SU1705389A1

SU1705389A1 - Alloying additive

Info

Publication number: SU1705389A1
Application number: SU904801274A
Authority: SU
Inventors: Михаил Иванович Карпенко; Светлана Михайловна Бадюкова
Original assignee: М.И.Карпенко, С.М.Бадюкова
Priority date: 1990-03-11
Filing date: 1990-03-11
Publication date: 1992-01-15

Abstract

Изобретение относитс к лигатурам дл хромоникелевых сталей. Целью изобретени вл етс повышение технологических и эксплуатационных свойств сталей. Лигатура содержит, мас.$: кальций 10-15, алюминий 6-12; редкоземельные металлы 10-16; титан 3|5-8; цирконий кремний 6-10; медь 6,3-9; бор 0,2-1,7; иттрий 3-7; железо остальное. Обработка предлагаемой лигатурой хромоникелевой стали 12Х18Н9ТЛ обеспечивает повышение тре- щиноустойчивости, удельной герметичности , механических свойств, ударо- устойчивости и коррозионной стойкости стали. 2 табл.This invention relates to master alloys for chromium-nickel steels. The aim of the invention is to improve the technological and operational properties of steel. Ligature contains, wt. $: Calcium 10-15, aluminum 6-12; rare earth metals 10-16; titanium 3 | 5-8; zirconium silicon 6-10; copper 6.3-9; boron 0.2-1.7; yttrium 3-7; iron else. The treatment with the proposed ligature of chromium-nickel steel 12Kh18N9TL provides increased crack resistance, specific tightness, mechanical properties, impact resistance and corrosion resistance of steel. 2 tab.

Description

Изобретение относитс к металлургии , в частности к лигатурам дл улучшени свойств легированных хромо- никелевых сталей с повышенными технологическими и служебными свойствами.The invention relates to metallurgy, in particular, to master alloys for improving the properties of alloyed chromium-nickel steels with improved technological and service properties.

Известна лигатура, содержаща , мас.%:Known ligature, containing, wt.%:

Кремний30-70 Марганец 0,5-Ю Ванадий -20 Кальций Титан 0,5-Ю Магний Хром 0,5-Ю Железо Остальное Высокое содержание кремни и кальци в известной лигатуре снижает износостойкость и коррозионную стойкость сталей.Silicon30-70 Manganese 0.5-U Vanadium -20 Calcium Titanium 0.5-U Magnesium Chromium 0.5-U Iron Else A high content of silicon and calcium in a known master alloy reduces wear resistance and corrosion resistance of steels.

Известна лигатура следующего химического состава, мае.- :Known ligature of the following chemical composition, MA.-:

Кремний30-60 Марганец До 15 Кальций и барий До 15Silicon30-60 Manganese Up to 15 Calcium and barium Up to 15

Минимум четыре элемента из группы, содержащей церий, лантан , ниобий, титан, тантал, ванадий, цирконий, алюминий, бор20-1+0 Железо Остальное Эта лигатура не обеспечивает существенного повышени износостойкости, технологических и механических свойств сталей.At least four elements from the group containing cerium, lanthanum, niobium, titanium, tantalum, vanadium, zirconium, aluminum, boron 20-1 + 0 Iron Else This master alloy does not provide a significant increase in wear resistance, technological and mechanical properties of steels.

По составу ингредиентов и достига емому эффекту наиболее близкой к предложенной вл етс лигатура, содержаща , мас.%:The composition of the ingredients and the effect achieved is the closest to the proposed is a master alloy containing, in wt.%:

Кальций10-15Calcium10-15

8eight

(Л(L

-J-J

о спabout cn

СО 00CO 00

соwith

РедкоземельныеRare earth

металлыmetals

АлюминийAluminum

ТитанTitanium

ИттрийYttrium

ЖелезоIron

НикельNickel

15-20 10-2015-20 10-20

5-105-10

1-2 Остальное1-2 Else

Отливки из стали, обработанной этой лигатурой, выдерживают при испытани х на гидроплотнссть 60 атм и могут обрабатыватьс резанием при скорости 17, м/мин. Предел прочности легированной стали 58- 60 кгс/мм2 и ударна в зкость 38- 42 Дж/см20Castings from steel treated with this ligature are kept at tests at a hydraulic density of 60 atm and can be machined at a speed of 17, m / min. The tensile strength of alloyed steel is 58–60 kgf / mm2 and impact strength 38–42 J / cm20

Недостаток лигатуры - низкие технологические и эксплуатационные свойства модифицированной стали.The lack of ligatures - low technological and operational properties of the modified steel.

