium more than 0.03%, then the improvement of the properties of plate steel will not occur, but only the cost of alloying materials will increase.
Бор упрочняет твердый раствор по механизму внедрения, повышает прочность и вязкость стали, измельчает микроструктуру. При содержании бора менее 0,001% его влияние незначительно. Увеличение содержания бора более 0,005% приводит к появлению по границам зерен избыточных фаз (боридов), что снижает ударную вязкость стали при отрицательных температурах.Boron strengthens the solid solution by the introduction mechanism, increases the strength and toughness of steel, and grinds the microstructure. With a boron content of less than 0.001%, its effect is negligible. An increase in boron content of more than 0.005% leads to the appearance of excess phases (borides) at the grain boundaries, which reduces the toughness of steel at low temperatures.
Фосфор и сера в данной стали являются вредными примесями, их концентрация должна быть как можно меньшей. Однако при концентрации фосфора не более 0,020% и серы не более 0,015% их отрицательное влияние незначительно. В то же время более глубокая дефосфорация и десульфурация стали существенно удорожат ее производство, что нецелесообразно.Phosphorus and sulfur in this steel are harmful impurities, their concentration should be as low as possible. However, when the concentration of phosphorus is not more than 0.020% and sulfur is not more than 0.015%, their negative effect is negligible. At the same time, deeper dephosphorization and desulfurization of steel will significantly increase the cost of its production, which is impractical.
Низколегированные стали различного химического состава выплавляли в электродуговой печи. В ковше сталь раскисляли ферромарганцем, ферросилицием, легировали феррохромом, феррованадием, ферробором, ферротитаном, вводили металлические алюминий, никель, медь, ниобий, а также силикокальций. С помощью синтетических шлаков удаляли избыток серы и фосфора, избыток азота устраняли вакуумированием стали в процессе ее внепечной обработки. Химический состав выплавляемых сталей приведен в табл.2.Low alloy steels of various chemical composition were smelted in an electric arc furnace. In the ladle, steel was deoxidized with ferromanganese, ferrosilicon, alloyed with ferrochrome, ferrovanadium, ferroboron, ferrotitanium, metallic aluminum, nickel, copper, niobium, and also silicocalcium were introduced. Using synthetic slags, the excess sulfur and phosphorus were removed, the excess nitrogen was eliminated by evacuating the steel during its out-of-furnace treatment. The chemical composition of smelted steels is given in table.2.
Сталь разливали в слябы, которые подвергали гомогенизирующему отжигу при температуре 700°С. Затем слябы нагревали до температуры 1250°С и прокатывали на толстолистовом стане 2800 в листы толщиной 25 мм. Прокатанные листы подвергали нормализации путем нагрева до 900°С и охлаждения на воздухе. После охлаждения от листов отбирали пробы и производили испытания механических свойств. В таблице 3 приведены результаты испытаний свойств горячекатаных листов.Steel was poured into slabs, which were subjected to homogenizing annealing at a temperature of 700 ° C. Then the slabs were heated to a temperature of 1250 ° C and rolled on a plate mill 2800 in sheets with a thickness of 25 mm Laminated sheets were subjected to normalization by heating to 900 ° C and cooling in air. After cooling, samples were taken from the sheets and mechanical properties tested. Table 3 shows the test results of the properties of hot rolled sheets.
Из табл.2 и 3 следует, что предложенная сталь (составы 2-4) имеет более высокие показатели ударной вязкости при температуре -40°С. Благодаря тому что при термообработке (нормализации) исключена закалка, неплоскостность толстых листов не превышает 6 мм/м.From table 2 and 3 it follows that the proposed steel (compositions 2-4) has a higher impact strength at a temperature of -40 ° C. Due to the fact that hardening is excluded during heat treatment (normalization), the non-flatness of thick sheets does not exceed 6 mm / m.
При запредельных концентрациях элементов (составы 1, 5) вязкостные свойства стали при отрицательных температурах ухудшаются, неплоскостность толстых листов возрастает. Также более низкие вязкостные свойства имеет сталь-прототип (вариант 6). Кроме того, толстые листы из этой стали характеризуются неплоскостностью 30-55 мм/м после закалки. Применение нормализации для листов из стали-прототипа с целью снижения неплоскостности толстых листов не позволило получить заданные прочностные и вязкостные характеристики.At transcendental concentrations of elements (compositions 1, 5), the viscosity properties of steel at low temperatures deteriorate, the non-flatness of thick sheets increases. Also, the lower viscosity properties have a steel prototype (option 6). In addition, thick sheets of this steel are characterized by a flatness of 30-55 mm / m after quenching. The use of normalization for steel sheets of the prototype in order to reduce the non-flatness of thick sheets did not allow to obtain the specified strength and viscosity characteristics.
