SU1567654A1 - Сталь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии сплавов на основе железа и может быть использовано дл  изготовлени  отливок методом лить  по выплавл емым модел м, например отливок колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей и др. Цель - повышение термостойкости и длительной прочности отливок. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,12 - 0,3

кремний 0,1 - 2,0

марганец 0,1 - 2,0

хром 19 - 21

никель 24 - 26

ниобий 0,3 - 1,1

вольфрам 0,5 - 5,0

молибден 0,2 - 1,1

азот 0,001 - 0,15

бор 0,0002 - 0,004

титан 0,04 - 0,2

алюминий 0,02 - 0,2

РЗМ 0,001 - 0,1

барий 0,001 - 0,05

кальций 0,001 - 0,02

железо остальное. Сталь обладает величиной термостойкости при нагреве до 800°С и охлаждении в воде 38 - 89 циклов

длительной прочностью при 600°С и нат жении 45 кгс/мм² 45 - 102 кгс/мм². Количество брака по трещинам из 1000 предъ вленных отливок составл ет 8 - 43 шт. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к области металлургии сплавов на основе железа и может быть использовано дл  изготовлени  отливок методом лить  по выплавл емым модел м, например отливок колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей и др.

Целью изобретени   вл етс  повышение термостойкости и длительной прочности отливок.

Дополнительное ь омплексное введение РЗМ, бари  и кальци  способствует уменьшению окисл емости и наугпе- роживанию поверхности отливок турбин турбокомпрессоров при проведении их термообработки в чндога ОРГЙ среде в интервале темперттур 7Ц0

1180°С, что увеличивает термостойкость отливок в процессе эксплуатсит, а также длительную прочно ть при 600°С. Это происходит бпа:одарч томь, что РЗМ, барий и кальций совместно L

ПРИСУТСТВУЮЩИМ В CT37V ЙЛЮМННИ1.М ООрс)зуют весьма стойкие oi нслы и кисти пленки, имеющие прочнее гцепг-Mi.i. . матрицей и затрудн юниа п;онркчо е- ние кислорода, азота, водоро-с, . г- лерода внутрь отливок. Кроме того, введение этих нобавок мгволт к г вышению жидкотекучестч стали и i нию склонности к образ в чгю rri r,;., трещин; нейтрализации nprpt стви  водорода, зтклн bittiuei - ттроникн чен 1: ч- i-f v i i

СП

о ч

О5 СП

Йь

вождающемс  образованием соединений водорода, и дополнительному глубинному окислению; замедлению межфазной граничной диффузии и измельчению и стабилизации структуры; затруднению зарождени  дислокаций на границах зерен и границах раздела фаз; уменьшению количества свободного кислорода , азота, а также сурьмы, мышь ка и др.; снижению количества остроугольных и весьма твердых включений корунда , твердых стеклообразных фаз, которые  вл ютс  концентратами напр жений и привод т к повышенному браку по трещинам.

При этом происходит раздробление дендритной структуры, уменьшение и выравнивание размера зерна и неметаллических включений, уменьшение обед- нени  поверхности отливок упрочн ющими элементами Сг, В, Al, Ti и др., а также уменьшение по величине и равномерное распределение избыточных упрочн ющих фаз, что повышает термостой кость и длительную прочность предлагаемой стали.

В лабораторных услови х готов т известную и предложенную стали. Сравнительные испытани  провод т в лабораторных услови х. Термообработку образцов и колес турбин турбокомпрессоров провод т с использованием эндога- зовой среды, состо щей из 18-20% СО, 38-40% Н,, Ј1% СН4, 1% СС2, азот- остальное, в интервале 750-1180°С.

В индукционной печи типа МГП-102А с основной футеровкой выплавл ют известную сталь и р д композиций предложенной жаропрочной литейной стали.

В качестве составл ющих шихты используют хром металлический, никель, вольфрам, молибден, ниобий, алюминий, арможелезо, марганец, ферросилиций, ферробор, электродный бой, лигатуру РЗМ, ферробарий, ферросиликобарий и силикокальций.

Заливку металла производ т в гор чие кварцевые формы, изготовленные методом лить  по выплавл емым моде

л м, имеющие температуру 650-750 С.

Режим термообработк с использованием эндогазовой среды следующий. Закалка: нагрев до 750 - 1200°С 3 ч, выдержка при 1200°С 3 ч с дальнейшим охлаждением на воздухе. Старение производ т при 7 50-800°С в течение 16 ч с охлаждением на воздухе.

j

n 5

,

0

0

0

Длительную прочность на образцах- 0 5 мм определ ют при 600 С.

Оценку термостойкости металла определ ют на механически обработанных колесах турбин турбокомпрессоров по следующему режиму: нагрев в печи Н-15 до 800°С, выдержка при этой -темпера- туре 20 мин, охлаждение в воде. После каждого цикла путем визуального осмотра определ ют наличие трещин на лопатках и дисках колеса.

Количество брака по трещинам определ ют визуально по результатам разбраковки каждой партии из 1000 залитых и термообработанных колес турбин турбокомпрессоров ТКР-11. Кроме этого, все отливки дополнительно провер ют на наличие трещин 100%-ным люминесцентным контролем.

В табл. 1 и 2 представлены составы известной и предложенной стали, а также сравнительные результаты их свойств.

Claims (1)

1. Как видно из данных табл. 1 и 2 предложенна  сталь обладает большей величиной термостойкости и длительной прочности при 600 С при одновременном снижении количества брака в 1,21-6,6 раза. Формула изобретени 

   Сталь, содержаща  углерод, кремний, марганец, хром, никель, ниобий, вольфрам , молибден, азот, бор, титан, алюминий, железо, отличающа - с   тем, что, с целью повышени  термостойкости и длительной прочности отливок , она дополнительно содержит барий , кальций и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов , мас.%:

   Углерод 0,12-0,3

   Кремний 0,1 -2,0

   Марганец 0,1 -2,0

   Хром19,0-21,0

   Никель 24,0-26,0

   Ниобий 0,3 -1-, 1

   Вольфрам 0,5 -5,0

   Моднбден 0,2 -1,1

   Азот 0,001-0,15

   Бор 0,0002-0,004

   Титан 0,04-0,2

   Алюминий 0,02-0,2

   Редкоземельные металлы 0,001-0,1

   Барий 0,001-0,05

   Кальций 0,001-0,02

   Железо Остальное

   Т   л л в л 1

   Известна  Предложенна 

   Таблица2

   52

   43

   8

   41