Цель изобретени - повышение технологических и эксплуатационных свойств.The purpose of the invention is to improve the technological and operational properties.

Поставленна цель достигаетс тем, что лигатура, содержаща кальци алюминий, редкоземельные металлы, титан, иттрий и никель, дополнительно содержит цирконий, кремний, медь и бор при следующем соотношении компонентов , мас.%:The goal is achieved by the fact that a ligature containing calcium aluminum, rare earth metals, titanium, yttrium and nickel, additionally contains zirconium, silicon, copper and boron in the following ratio of components, wt.%:

В качестве технологической примеИттрий модифицирует структуру,повышает герметичность и эксплуатационAs a technological example, an Attrium modifies the structure, increases leaktightness and operation.

си лигатура может содержать 1-3 масД 35 ные свойства сталей. Его модифицирующее вли ние начинает сказыватьс с концентрации 3 мас.%, а при увеличении его более 7 масД возрастает уга неоднородность структуры и эксплуатационные свойства.The ligature may contain 1-3 masD 35 properties of steels. Its modifying effect begins to manifest itself at a concentration of 3 wt.%, And with its increase of more than 7 mPa, the heterogeneity of the structure and operational properties increase.

железа.gland.

Введение в состав лигатуры 9 15 масД циркони способствует измельчению структуры, улучшению механических и технологических свойств, снижению коррозионно-эрозионного износа стали. Модифицирующее вли ние циркони начинает сказыватьс с его концентрации 9 мас.%. При увеличении содержани циркони более 15 мас.% повышаетс концентраци неметаллических включений, ухудшаютс характеристики ударной в зкости и коррози- онно-эрозионной и эксплуатационной стойкости.Introduction to the composition of the ligature 9 15 masd zirconium contributes to the grinding of the structure, improvement of mechanical and technological properties, reduction of corrosion and erosion wear of steel. The modifying effect of zirconium begins to be apparent from its concentration of 9% by weight. With an increase in the zirconium content of more than 15 wt.%, The concentration of non-metallic inclusions increases, the characteristics of impact toughness and corrosion-erosion and operational durability deteriorate.

Бор очищает границы зерен, повышает механические свойства, что весьма важно в отношении коррозионной и ее эксплуатационной стойкости. При концентрации бора в лигатуре более 17 мас.% он становитс источником неметаллических включений, что приводит к снижению эксплуатационной стойкости стали. При концентрации бораBoron cleans the grain boundaries, improves mechanical properties, which is very important in terms of corrosion and its operational durability. When the boron concentration in the ligature is more than 17 wt.%, It becomes a source of non-metallic inclusions, which leads to a decrease in the operational durability of the steel. When boron concentration

, ,

10ten

1515

705389д705389d

до 0,2 мас.% его модифицирующее вли ние недостаточно, а механические и эксплуатационные свойства низкие.up to 0.2 wt.% its modifying effect is not enough, and the mechanical and operational properties are low.

Введение алюмини раскисл ет и упрочн ет матрицу и измельчает ее, повышает механические свойства и снижает коррозионно-эрозионный износ стали . При концентрации алюмини до 6 масД измельчение и упрочнение матрицы и повышение коррозионно-эрози- онной стойкости стали недостаточны. При увеличении содержани алюмини более 12 масД увеличиваетс неоднородность структуры и снижаетс ударна в зкость, что приводит к повышению коррозионно-эрозионного износа и снижению эксплуатационных свойств.The introduction of aluminum deoxidizes and strengthens the matrix and crushes it, improves the mechanical properties and reduces the corrosion-erosion wear of the steel. At an aluminum concentration of up to 6 mPa, grinding and hardening of the matrix and increasing the corrosion-erosion resistance of the steel were insufficient. With an increase in the aluminum content of more than 12 mAd, the heterogeneity of the structure increases and the impact strength decreases, which leads to an increase in corrosion-erosion wear and a decrease in the performance properties.

