SU1411350A1 - Лигатура - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано в литейном и сталеплавильном производстве. Цель изобретени  - повышение хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости стали. Дл  достижени  указанной цели сплав содержит марганец, кремний, хром, углерод, титан, ванадий, азот, ниобий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: марганец 40-70; кремний 1-3; хром 4,0-9,0; углерод 0,15-3,0; титан 0,3- 3,5; ванадий 0,5-2,5; азот 0,7-3,0; ниобий 0,4-4,0; железо остальное. Изменение содержани  в лигатуре марганца, кремни  и ванади , а также соотношений легирующих элементов обеспечили повышение хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости обрабатываемой стали, а именно ударной в зкости при 230 К в 2,1-2,5 раза, ударной в зкости при 210 К в 2,4-3,0 раза, относительного износа в 1,1 -1,25 раза. 2 табл. с 5S

Description

00

ел

Изобретение относитс  к литейному производству и может быть использовано дл  получени  отливок, работающих в услови х ударно-абразивного износа при пониженных температурах.

Цель изобретени  - повышение хладо- стойкости и ударно-абразивной износостойкости стали.

Предлагаема  лигатура содержит ванадий , кремний, марганец, хром, титан, углерод , азот, ниобий и железо при следующем соотнощении компонентов, мас.%: Марганец40-70

Кремний 3

Хром4- 9

Углерод0,15-3,00

Титан0,6-3,5

Ванадий0,5-2,5

Азот0,7-3,0

Ниобий0,4-4,0

ЖелезоОстальное

Повышение содержани  в сплаве марганца с 5-25 до 40-70 мас.% способствует получению в обрабатываемой стали структуры , характеризующейс  высокой пластичностью и ударной в зкостью, в том числе и при отрицательных температурах. Понижение содержани  кремни  с 5-30 до 0,1 - 2 мас.% благопри тно сказываетс  на структуре обрабатываемой стали.

Повышение содержани  в сплаве марганца до 40-70 мас.% существенно мен ет характер воздействи  лигатуры и вход щих в нее элементов на обрабатываемую сталь. Комплексное воздействие элементов в предлагаемом соотношении способствует образованию такой структуры стали, котора  обеспечивает сочетание высокой прочности и в зкости стали, в том числе и при отрицательных температурах. Повышенное содержание марганца способствует получению стабильной аустенитной структуры, устойчи- |вой при больших отрицательных темпера- турах. Так как основу лигатуры составл ет марганец, азот содержитс  в ней в значительной мере в твердом растворе. При обработке стали предлагаемой лигатурой значительна  часть азота остаетс  в твердом растворе, стабилизиру  аустенит и благопри тно сказыва сь на его прочностных и пластических свойствах. Той же цели способствует повышенное содержание азота в лигатуре.и значительно меньшее содержание кремни . Понижение содержани  кремни  до 1,0- 3,0 мас.% благопри тно сказываетс  к  структуре обрабатываемой стали, приводит к полному растворению карбидов и карбидонит- ридов при термообработке, повышению в зкости свойств стали при отрицательных температурах , увеличению ударно-абразивной стойкости отливок.

Снижение верхнего предела содержани  углерода до 3 мас.%, а также нижнего предела до 0,15 мас.% несколько уменьшает

0

5

0

5

0

0

5

0

5

количество карбидов в структуре, что способствует повышению в зкости и снижению порога хладноломкости стали. Повышение пределов содержани  титана до 0,6- 3,5 мас.% вызывает образование мелкодисперсных нитридов и карбонитридов титана , служащих как центрами первичной кристаллизации , так и упрочнител ми аусте- нитного зерна против абразивного истирани , что способствует улучшению износостойкости .

Небольшие количества ванади  существенно увеличивают начальную твердость стали, что снижает абразивный износ в первый период эксплуатации до получени  отливкой достаточного наклепа под действием ударных нагрузок. Однако с повышением содержани  ванади  существенно снижаетс  ударна  в зкость, в том числе и при отрицательных температурах, тогда как твердость существенно не растет. Поэтому содержание ванади  в лигатуре уменьшено до 0,5-2,5 мас.%.

