SU1108129A1 - Steel - Google Patents

Steel Download PDF

Info

Publication number
SU1108129A1
SU1108129A1 SU833602545A SU3602545A SU1108129A1 SU 1108129 A1 SU1108129 A1 SU 1108129A1 SU 833602545 A SU833602545 A SU 833602545A SU 3602545 A SU3602545 A SU 3602545A SU 1108129 A1 SU1108129 A1 SU 1108129A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
steel
manganese
nickel
titanium
carbon
Prior art date
Application number
SU833602545A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лидия Захаровна Андрющенко
Михаил Александрович Филиппов
Виталий Иванович Довгопол
Анатолий Анатольевич Филиппенков
Владимир Фрицевич Карклин
Original Assignee
Уральский научно-исследовательский институт черных металлов
Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова
Синарский трубный завод
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Уральский научно-исследовательский институт черных металлов, Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова, Синарский трубный завод filed Critical Уральский научно-исследовательский институт черных металлов
Priority to SU833602545A priority Critical patent/SU1108129A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1108129A1 publication Critical patent/SU1108129A1/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

СТАЛЬ, содержаща  углерод, марганец, кремний, азот, железо, отличающа с  тем, что, с целью повышени  износостойкости при трении и абразивном, изнашивании при температурах до , она дополнительно содержит хром, никель, ванадий, титан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 1,40-1,65 17-20 Марганец 0,3 -1,0 Кремний 0,002-0,100 Азот 0,5 -1,5 Хром 0,1 -0,5 Никель 0,02-0,30 Вансщий i 0,01-0,15 Титан Железо Остальное (ОSTEEL containing carbon, manganese, silicon, nitrogen, iron, characterized in that, in order to increase wear resistance under friction and abrasive wear at temperatures up to, it additionally contains chromium, nickel, vanadium, titanium in the following ratio of components, wt. %: Carbon 1.40-1.65 17-20 Manganese 0.3 -1.0 Silicon 0.002-0.100 Nitrogen 0.5 -1.5 Chromium 0.1-0.5 Nickel 0.02-0.30 Vanity i 0.01-0.15 Titanium Iron Else (O