Введение в состав лигатуры РЗМ обусловлено их высокой модифицирующей способностью, возможностью значительного измельчени структуры, улучшению формы включений, повышени корро- зионно-эрозионной стойкости. При концентрации РЗМ до 10 масД измельчение структуры и повышение коррози- онно-эрозионной стойкости недостаточны . При концентрации РЗМ более 16 масД увеличиваетс его угар, снижаетс однородность структуры, возрастает коррозионно-эрозионный износ и снижаютс эксплуатационные свойства.The introduction of rare-earth metals into the composition is due to their high modifying ability, the possibility of significant comminution of the structure, improvement of the shape of the inclusions, and an increase in the corrosion and erosion resistance. At a concentration of rare-earth metals up to 10 masD, the refinement of the structure and the increase in corrosion and erosion resistance are insufficient. When the concentration of rare-earth metals is more than 16 masD, its loss increases, the structure homogeneity decreases, the corrosion-erosion wear increases, and the performance properties decrease.

Иттрий модифицирует структуру,повышает герметичность и эксплуатацион20Yttrium modifies the structure, improves tightness and exploitation20

2525

30thirty

ные свойства сталей. Его модифицируproperties of steels. His mods

ющее вли ние начинает сказыватьс с концентрации 3 мас.%, а при увеличении его более 7 масД возрастает угар, неоднородность структуры и эксплуатационные свойства.This effect begins to manifest itself with a concentration of 3 wt.%, and with an increase of more than 7 masD, the burnout, heterogeneity of structure, and operational properties increase.

Медь способствует повышению технологических свойств, измельчению структуры и повышению коррозионной стойкости и удельной герметичности. При концентрации меди 6,3 мас.3 технологические свойства и удельна герметичность недостаточны, а при увеличении ее концентрации более 9 мас.% снижаетс стабильность структуры, увеличиваетс ликваци компонентов и снижаетс герметичность и эксплуатационна стойкость.Copper contributes to the improvement of technological properties, the grinding of the structure and the increase of corrosion resistance and specific tightness. At a copper concentration of 6.3 wt. 3, technological properties and specific tightness are insufficient, and with an increase in its concentration of more than 9 wt.%, The stability of the structure decreases, the segregation of components increases and the tightness and operational durability decrease.

Титан повышает коррозионную стойкость , механические и эксплуатационные свойства, начина с концентрации в лигатуре 3,5 мас.%. Верхний предел обусловлен снижением однородности структуры, удельной герметичности и механических свойств.Titanium improves corrosion resistance, mechanical and operational properties, starting with a concentration in the master alloy of 3.5 wt.%. The upper limit is due to a decrease in the homogeneity of the structure, specific tightness and mechanical properties.

Содержание кремни и кальци как основных раскисл ющих элементов и примесей (железо) прин то в обычных концентраци х, не снижающих коррози- онную стойкость, а также технологические и эксплуатационные свойства нержавеющей стали.The content of silicon and calcium as the main deoxidizing elements and impurities (iron) is taken in conventional concentrations that do not reduce the corrosion resistance, as well as the technological and operational properties of stainless steel.