Введение в сталь с помощью предлагаемой лигатуры определенного соотношени  марганца, кремни  и ванади  в сочетании с присутствием ниоби  и азота способствует образованию комплексного модификатора, что в сочетании с предлагаемыми интервалами содержани  других элементов в лигатуре приводит к существенному улучшению хладостойкости и износостойкости обрабатываемой стали. Структура стали, обработанной предлагаемой лигатурой, характеризуетс  мелкозернистым строением, чистыми границами и наличием мелкодисперсных нитридов и карбонитридов, равномерно распределенных по объему аустенитного зерна.

Лигатуру предлагаемого и известного составов получают сплавлением компонентов в плазменно-индукционной печи. В качестве шихты используют марганец металлический , ферромарганец, феррохром, феррованадий , феррониобий, ферротитан и газообразный азот. Составы известной и предлагаемой лигатур приведены в табл. 1. В качестве примеси лигатура содержит до 0,35% фосфора и до 0,05% серы.

Известную и предлагаемую лигатуры нспользуют дл  обработки стали следующего химического состава, мас.%: С 0,40-0,45; Мп 2,5-3,2; Si 0,20-0,30; S до 0,02, Р до 0,02, выплавленной в электропечи.

В разливочный ковш ввод т жидкую лигатуру с температурой 1580-1600 К в количестве 1:8 к объему расплава углеродистой стали, выпускаемого при температуре 1800- 1850 К. После 2-5 минytнoй выдержки сталь разливают, залива  пробы на механические испытани . Из проб вырезают стандартные образцы, содержание основных эле- FvieHTOB определ ют химическим методом. Провод т испытани  образцов стали на раст жение . Испытани  на ударную в зкость провод т на призматических образцах типа I с размерами 10 X Ю X 55 и надрезом посередине глубиной 2 мм и радиусом 1 мм. Испытани  на твердость провод т по Бри- нелю. Полученные образцы предварительно подвергают закалке с температуры 1400 К в воду. После закалки получают чисто аусте- нитную структуру с включени ми мелкодисперсных нитридов и карбонитридов по объему зерна. Балл зерна 5-6.

Дл  моделировани  условий ударно-абразивного износа испытани  образцов стали, обработанной сплавом известного и предлагаемого барабанов: диаметр 200 мм, длина 320 мм. Мельница совершает 32 об./мин. В каждый барабан загружают 10 кг стальных шаров (HRC 50) диаметром 50 мм, щебень гранитный 6 кг и испытываемые образцы размером 10 X Ю X 25 мм. Оценку износостойкости стали провод т по величине относительного износа. За эталон прин т образец стали, обработанный лигатурой известного состава. Оценку хладостой- кости провод т по величине ударной в зкости , измеренной на образцах, предварительно охлажденных до 230 К и 210 К. Свойства сталей, обработанных известным и предлагаемым сплавами, приведены в табл. 2

Изменение содержани  в лигатуре марганца , кремни  и ванади , а также соотношений легирующих элементов обеспечивают повышение хладостойкости и ударно- абразивной износостойкости обрабатываемой стали, а именно ударной в зкости при 230 К в 2,1-2,5 раза, ударной в зкости при 210 К в 2,4-3,0 раза, относительного износа в 1,1 -1,25 раза.,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Лигатура, содержаща  ванадий, кремний , марганец, хром, титан, углерод, азот, ниобий и железо, отличающа с  тем, что, 15 с целью повышени  хладостойкости и ударно-абразивной износостойкости стали, она содержит компоненты в следующем соотношении , мас.%:

   Марганец40-70

   Кремний1- 3

   Хром4- 9

   Углерод0,15-3,00

   Титан0,6-3,5

   Ванадий0,5-2,5

   Азот0,7-3,0

   Ниобий0,4-4,0

   ЖелезоОстальное.

   20

   25

   1

   (известный ) 10,0

   13,0 6,0 2,0

   2 3 4 5 6

   Т а б л и ц а 1

   1,6 13

   0,5

   Остальное

   0,4 4,0 2,3 6,0 0,2

   Таблица 2