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к износостойким стал м, и может быть исполь зовано в качестве материала дл  оправок трубных прошивных станов, бро нефутеровочных плит доменных скипов и агломерационных дробилок, колосни ков агломашин и других литых детале подвергающихс  износу трением и ударно-абразивному износу в услови х одновременного действи  высоких температур и истирающих давлений, В насто щее врем  в различных отрасл х промьшшенности дл  изготов лени  отливок, работающих в услови х ударно-абразивного износа, широко примен етс  аустенитова  высокомарганцева  сталь 110Г13Л. Если при комнатной и пониженных температурах высока  способность стали 110Г13Л к деформационному упрочнению обеспе чивает ей достаточную износостойкость при действии ударных и истира ющих нагрузок, то при повышенных температурах эксплуатации (400 1000°С ) происходит в течение первых часов работы распад аустенита с выделением карбидов и образованием феррито-карбидной смеси и, как след ствие, потер  износостойкости стали Наиболее близкой к предлагаемой стали по технической сущности и дос тигаемому эффекту  вл етс  сталь 2 содержаща , мас.% : 0,9-1,5 Углерод 17-23 Марганец 0,2-0,8 Кремний 0,01-0,2 Алюминий 0,002-0,05 0,04-0,4 Железо Остальное Данна  сталь обладает повышенной хладостойкостью в деформированном состо нии, однако в процессе эксплу атации в услови х высоких давлений, повышенных температур и наличии теп лосмен в качестве прошивных оправок трубных станов сталь имеет низкую износостойкость, склонность к схватыванию с материалом заготовки и образованию трещин уже после прошив ки одной заготовки, особенно при со держании углерода ближе к нижнему пределу (0,9-1,2%). Цель изобретени  - повышение износостойкости при трении и абразивном изнашивании при температурах до 600°С. Поставленна  цель достигаетс  тем, что сталь, содержаща  углерод, марганец, кремний, азот, железо, дополнительно содержит хром, никель ванадий, титан при следующем соотношении компонентов, мас.%; Углерод 1,4-1,65 Марганец 17-20 Кремний 0,3-1,0 Хром0,5-1,5 Никель 0,1-0,5 Азот0,002-0,1 Ванадий 0,02-0,3 Титан0,01-0,15 Железо Остальное Повышение содержани  углерода в предлагаемой стали по сравнению с известной вызвано тем, что действие высоких истирающих нагрузок в сочетании с повышенными температурами обусловливает обезуглевоживание поверхностных слоев отливок, что может привести при недостаточном исходном содержании углерода к развитию у - превращени  в процессе выдержки при высоких температурах или последующего охлаждени  поверхностных слоев, обезуглероженных при отливке или термообработке. Нижний предел содержани  углерода (1,40%) обеспечивает .предотвращение образовани  мартенситной или трооститной фазы-в обезуглероженных поверхностных сло х отливок. Верхний предел содержани  углерода (1,65%) определ етс  макимально возможным содержанием его в твердом растворе (аустените) без образовани  значительного количества нерастворившейс  при нагреве под закалку карбидной фазы, наличие которой способствует образованию трещин в процессе эксплуатации. Сужение интервала со;цержани  марганца в предлагаемой стали вызвано необходимостью повышени  концентрации углерода в стали до 1,40-1,65% и св зано с трудностью растворени  карбидной фазы при нагреве под закалку . Наличие в предлагаемой стали марганца в количестве свыше 20% не позвол ет получить структуру аустенита без допустимого количества легированного цементита даже при повышении температуры закалки до 1150°С. Легирование предлагаемой стали хромом в количестве свыше 0,5%, уменьша  диффузионную подвижность атомов углерода и марганца и увеличива  энергию св зи в аустените, способствует увеличению термической и деформационной стабильности твердого раствора при нагреве до 1080°С поверхностных слоев отливок и резких теплосменах, уменьшает склонность аустенита к разупрочнению при высоких температурах, повышает окалиностойкость . Увеличение содержани  хрома свыше 1,5% нецелесообразно, так как вызывает образование труднорастворимых выделений легированного цементита. Введение никел  в количестве 0,050 ,5% стабилизирует аустенит предла- . гаемой стали по отношению к распаду при повышенных температурах. Никель, вход  в состав твердого раствора, снижает склонность к карбидообразованию и тепловому схрупчиванию. При содержании никел  в стали менее 0,1%The invention relates to ferrous metallurgy, in particular, wear-resistant steels, and can be used as a material for mandrels of pipe piercing mills, non-lining bricks of blast skips and sintering crushers, spikes of sintering machines and other cast parts subjected to friction wear and impact-abrasive wear under the simultaneous conditions of high temperatures and abrasive pressures. At present, in various areas of industry for the manufacture of castings operating under impact-abrasive and It is widely used austenitic high manganese steel 110G13L. If at room temperature and low temperatures, 110G13L steel has a high capacity for strain hardening, it provides sufficient wear resistance under impact and abrasive loads, then at elevated operating temperatures (400–1000 ° C), austenite decomposes with carbides and forms ferrite-carbide mixture and, as a consequence, the loss of wear resistance of steel. Steel 2 containing, in wt.%: 0, is closest to the proposed steel in terms of technical essence and achievable effect. 9-1.5 Carbon 17-23 Manganese 0.2-0.8 Silicon 0.01-0.2 Aluminum 0.002-0.05 0.04-0.4 Iron Rest This steel has a high cold resistance in the deformed state, However, during operation at high pressures, elevated temperatures and the presence of thermocomens as piercing mandrels for pipe mills, the steel has low wear resistance, a tendency to seize with the material of the workpiece and the formation of cracks after flashing one billet, especially when the carbon content is closer to the lower limit (0.9-1.2%). The purpose of the invention is to increase wear resistance under friction and abrasive wear at temperatures up to 600 ° C. This goal is achieved by the fact that steel containing carbon, manganese, silicon, nitrogen, iron, additionally contains chromium, nickel, vanadium, titanium in the following ratio of components, wt.%; Carbon 1.4-1.65 Manganese 17-20 Silicon 0.3-1.0 Chromium 0.5-1.5 Nickel 0.1-0.5 Nitrogen0.002-0.1 Vanadium 0.02-0.3 Titanium 0,01-0,15 Iron Else The increase in carbon content in the proposed steel compared to the known one is due to the fact that the action of high abrasive loads in combination with elevated temperatures leads to de-carbonization of the surface layers of the castings, which can lead to the development of carbon in case of insufficient initial carbon content transformation in the process of aging at high temperatures or subsequent cooling of the surface layers, erozhennyh during casting or heat treatment. The lower limit of carbon content (1.40%) provides for the prevention of the formation of the martensitic or trostitic phase in the decarburized surface layers of the castings. The upper limit of carbon content (1.65%) is determined by the maximum possible content of it in the solid solution (austenite) without the formation of a significant amount of the carbide phase which does not dissolve when heated for quenching, the presence of which promotes the formation of cracks during operation. The narrowing of the cobalt manganese interval in the proposed steel is due to the need to increase the carbon concentration in the steel to 1.40-1.65% and is due to the difficulty of dissolving the carbide phase when heated for quenching. The presence of manganese in the amount of more than 20% in the steel does not allow one to obtain the austenite structure without an allowable amount of doped cementite even with an increase in the quenching temperature to 1150 ° C. Doping the proposed steel with chromium in an amount of over 0.5%, reducing the diffusion mobility of carbon and manganese atoms and increasing the bond energy in austenite, increases the thermal and deformation stability of the solid solution when heated to 1080 ° C surface layers of castings and abrupt heat changes, reduces the tendency austenite to soften at high temperatures, increases oxidation resistance. Increasing the chromium content in excess of 1.5% is impractical, since it causes the formation of insoluble precipitates of doped cementite. The introduction of nickel in the amount of 0.050, 5% stabilizes austenite predla-. steel in relation to decomposition at elevated temperatures. Nickel, the entrance to the solid solution, reduces the tendency to carbidoobrazovaniyu and thermal embrittlement. When the nickel content in the steel is less than 0.1%