Технико-экономические преимущества предложенной стали состоят в том, что введение в ее состав 0,001-0,005% бора и не более 0,03% титана при ограничении примесных содержаний серы и фосфора оптимальной концентрации остальных элементов позволило повысить ударную вязкость при отрицательных температурах, заменить термическое улучшение на нормализацию. Исключение закалки позволило повысить плоскостность толстолистовой стали.The technical and economic advantages of the proposed steel consist in the fact that the introduction of 0.001-0.005% boron and not more than 0.03% titanium into it, while limiting the impurity contents of sulfur and phosphorus to the optimal concentration of the remaining elements, increased the toughness at low temperatures and replaced thermal improvement to normalize. The exception of hardening made it possible to increase the flatness of plate steel.
В качестве базового объекта принята сталь-прототип. Использование предложенной стали позволит повысить рентабельность производства толстых листов для платформ БелАЗов северного исполнения на 10-15%.The prototype steel was adopted as the base object. Using the proposed steel will increase the profitability of the production of thick sheets for BelAZ platforms of northern design by 10-15%.
Источники информацииSources of information
1. Авт. свид. СССР №1652373, МПК С 22 С 38/50, 1991 г.1. Auth. testimonial. USSR No. 1652373, IPC C 22 C 38/50, 1991
2. Заявка Японии №5247521, МПК С 22 С 38/42, 1977 г.2. Japanese application No. 5247521, IPC C 22 C 38/42, 1977
3. Патент Российской Федерации №2200768, МПК С 22 С 38/46, 38/58, 1997 г. - прототип.3. Patent of the Russian Federation No. 2200768, IPC C 22 C 38/46, 38/58, 1997 - prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003134931/02A RU2243288C1 (en) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | Steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003134931/02A RU2243288C1 (en) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | Steel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2243288C1 true RU2243288C1 (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=34388696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003134931/02A RU2243288C1 (en) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | Steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2243288C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2495149C1 (en) * | 2012-03-06 | 2013-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Северсталь-Проект" (ООО "Северсталь-Проект") | High-strength cold-resistant welded steel |
RU2550987C2 (en) * | 2010-06-30 | 2015-05-20 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Galling resistant steel plates demonstrating excellent impact toughness of weld and excellent resistance to delayed fracture |
RU2550985C2 (en) * | 2010-06-30 | 2015-05-20 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Galling resistant steel plates demonstrating excellent impact toughness of weld and excellent resistance to delayed fracture |
-
2003
- 2003-12-03 RU RU2003134931/02A patent/RU2243288C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2550987C2 (en) * | 2010-06-30 | 2015-05-20 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Galling resistant steel plates demonstrating excellent impact toughness of weld and excellent resistance to delayed fracture |
RU2550985C2 (en) * | 2010-06-30 | 2015-05-20 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Galling resistant steel plates demonstrating excellent impact toughness of weld and excellent resistance to delayed fracture |
RU2495149C1 (en) * | 2012-03-06 | 2013-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Северсталь-Проект" (ООО "Северсталь-Проект") | High-strength cold-resistant welded steel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2881485B1 (en) | Abrasion resistant steel plate with high strength and high toughness, and process for preparing same | |
WO2015162928A1 (en) | Spring steel and method for producing same | |
EP3530769B1 (en) | Martensitic stainless steel sheet | |
EP3617337A1 (en) | HIGH-Mn STEEL AND PRODUCTION METHOD THEREFOR | |
WO2007075006A1 (en) | High manganese steel strips with excellent coatability and superior surface property, coated steel strips using steel strips and method for manufacturing the steel strips | |
JP7063364B2 (en) | High Mn steel | |
KR102628769B1 (en) | HIGH-Mn STEEL AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR | |
JP2023044342A (en) | Plated stainless steel plate for hot stamping and molding member | |
RU2442831C1 (en) | Method for production of high-strength steel | |
CN116615570A (en) | High-strength thick hot-rolled steel sheet excellent in elongation and method for producing same | |
RU2433191C1 (en) | Manufacturing method of high-strength plate steel | |
RU2731223C1 (en) | High-strength welded cold-resistant steel and article made therefrom | |
RU2243288C1 (en) | Steel | |
RU2362815C2 (en) | Low-alloy steel and product implemented from it | |
RU2255999C1 (en) | Low-alloy steel | |
RU2040583C1 (en) | Steel | |
RU2362814C2 (en) | Low-alloy steel and product implemented from it | |
JP2023542951A (en) | Cold rolled coated steel sheet and its manufacturing method | |
RU2223343C1 (en) | Steel | |
JP3449307B2 (en) | B-added high-strength steel with excellent toughness in the heat affected zone | |
RU2219276C1 (en) | Martensite-ageing steel and product therefrom | |
JP3511268B2 (en) | Method of annealing B-containing steel sheet | |
EP4245876A1 (en) | High yield ratio and high strength steel sheet having excellent thermal stability, and manufacturing method therefor | |
RU2303647C2 (en) | Steel | |
RU2690398C1 (en) | Method for production of low-alloy cold-resistant welded sheet metal |