SU1507841A1 - Сплав дл легировани стали - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано в литейном и сталеплавильном производстве. Цель изобретени  - повышение пластичности, ударной в зкости и износостойкости стали. Сплав дл  легировани  стали содержит марганец, углерод, титан, кремний, азот и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: марганец 55-80

углерод 3,0-6,0

титан 1,0-3,0

кремний 1,0-4,0

азот 0,3-4,5

железо остальное. Изменение содержани  марганца, углерода и титана в сплаве приводит к повышению пластических характеристик и ударной в зкости обрабатываемой стали в 3-5 раза, а ее износостойкость улучшаетс  в 1,4-1,6 раза. 2 табл.

Description

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

Цель изобретени  - повышение пластичности , ударной в зкости и износостойкости стали °

Поставленна  цель достигаетс  тем, что сплав дл  легировани  стали,содержащий марганец, углерод,кремний, титан, азот и железо содержит компоненты при следующем соотношении, масо%:

Марганецо

Углерод

Титан

Кремний

Азот

Железо

55-80 3,0-6,0 1,0-3,0 1,0-4,0 0,3-4,5 Остальное

, Повьшение содержани  в сплаве марганца до 55-80% в сочетании с оптимальным соотноиением других компонентов благопри тно вли ет на формирование структуры и механических свойств обрабатываемой стали . Повьшение плас.- тичности и ударной в зкости вызвано стабилизацией аустенита за счет равномерного распределени  марганца в околограничных област х, достигающе гос  в сочетании с предложенным интервалом концентраций азота„Поньшен- ное содержание марганца в обрабатываемой стали само по себе не приводит к згвеличению износостойкости отливок, однако при наличии мелкодисперсных карбидов и карбонитридов титана предложенный интервал концентрации марганца улучшает св зь нитридных включений с матрицей и не допускает преждевременного выкрашивани  под действием истирающих нагрузок.

СП

О

3

Наличие значительных количеств марганца в составе предлагаемого сплава при расплавлении обеспечивает создание оптимальных термодинамических условий дл  образовани  особо мелкодисперсных нитридов и карбонит- ридов титана правильной формы, а также дл  удержани  значительных количеств азота в растворе в виде легкодиссоциирующих нитридов марганца,что важно дл  оптимального распределени  азота в получаемой стали между нит- ридными фазами и твердым раствором, обеспечивающего повышение пластичности и износостойкости Сталио

Содержание марганца в легирующем сплаве менее 55% не дает возможности достаточно стабилизировать аустенит получаемой стали и в структуре по вл ютс  продукты его распада, что существенно снижает пластичность и износостойкость получаемых отливок„

Увеличение содержани  марганца в лигатуре более -80% нецелесообразно, так как не приводит к повышению плас тичности и износостойкости получаемой стали, но удорожает сплав, а высока  испар емость марганца неблаго при тно .сказываетс  на процессе насы щени  его азотом, усложн ет технологию получени  сплава оптимального состава.

Повьгаение содержани  углерода в сплаве до 3-6% нар ду с изменением граничных пределов концентраций других компонентов приводит к повышению ударной в зкости и износостойкости обрабатьтаемой сталИс, Содержание углерода в лигатуре менее 3% приводит к снижению стабильности аустенитной структуры,измен ет его способность к наклепу и существенно ухудшает износостойкость под действием истира- ни о Кроме того, значительно повышаетс  температура плавлени  легирующего сплава, что ухудшает усвайвае- мость легирующих элементов сталью, затрудн ет процесс насыщени  лигатуры азотом и снижает технико-экономическую целесообразность применени  сплавас

Повьш1ение содержани  углерода в лигатуре сверх 6,0% приводит к развитию карбидообразовани  уже в процессе приготовлени  лигатуры,причем карбиды и карбонитриды имеют значительные размеры и неправильную форму, что затрудн ет их растворе

078414

ние и снижает эффективность воздействи  как модификаторов о В процессе получени  стали в структуре по вл етс  значительное количество околограничных карбидов, которые охрупчи- вают металл и резко снижают его пластичность и ударную в зкость.Дополнительное содержание углерода ухудша )Q ет усвоение азота расплавом,затрудн ет получение его оптимальных количеств в лигатуре и удорожает ее производство

Пониженное содержание титана в 15 сплаве в сочетании с интервалами

концентраций других компонентов приводит к образованию комплексного модификатора и повышению пластичности, ударной в зкости и износостойкости

20 обрабатьгоаемой стали„ Снижение содержани  титана в сплаве менее 1% ослабл ет модифицирующее действие лигатуры , увеличивает размеры зерна получаемой стали, что неблагопри тно ска25 зьшаетс  на пластичности, ударной

в зкости и износостойкости сталИоПо- ниженное содержание в лигатуре титана затрудн ет получение в ней оптимальных количеств азота, способству- 30 ет уменьщению общего количества нитридов титана, которые весьма благопри тно воздействуют на сопротивление стали истирающим воздействи м. Повышение содержани  титана в леги25 рующем сплаве более 3% приводит к значительному укрупнению нитридов и карбонитридов титана, огрублению их формы, что обуславливает резкое снижение модифицирующего действи  лига40 туры и ухудшение показателей пластичности , в зкости и износостойкости обрабатьгоаемой стгшио Одновременно существенно увеличиваетс  стоимость получаемой лигатуры, возрастает ее

д5 температура плавлени , а следовательно , снижаетс  экономическа  эффективность получени  и применени  предлагаемого сплава.