его вли ние на стабильность аустенита и тепловое охрупчивание становитс  несущественным. Повышение концентрации никел  свыше 0,5% в предлагаемой стали снижает способность марганцевого аустенита к деформационному упрочнению и, как следствие, износостойкости стали, а также нецелесообразно по экономическим соображени м .its effect on austenite stability and thermal embrittlement becomes insignificant. Increasing the nickel concentration above 0.5% in the proposed steel reduces the strength of manganese austenite for strain hardening and, as a result, the wear resistance of steel, and is also unreasonable for economic reasons.

Совместное легирование стали титаном с ванадием в количестве 0,010 ,15 и 0,02-0,30% соответственно уменьшает склонность .к росту зерна при нагреве под закалку и в процессе трени  при высоких температурах, а также приводит к измельчению первичной структуры литой стали.за счет выделени  карбидов (карбонитридов) титана и ванади  в процессе кристаллизации и нагрева под закалку, а . также рабочих нагревов поверхности отливок. Наличие дисперсных карбонитридов в предлагаемой стали повышает твердость и износостойкость отливок в процессе трени  и износа при повышенных температурах, затрудн ет протекание динамической рекристаллизации , .преп тству  разупрочнению аустенита.Co-alloying of steel with titanium and vanadium in an amount of 0.010, 15 and 0.02-0.30%, respectively, reduces the tendency to grow grain when heated for quenching and during friction at high temperatures, and also leads to grinding of the primary structure of cast steel. through the release of titanium carbides (carbonitrides) and vanadium in the process of crystallization and heating for quenching, a. also working surface heating castings. The presence of dispersed carbonitrides in the proposed steel increases the hardness and wear resistance of castings in the process of friction and wear at elevated temperatures, makes it difficult for dynamic recrystallization to prevent softening of austenite.

Содержание титана и ванади  в предлагаемой стали ниже 0,01 и 0,02% соответственно не вызывает измельчени  зерна и повышени  износостойкости стали, а увеличение концентрации титана и ванади  свыше 0,15 и 0,3% приводит к снижению ударной в зкости и трещиностойкости стали при циклических теплосменах в присутствии истирающих нагрузок.The content of titanium and vanadium in the proposed steel below 0.01 and 0.02%, respectively, does not cause grain refinement and increase in wear resistance of steel, and an increase in the concentration of titanium and vanadium above 0.15 and 0.3% leads to a decrease in toughness and crack resistance of steel with cyclic heat changes in the presence of abrasive loads.

00

Таким образом, комплексное легирование никелем, хромом, титаном и ванадием обеспечивает высокую износостойкость предлагаемой стали при повышенных температурах в услови х резких теплосмен в сочетании с исти5 рающими нагрузками, а также малую склонность к схватыванию при высокотемпературном трении по сравнению с известной сталью.Thus, complex alloying with nickel, chromium, titanium and vanadium provides high wear resistance of the proposed steel at elevated temperatures under conditions of abrupt heat cycles in combination with abrasive loads, as well as a low tendency to seizure under high temperature friction compared to the known steel.

