SU1723179A1

SU1723179A1 - Alloy for deoxidizing and alloying of steel

Info

Publication number: SU1723179A1
Application number: SU904872450A
Authority: SU
Inventors: Олег Юрьевич Столяр; Михаил Семенович Колесников; Валентин Иванович Гусев; Николай Николаевич Сафронов
Original assignee: Камский политехнический институт
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1992-03-30

Abstract

Изобретение относитс к составам сплавов дл раскислени и легировани стали и может быть использовано дл повышени качества стали. Цель изобретени - повышение прокаливаемости стали. Сплав дл раскислени и легировани стали содержит , мае. %: Si 14-34; Мп 40-60; AI 0.1-5; Са 0.1-4; Мд 0,2-2; В 0,5-3; Си 0,02-10; С 0,2-2; Р 0,05-4; S 0,01-0,04; V 3-8 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав предлагаемого сплава ванади позвол ет повысить прокаливаемость стали СТ 35, обработанной этим сплавом, в 1,11-1,18. 1 табл.The invention relates to compositions of alloys for the deoxidation and alloying of steel and can be used to improve the quality of steel. The purpose of the invention is to increase the hardenability of steel. The alloy for deoxidation and alloying of steel contains May. %: Si 14-34; Mp 40-60; AI 0.1-5; Ca 0.1-4; Md 0.2-2; B 0.5-3; C 0.02-10; C 0.2-2; P 0.05-4; S 0.01-0.04; V 3-8 and Fe else. Additional input into the composition of the proposed vanadium alloy makes it possible to increase the hardenability of the steel ST 35 treated with this alloy in 1.11-1.18. 1 tab.

Description

Изобретение относитс к черной металлургии , а именно к производству ферросплавов , используемых дл раскислени и легировани стали.The invention relates to ferrous metallurgy, namely to the production of ferroalloys used for deoxidation and alloying of steel.

Известны сплавы дл раскислени и легировани стали, содержащие марганец, кремний, бор и другие элементы.Alloys for the deoxidation and alloying of steel containing manganese, silicon, boron and other elements are known.

Основной недостаток сплавов - низка прокаливаемость полученной стали.The main disadvantage of the alloys is the low hardenability of the steel obtained.

Наиболее близким по составу к предлагаемому вл етс сплав следующего химического состава, мае. %:The closest in composition to the offer is an alloy of the following chemical composition, May. %:

Кремний14,0-34.0Silicon14.0-34.0

Марганец40-75Manganese40-75

Алюминий0,1-5,0Aluminum0,1-5,0

Кальций0,1-4.0Calcium0.1-4.0

Магний0,2-2,0Magnesium 0.2-2.0

Углерод0,2-2,0Carbon 0.2-2.0

Фосфор0,05-0,4Phosphorus 0.05-0.4

Сера0,01-0,04Sulfur0,01-0,04

Бор0,1-3,0Bor0.1-3.0

Медь0,02-10,0Copper0.02-10.0

ЖелезоОстальноеIronErest

Недостатком данного сплава вл етс низка прокаливаемость полученной стали. Цель изобретени - повышение прокаливаемости стали.The disadvantage of this alloy is the low hardenability of the steel obtained. The purpose of the invention is to increase the hardenability of steel.

Поставленна цель достигаетс тем. что сплав дополнительно содержит ванадий и исключаетс из состава сплава азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кремний14,0-34,0The goal is achieved by those. that the alloy additionally contains vanadium and is excluded from the composition of the alloy nitrogen in the following ratio, wt.%: Silicon14.0-34.0

Марганец40-60Manganese40-60

Алюминий0,1-5.0Aluminum0.1-5.0

Кальций0,1-4,0Calcium0,1-4,0

Магний0,2-2.0Magnesium 0.2-2.0

Углерод0,2-2,0Carbon 0.2-2.0

Фосфор0,05-0,4Phosphorus 0.05-0.4

Сера0,01-0,04Sulfur0,01-0,04

Бор0,5-3,0Bor0,5-3,0

Медь0.02-10,0Copper0.02-10.0

Ванадий3,6-8,0Vanadium3,6-8,0

ЖелезоОстальноеIronErest

Малые присадки бора (в количестве 0.003- 0,005% в стали) сильно повышают прокаливаемость . Последн особенно существенно возрастает при одновременном введении вSmall boron additives (in the amount of 0.003-0.005% in steel) greatly increase the hardenability. The latter especially increases significantly with the simultaneous introduction of

елate

сwith

XJXj

ю ыyou

чh

юYu

сталь нескольких легирующих элементов. Введение в сплав бора в количестве 0,5- 3,0% способствует повышению усвоени легирующих элементов в сталь и повышению ее износостойкости, так как бор повышает раскислительную способность сплава, эффективно вли ет на форму и природу включений в стали.steel of several alloying elements. The introduction of 0.5 to 3.0% of boron in the alloy contributes to an increase in the assimilation of alloying elements in steel and an increase in its wear resistance, since boron increases the deoxidizing ability of the alloy and effectively affects the shape and nature of inclusions in steel.

