SU1109467A1 - Сталь - Google Patents

Abstract

СТАЛЬ, содержаща  углерод, марганец, кремний, алюминий, кальций барий и железо, отличающа с  тем, что, с целью повышени  пластичности и предела усталостного разрушени  в гор чекатаном состо нии , она дополнительно содержит .бор, азот и цирконий при следующем соотношении компонентов, мае, %: Углерод 0,05-0,15 Марганец 0,2-0,5 Кремний 0,7-2,5 0,01-0,06 Апюминий Бор 0,0005-0,01 0,001-0,015 Кальций Барий 0,001-0,010 Цирконий 0,01-0,05 Азот 0,001-0,01 Железо Остальное (Л

Description

1 d

;35

ч1 Изобретение относитс  к металл: ф гни, конкретнее к конструкционным низколегированным стал м, и может быть использовано при производстве тонколистового проката дл  машинестроени , в частности дл  автомоби строени . Задачи снижени  металлоемкости ,и повьшени  конструктивной прочнос требуют создани  новых марок стале сочетающих высокуго прочность и пла тичность, экономичных в производст технологичных в обработке. Известна сталь J, содержаща , мае. %: Углерод0 12 Марганец1,3-1,7 Кремний0,5-0,8 Хром , 0,30 Никель0,30 Медь0,30 ЖелезоОстальное Недостатки этой стали - низкие прочность и пластичность, склоннос к образованию трещин и рассло , ан зотропи  механических свойств. Наиболее близка к предлагаемой стали по технологической сущности и достигаемому эффекту сталь 1.23, содержаща , мас.%:, Углерод 0,07-0;14 Марганец1,2-2,0 Кремний0,2-0,6 Ванадий0,05-0,14 . Хром0,01-0,30 Алюминий0,01-0,06 Медь0,01-0,30 Титан0,01-0,05 Кальций0,001-0,018 Барий0,001-0,010 Редкоземельные металлы0,001-0,010 ЖелезоОстальное Эта сталь имеет следующие значе ни  механических свойств в гор чек таном состо нии; Предел прочности, кг/мм 56 Предел текучести, кг/мм 46 Относительное удлинение,% 22 Ударна  в зкость на образцах с остры { надрезом при -15°С, кгм/см 8 Недостаток известной стали - ни ка  пластичность при температурах гор чей и холодной прокатки, что з трудн ет производство гор чекатано листа малых толщин и холоднокатано листа. Кроме того, дл  нее характерны склонность к осевой ликвации, концентрационна  и структурна  неоднородность проката под вли нием комплекса легирующих элементов с сильной карбидообразующей способностью (марганец, ванадий, хром, титан) и низкой растворимостью в твердом состо нии (медь). Это приводит к нестабильности механических свойств, снижает предел усталостного разрушени , ухудшает обрабатываемость стали методами штамповки, гибки. Использование в составе стали таких дефицитных элементов как ванадий и марганец ограничивает возможности ее производства . Цель изобретени  - повышение пластичности и предела усталостного разрушени  стали в гор чекатаном состо нии. Дл  достижени  поставленной цели сталь, содержаща  углерод, марганец, кремний, алюминий, кальций, барий и железо, дополнительно содержит бор, азот и цирконий при следующем соотношении компонентов, мае. %: Углерод0,05-0,15 Марганец0,2-0,5 Кремний0,7-2,5 Алюминий0,01-0,06 Бор0,0005-0,01 Кальций 0,001-0,015 Барий0,001-0,010 Цирконий0,01-0,05 Азот0,001-0,01 ЖелезоОстальное В качестве примесей сталь может содержать менее 0,02 мае, % фосфора, менее 0,01 мае. % серы. Дополнительное введение в сталь бора и азота, увеличение содержани  кремни  позвол ет получить достаточно высокую прочность, исключив из состава стали ванадий, хром, медь и значительно понизив содержание марганца Это способствует повышению пластичности и предела усталостного разрушени . Дополнительное введение в сталь циркони  позвол ет исключить титан и редкоземельные элементы, что уменьщает содержание неметаллических включений , исключает образование карбидов титана и способствует дальнейшему увеличению пластичности и ударной в зкости. Углерод при содержании менее 0,05 мае. % не обеспечивает требуемой прочности, a более 0,15 мае, % снижа ет пластичность и способствует образованию эвтектических карбидов бора, Марганец в количестве менее 0,2 мае. % недостаточен дл  стабильного хода раскислени  и обессеривани  в процессе плавки, а в количестве более 0,5 мае. % снижает пластичность . Кремний при содержании менее 0,7 мае. % не обеспечивает необходимой прочности, а при содержании более 2,5 мае. % снижает пластичность и ударную в зкость. Алюминий при содержании менее 0,01 мае. % не обеспечивает достаточ но интенсивного образовани  карбонит ридов в цел х стабилизации свойств и карбонитридного упрочнени , а при содержании более 0,06 мае. % возрастают концентраци  алюмини  в твердом растворе и количество включений окис лов алюьшни , что ухудшает пластичность и снижает предел усталостного разрушени . Бор в количествах, менее 0,0005 мае. % расходуетс  преимущест венно на раскисление и. не способству ет упрочнению от образовани  боридны включений и измельчени  зерна стали, при его содержании свьпне 0,01 мае. % возможно снижение пластичности из-за выделени  включений боридов в виде сетки по границам зерен и образовани  боридной эвтектики. Это отрицательно сказываетс  также на ударной в зкости и пределе усталостного разрушени  . Азот в количестве менее 0,00,1 мас, не обеспечивает необходимого упроч-нени  путем образовани  карбонитридо алюмини  и бора, а в количестве более 0,01 мае. % усиливает охрупчивание и способствует снижению пласти ности. Кальций при содержании менее 0,001 мае. % недостаточно интенсивно раскисл ет и обессеривает сталь, а при содержании более 0,015 мае. % он может расходоватьс  на восстановлевые окислов других элементов и вза имодействовать с материалами футеров ки сталеразливочных устройств, увеличива  содержание неметаллических включений в стали. Барий при содержании менее 0,001 нас. % не способствует глубокому раскислению стали и сфероидизадни неметаллическ п включений с целью повышени  пластичности и предела уста.постного разрушени . При содержании более 0,010 мае. % бари  увеличиваетс  число неметаллических включений оксисульфидного типа, что отрицательно вли ет на пластичность стали. Введение в состав стали циркони  в количестве 0,01-0,05 мае. % приводит к очистке границ зерен от неметаллических включений, что способствует повышению трещиноустойчивости стали, снижению ее температурного порога хладноломкости, повышению предела усталостного разрушени . Цирконий ,  вл  сь нитридообразующиМ элементом , образует нитриды циркони , что повышает прочностные характеристики стали. При содержании его меньше 0,01 мае, % не достигаетс  нужньм уровень прочностных свойств, а содержание циркони  более 0,05 мае. % приводит к чрезмерному упрочнению, что значительно затрудн ет прокатку и штампуемость стали. Дл  определени  механических свойств в и щукционной печи выплавл ют сталь предложенного (п ть вариан- . тов), известного (три варианта) и базового составов (два варианта). Сталь разливают в слитки весом 50 кг, диаметром 200 мм. Слитки проковывают на заготовки толщиной 50 мм, которые прокатывают на полосу (за п ть проходов с промежуточным подогревом). Температура конца прокатки 900-890°С. Образцы дл  определени  механических свойств готов т по ГОСТ 1497-73, 9454-78, 23026-78. Механические испытани  провод т по ГОСТ 1497-73, 9454-78, 23026-78. Химический состав опытных плавок представлен .в табл. 1; результаты определени  механических свойств в табл. 2. Как показывают проведенные испытани , сталь предложенного состава имеет характеристики пластичности (сЛр), предел усталостного разрушени  и ударную в зкость при -15 С выше , чем сталь базового и известного составов, без снижени  ее прочности, Таким образом , предложенный состав стали позвол ет добитьс  повьшени  пластичности и предела усталостного разрушени . При этом обеспечиваетс  экономи  легирующих добавок - марган|ца , хрома, меди, ванади , титана Улучшение механических свойств позвол ет повысить эксплуатационную стой ,кость и надежность изделий из стали предложенного состава, а экономи  s легирующих элементов удешевл ет эту сталь.