00

Примеры. Предлагаема  и известна  стали выплавл лись в дуговой электропечи ДЧМ 1,5 и разливались в земл ные формы дл  оправок. В качестве шихтовых материалов использова5 лись ферросплавы технической чистоты .Examples The proposed and well-known steel was melted in a DCM 1.5 electric arc furnace and poured into earth molds for mandrels. Technological purity ferroalloys were used as charge materials.

Химический состав исследуемых сталей приведен в табл. 1.The chemical composition of the investigated steels is given in table. one.

Таблица 1Table 1

1,40 17,0 0,3 0,5 0,1 0,01 0,02 1,65 20,0 1,0 1,5 0,5 0,15 0,3 1,55 18,5 0,6 1,0 0,3 0,1 0,2 Термообработка литых оправок всех1.40 17.0 0.3 0.5 0.1 0.1 0.01 0.02 1.65 20.0 1.0 1.5 0.5 0.15 0.3 1.55 18.5 0, 6 1.0 0.3 0.1 0.2 Heat treatment of cast mandrels all

сталей проводилась по режиму: выдержка в среде природного газа при температуре 1070°С 5 ч с последующим охлаждением в воде. Такой режим обеспечивал получение аустенитной структуры в центре отливок и аустенитной структуры с мелкими глобул рными карбидами по границам и телу зерна аустенита у поверхности отливок у всех сталей без признаков обезуглероживани  поверхностного сло .steels were carried out according to the mode: exposure to natural gas at a temperature of 1070 ° C for 5 h, followed by cooling in water. This mode provided the austenitic structure in the center of the castings and the austenitic structure with fine globular carbides along the boundaries and body of the austenite grain at the surface of the castings in all steels without signs of decarburization of the surface layer.

Исследование износостойкости стали проводилось на литых оправках длиной 175 мм и диаметром 55 мм при прошивке заготовок из нержавеющей стали 12Х18Н1ОТ на промышленном прошивном стане. После прошивки одной заготовки оценивалс  линейный износ оправки уменьшение длины по отношению к исходной и склонность к схватыванию при трении по величине сло  налилани  металла заготовки. Наличие и . глубина трещин изучалась на микрошлифах и макротемплетах, вырезанных вблизи рабочей поверхности. Способность к упрочнению аустеннта в.пррт ;цессе высокотемпературного трени ., оценивалась по приросту твердости рабочей поверхности оправок. Оценка износостойкости при ударно-абразивном изнашивании в услови х высоких.. температур проводилась на экспериментальной лабораторной дробилке с подогревом образцов с помощью ТВЧ до температуры . Измер лс  весовой износ образцов размером 15 мм, вырезанных из литых оправок, после размола 10 кг гранитного щебн  фракции 4-5 мм. 0,002 Остальное 0,1 ,05 -В табл. 2 приведены данные по износо тойкости и упрочнению исследуемых стаТаблицаThe study of steel wear resistance was carried out on casting mandrels with a length of 175 mm and a diameter of 55 mm when flashing blanks from stainless steel 12X18H1OT on an industrial piercer. After flashing one preform, the linear wear of the mandrel was estimated to decrease in length relative to the initial one and the tendency to seizure during friction based on the size of the lining of the preform metal. Availability and. The depth of the cracks was studied on microsections and macrotemplets cut near the working surface. The ability to harden austennte v.prt, the process of high-temperature friction., Was estimated by the increase in the hardness of the working surface of the mandrels. Evaluation of wear resistance under impact-abrasive wear under conditions of high temperatures was carried out on an experimental laboratory crusher with heating of samples using high-frequency current up to temperature. The weight weights of 15 mm samples cut from cast mandrels were measured after grinding 10 kg of crushed granite 4-5 mm. 0.002 Remaining 0.1, 05 –B. 2 shows the data on wear and strength and hardening of the studied tables.

лей при прошивке заготовок из стали 12Х18К10Т и ударно-абразивном износе.lei when flashing blanks from steel 12X18K10T and impact-abrasive wear.