Выплавку лигатур осуществл ют в открытых индукционных печах методом переплава гранулированного никел , меди и ферросплавов. Сначала выплавл ют медноникелевый сплав с температурой 1300-1320°С и ввод т ферробор ФБ13, силикокальций СКЦр2, ферроси- ликоцирконий ФСЦрБОАЗ и никельиттри- евый сплав ИтН-1. Перед разливкой в расплав ввод т редкоземельные металлы в виде сплава МЦ50Ж6. Разливку производ т в плоские металлические изложницы. В сталь лигатуру ввод т в измельченном виде фракции 0,1-5 мм. В аналогичных услови х выплавл ют лигатуру известного состава.Ligatures are smelted in open induction furnaces by the method of melting granulated nickel, copper and ferroalloys. First, a nickel-nickel alloy with a temperature of 1300–1320 ° C is melted and ferroboron FB13, silicocalcium SKTSr2, ferrosilicicirconium FSSCROBOZ and nickel nittree alloy ItN-1 are introduced. Before casting, rare-earth metals are introduced into the melt in the form of an MC50Zh6 alloy. The casting is made into flat metal molds. The ligature is introduced into the steel in a crushed form of a fraction of 0.1–5 mm. Under similar conditions, a master alloy of known composition is melted.

Лигатуры используют при выплавке стали 12Х18Н9ТЛ, используемой дл изготовлени деталей машиностроени , работающих при обычных и повышенных температурах (до 700°С).Ligatures are used in the smelting of steel 12X18H9TL used for the manufacture of engineering parts operating at normal and elevated temperatures (up to 700 ° C).

В табл. 1 приведены химические составы лигатур опытных плавок. Заливку сталей производ т в сухие литейные формы при 1550-1570°С.In tab. 1 shows the chemical compositions of ligatures experienced bottoms. Casting of steel is carried out in dry molds at 1550-1570 ° C.

Механические и эксплуатационные свойства определ ют после аустениза- ции при 1100°С, Ц ч и стабилизирующего отжига при 8 0-850°С, ч с последующим охлаждением на спокойном воздухе .Mechanical and operational properties are determined after austenization at 1100 ° C, C h and stabilizing annealing at 8 0-850 ° C, h, followed by cooling in calm air.

В табл. 2 приведены механические, технологические и эксплуатационные свойства сталей опытных плавок, модифицированных известной и предложенной лигатурами.In tab. 2 shows the mechanical, technological and operational properties of steels of the experimental heats, modified by the known and proposed ligatures.

Трещиностойкость определ ют на звездообразных технологических проба а испытани на ударный изгиб - на образцах типа 8. Провод т испытани коррозионную стойкость.Crack resistance is determined on a star-shaped technological test and impact bend tests are performed on type 8 specimens. Corrosion resistance is tested.

Эксплуатационную стойкость определ ют на испытательных стендлх ИМСУ-13М в услови х ударно-усталостных нагрузок , а предел прочности на образцах 10 мм. Герметичность сталей определ ют при испытании стандартных образцов на гидроплотность.The operational durability is determined on the IMSU-13M test bench under conditions of impact fatigue loads, and the tensile strength on specimens is 10 mm. The tightness of steels is determined by testing the standard samples for water density.

Как видно из табл. 2, использование предложенной лигатуры дл модифицировани нержавеющей стали 12Х18Н9ТЛ обеспечивает повышение трещиноустой- чивости, удельной герметичности, коррозионной стойкости и эксплуатационных свойств в большей степени, чем известна лигатура.As can be seen from the table. 2, the use of the proposed ligature for the modification of 12Kh18N9TL stainless steel provides increased crack resistance, specific tightness, corrosion resistance and performance properties to a greater extent than the ligature is known.

При использовании предложенной лигатуры в литейном производстве заWhen using the proposed ligature in the foundry industry for

счет повышени технологических и эксплуатационных свойств нержавеющих сталей в литых издели х экономический эффект составит 73,6 тыс. руб. в год.by increasing the technological and operational properties of stainless steels in cast products, the economic effect will be 73.6 thousand rubles. in year.

Claims

Invention Formula

The ligature, mainly for chromium-nickel steels, contains calcium, aluminum, rare-earth metals, titanium, yttrium and nickel, which means that, in order to improve the technological and operational properties of steels, it also contains zirconium, silicon, copper and boron. the following ratio of components, wt. $:

Table 1

T blitz "2