Экономический эффект за счет эко номии легируюпщх элементов составл ет 8 руб. т., 0

Предлагаема  сталь по сравнению с базовой сталью 09Г2С (ГОСТ 19282-73) :имеет повьппенные значени  прочности

и пластичности за счет введени  в сталь 6opas ба,ри 5 циркони  и азота . Бор способствует образованию боридных включений и Измельчению зерна стали. В сочетании с азотом механизм упрочнени  происходит путем образовани  карбонитрйдов алюмини и бора. Снижение тe iпepaтypы хладноломкости и повьшение предела усталостного разрушени  происходит при введении в сталь бари  и кальци , которые способствуют очистке границ зерен от неметаллических включений.

Таблица 1

0,008 0,010 0,040 0,060 0,070

0,01 0,04 0.06

0,01 0,30

Состав сталей

Продолжение таблицы 1

Таблица2

2,5-105 ,0-10 7,5-10 6,5-10 -4,5- 10 Про; олзкение таблицы 2

560

25

460

23,5 570

470

23 600 480

21 19

490

360 520

370

3,0-10 3,0-10 2,5-1о

5,040

3,5 3,0-10

Claims (1)

1. СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, алюминий, кальций барий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения пластичности и предела усталостного разрушения в горячекатаном состоянии, она дополнительно содержит бор, азот и цирконий при следующем соотношении компонентов, мае. %:

   Углерод 0,05-0,15 Марганец 0,2-0,5 Кремний 0,7-2,5 Алюминий 0,01-0,06 Бор 0,0005-0,01 Кальций 0,001-0,015 Барий 0,001-0,010 Цирконий 0,01-0,05 Азот 0,001-0,01 3 Железо Остальное ns