При содержании азота в легирующем сплаве ниже 0,3% уменьшаетс  количество образующихс  нитридных фаз,растет зерно обрабатываемой стали и снижаетс  сопротивл емость абразивному воздействию Увеличение содержани  .азота в предлагаемой лигатуре свыше 4% приводит к росту нитридных фаз и огрублению их формы, а также к локальным пересьш1ени м обрабатываемой ста-

ли азотом, что чревато образованием раковин и азотной пористости,,

Чрезмерное содержание азота услож ет технологию производства легируюего сплава и не ведет к получению повьшенных показателей пластичности,  зкости и износостойкости обрабатыаемой стали, а поэтому нецелесообазно

Снижение содержани  кремни  в легирующем сплаве ниже 1,0% приводит к плохому раскислению обрабатьшаемой стали и образованию соответствующих дефектов в отливках„

Кроме того, при пониженном содерании кремни  в большом количестве возможно образование оксидов марганца , которые при содержании в обрабатьшаемой стали свьппе 0,02% существенно снижают пластичность и особенно ударную в зкостЬо

Повьшение содержани  кремни  сверх 4% способствует уменьшению растворимости углерода и интенсивному карбидообразоваиию с по влением грубых карбидных оторочек по границ ам зерна, которые плохо раствор ютс  при последующей термообработке Значительные содержани  кремни  снижают растворимость азота в легирующем сплаве и не позвол ют в полной мере реализов ать его положительное воздействие на структуру и свойства обрабатываемой стали

Примерыо Сплавы предложенного и исходного состава получали сплавлением компонентов в плазменно- индукционной печио В качестве шихты использовали ферромарганец ФМ-78 и ФМ-1,5 (гост 4755-70), ферротитан Ти1, Ти2 (гост 4761-67) и газообразный азот (гост 9293-74).

Составы известного и предложенного сплавов приведены в табл

Дл  получени  лигатуры № 4 (табл.1) в плазменно-индукционной печи расплавл ли 42 кг ферромарганца ФМ-78 и 25 кг ФМ-1,5 и добавл ли в расплав 3,3 - 3,7 кг дробленого ферротитана Сразу после, добавлени  в расплав фер- ротитана провод;1ли насыщение азотом с помощью газоплазменного потока,генерируемого плазмотроном пр мого действи .

Остальные составы лигатур,приводи- мые в табл,1, получали аналогичным

СПОСОбОМо

5

Известный и предлагаемый сплавы, составы которых приведены в табл., использовали при производстве аусте- р- нитной высокомарганцевистой стали (ТУ 48-22-98-83), В электропечи получали углеродистую сталь состава, посто нного дл  всех примеров,мае,%: углерод 0,36-0,44i марганец 2,6-3,5;

0 кремний 0,20-0,23, сера до 0,02 и фосфор до 0,02. В разливочньш ковш вводили соответствующие сплавы в жидком виде в соотношений 1:8 к объему расплава углеродистой стали, Пос

5 ле 4 -5-кинутной выдержки сталь разли- в али.

Сталь перед испытани ми подвергали термической обработке закалкой с температуры П50°С в воду.

0 Определ ли: предел текучести,предел прочности, относительное удлинение , относительное сужение и ударную в зкость. При вз тии проб и определении механических свойств обработанной стали использовали стандартные методы.

Дл  моделировани  условий ударно- абразивного износа испытани  образцов стали, обработанной лигатурой известного и предлагаемого составов,прово0 дили в шаровой мельнице. Оценка износостойкости стали характеризовалась величиной отно-гительного износа. За эталон был прин т образец стали,обработанный лигатурой известного соста5 ва (по прототипу).

Свойства стали, обработанной известным и предлагаемым сплавами,приведены в табл.2о

„ Соответствующее изменение, содержани  марганца углерода, титана,азота и кремни  обеспечило значительное повьш ение плacти ecкиx характеристик обрабатьтаемой стали. Относительное удлинение увеличилось в 3,3-4,6 раза, относительное сужение в 3,3-3,7 раза. Пластические характеристики повьшают- с  вследствие снижени  концентрации напр жений перед границами зерен в св зи с уменьшением размера аустенит- ного зерна и лучшей проницаемостью границ. Ударна  в зкость повысилась в 4,8-5,5 раза, что вызвано более мелким зерном и более чистыми границами ,

5

5

Износостойкость образцов,изготовленных из стали, обработанной предложенным составом, увеличилась в 1,4 1 ,6 раз, что вызвано сочетанием следующих факторов: уменьшением размеров аустенитного зерна, снижением загр зненности карбидами и непосредствен- ньгм упрочнением металла мелкодисперсными нитридами титана, равномерно расположенными по зерну

(

Таким образом, представленные в

табЛо2 данные показывают, что использование предлагаемой лигатуры обеспечивает по сравнению с известным составом увеличение пластичности, ударной в зкости и износостойкости обработанной стали

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Сплав дл  легировани  стали,содержащий марганец, углерод, кремний,титан , азот и железо,.о т л и ч а ю - щ и и с   тем, что, с целью повышени  пластичности, ударной в зкости и износостойкости стали, он содержит .компоненты при следующем соотношении, |мас.%:

   Марганец 55-80

   Углерод 3,0-6,0

   Кремний 1,0-4,0

   Титан 1,0-3,О

   Азот 0,3-4,5

   Железо Остальное /Т а б л и ц а 1

   Таблица 2