ТаблицаTable

Claims (1)

М 916579, кл. С 22 С 38/16, 1981.M 916579, cl. C 22 C 38/16, 1981. (54)(57) СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, азот, железо, (54) (57) STEEL containing carbon, manganese, silicon, nitrogen, iron, о т л и ч а about l and h ю щ а я с я тем, что, I am with the fact that, с целью повышения износостойкости in order to increase wear resistance при трении и абразивном, изнашивании при температурах до 600°С, она до- with friction and abrasive wear at temperatures up to 600 ° C, it полнительно thoroughly содержит хром, никель, contains chrome, nickel, ванадий, титан при следующем соотношении компонентов, мас.%: vanadium, titanium in the following ratio of components, wt.%: Углерод Carbon 1 ,40-1 ,65 1, 40-1, 65 Марганец Manganese 17-20 17-20 Кремний Silicon 0,3 -1,0 0.3 -1.0 Азот Nitrogen 0,002-0,100 0.002-0.100 Хром Chromium 0,5 -1,5 0.5 -1.5 Никель Nickel 0,1 -0,5 0.1 -0.5 Ванадий Vanadium 0,02-0,30 0.02-0.30 Титан Железо Titanium Iron 0,01-0,15 ° Остальное Л 0.01-0.15 ° The rest is L 1 one V/ с V / s н* и* n * and*
SU833602545A 1983-06-06 1983-06-06 Steel SU1108129A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833602545A SU1108129A1 (en) 1983-06-06 1983-06-06 Steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833602545A SU1108129A1 (en) 1983-06-06 1983-06-06 Steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1108129A1 true SU1108129A1 (en) 1984-08-15

Family

ID=21067414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833602545A SU1108129A1 (en) 1983-06-06 1983-06-06 Steel

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1108129A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002033139A1 (en) * 2000-10-19 2002-04-25 The Frog Switch And Manufacturing Company Grain-refined austenitic manganese steel casting having microadditions of vanadium and titanium and method of manufacturing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
i.rOCT 2176-77. Сталь 110Г13Л. 2.Авторское свидетельство СССР 916579, кл. С 22 С 38/16, 1981. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002033139A1 (en) * 2000-10-19 2002-04-25 The Frog Switch And Manufacturing Company Grain-refined austenitic manganese steel casting having microadditions of vanadium and titanium and method of manufacturing
US6572713B2 (en) 2000-10-19 2003-06-03 The Frog Switch And Manufacturing Company Grain-refined austenitic manganese steel casting having microadditions of vanadium and titanium and method of manufacturing
EP1337679A1 (en) * 2000-10-19 2003-08-27 The Frog Switch and Manufacturing Company Grain-refined austenitic manganese steel casting having microadditions of vanadium and titanium and method of manufacturing
AU2002211409B2 (en) * 2000-10-19 2004-04-01 The Frog Switch And Manufacturing Company Grain-refined austenitic manganese steel casting having microadditions of vanadium and titanium and method of manufacturing
EP1337679A4 (en) * 2000-10-19 2004-06-09 Frog Switch And Mfg Company Grain-refined austenitic manganese steel casting having microadditions of vanadium and titanium and method of manufacturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU736037B2 (en) Method for producing ultra-high strength, weldable steels with superior toughness
PL83139B1 (en)
JPS6358881B2 (en)
SU1108129A1 (en) Steel
Inthidech et al. Effect of alloying elements on variation of micro-hardness during heat treatment of hypoeutectic high chromium cast iron
JP2636007B2 (en) High strength ductile cast iron with excellent elongation and method for producing the same
JP3716073B2 (en) Manufacturing method of hot forged parts with excellent machinability and fatigue characteristics
JPS63161117A (en) Production of hot rolled steel products having high strength and high toughness
RU2081199C1 (en) Heat- and wear-resistant steel
CN116516265B (en) High-strength low-temperature impact resistant alloy bar and preparation method thereof
SU1164306A1 (en) Steel
Białobrzeska et al. Effect of Boron Accompanied by Chromium, Vanadium and Titanium on the Transformation Temperatures of Low-Alloy Cast Steels
SU1735428A1 (en) Tool steel
SU1033568A1 (en) Steel
JP3217943B2 (en) Method for producing steel for machine structural use having excellent machinability, cold forgeability and fatigue properties after quenching and tempering
SU1014968A1 (en) Steel
RU2244756C1 (en) Method for steel manufacturing, steel, and products made from the same
El-Din et al. Structure characteristics and mechanical properties of cold rolled austempered ductile iron alloyed with nickel
RU1775196C (en) Three-layer roll
SU1421793A1 (en) Alloy for deoxidizing and alloying steel
Schneider et al. The performance of spray-formed tool steels in comparison to conventional route material
US3673008A (en) Carbonitriding and other thermal treatment of columbium steels
SU1407989A1 (en) Steel
RU2055934C1 (en) Ferrite corrosion-proof steel
Rama et al. Experimental Studies of Microstructure and Its Effect on Mechanical Properties of As-Cast Si-Mo-Cr Ductile Cast Iron