Бор в количестве менее 0,5% не увеличивает раскислительную способность сплава , что не приводит к уменьшению угара элементов и не вл етс микролегирующей добавкой из-за незначительности его содержани в сплаве. При содержании в сплаве бора выше 3% возникает реальна угроза ухудшени свойств стали, а именно опасность возникновени красноломкости, снижени технологической пластичности, образовани камневидного излома, падени в зких свойств, снижени ее прокали- ваемрсти.Boron in the amount of less than 0.5% does not increase the deoxidizing ability of the alloy, which does not lead to a decrease in the carbon loss of the elements and is not a micro-doping additive due to the insignificance of its content in the alloy. When boron content in the alloy is above 3%, there is a real threat of deterioration of the steel properties, namely, the risk of red brittleness, reduction of technological plasticity, formation of a stone-like fracture, a drop in viscous properties, and a decrease in its calcination.

Бор следует вводить в металл, предварительно раскисленный и очищенный от избытка кислорода и азота такими сильными элементами, как алюминий и ванадий; введение бора в ванну в виде комплексного сплава с этими элементами обеспечивает его высокое усвоение и использование. Вот почему из состава сплава исключен азот.Boron should be introduced into the metal, previously deoxidized and purified from excess oxygen and nitrogen by such strong elements as aluminum and vanadium; The introduction of boron in the bath in the form of a complex alloy with these elements ensures its high absorption and use. That is why nitrogen is excluded from the composition of the alloy.

Введение в состав сплава меди (0,02- 10,0%) способствует повышению износостойкости стали за счет образовани ее прослоек, которые плотно и прочно сцеплены с поверхностью зерен, не окисл ютс , не наклепываютс и способны и многократной пластической деформации без разрушени . Кроме того, медь, стабилизиру карбиды и карбонитриды бора, делает их устойчивыми против выкрашивани .Introduction of copper to the alloy (0.02–10.0%) contributes to increasing the wear resistance of steel due to the formation of its interlayers, which tightly and firmly adhere to the surface of the grains, do not oxidize, do not stick, and are capable of repeated plastic deformation without destruction. In addition, copper, stabilizing carbides and boron carbonitrides, makes them resistant to chipping.

При содержании в сплаве меди менее 0,02-% нарушаетс стабилизаци карбидов и карбонитридов бора, а образующейс медной прослойки оказываетс недостаточно дл защиты контактирующей поверхности , вследствие чего износостойкость стали снижаетс . Увеличение содержани меди в сплаве более 10% приводит к ее накоплению под слоем оксидов и внедрению меди при гор чей обработке давлением в границы зерен, вызыва тем самым образование поверхности трещин,When copper content in the alloy is less than 0.02%, the stabilization of carbides and carbonitrides of boron is disturbed, and the resulting copper layer is not sufficient to protect the contacting surface, as a result of which the wear resistance of the steel decreases. An increase in the copper content in the alloy of more than 10% leads to its accumulation under the oxide layer and the introduction of copper during hot pressure treatment into the grain boundaries, thereby causing the formation of cracks,

Наличие в сплаве в указанных количествах кремни и марганца обеспечивает уменьшение окисл емое™ бора и его равномерное распределение в объеме металла, что благопри тно сказываетс на износостойкости и комплексе механических свойств стали.The presence of silicon and manganese in the alloy in the specified amounts ensures the reduction of boron oxidized ™ and its uniform distribution in the bulk of the metal, which favorably affects the wear resistance and the complex of mechanical properties of the steel.

Содержание в предлагаемом сплаве 0,1-5,0% алюмини в совокупности с боромThe content in the proposed alloy of 0.1-5.0% aluminum, together with boron

увеличивает раскислительную способность марганца и кремни . Алюминий при содержании меньше 0,1% не оказывает этого вли ни , а при содержании его более 5,0%increases the deoxidizing ability of manganese and flint. Aluminum with a content of less than 0.1% does not have this effect, and with a content of more than 5.0%

повышаетс окисл емость сплава на воздухе и угар при использовании.increases the oxidability of the alloy in air and waste during use.

Присутствие в сплаве 0,1-4,0% кальци повышает чистоту по оксидным включени м сплава, а также физико-механические свой0 ства обрабатываемой им стали. При содержании кальци менее 0,1% указанный эффект мало ощутим, а при содержании более 4,0% происходит не очищение матрицы сплава от неметаллических включений, а ееThe presence of calcium in the alloy of 0.1-4.0% increases the purity of the oxide inclusions of the alloy, as well as the physicomechanical properties of the steel it processes. When the calcium content is less than 0.1%, this effect is not very noticeable, and when the content is more than 4.0%, it is not the purification of the alloy matrix from non-metallic inclusions that occurs, but its

5 загр знение вследствие запутывани в ней оксидов кальци .5 pollution due to entanglement of calcium oxides in it.

Магний в количестве 0,2-2, 0% повышает усвоение кремни , марганца и алюмини . Это объ сн етс тем, что при введенииMagnesium in the amount of 0.2-2.0% increases the absorption of silicon, manganese and aluminum. This is due to the fact that when

0 сплава в сталь происходит активное испарение магни , вызывающее барботаж металла , в результате чего происходит перемешивание металла, которое способствует равномерному распределению и усво5 ению марганца, кремни и алюмини .In the alloy, active evaporation of magnesium occurs in the steel, causing sparging of the metal, resulting in the mixing of the metal, which promotes the uniform distribution and absorption of manganese, silicon and aluminum.

При содержании магни менее 0,2% уменьшаетс модифицирующа способность сплава, а при увеличении его содержани более 2,0% вли ние магни на формуWhen the content of magnesium is less than 0.2%, the modifying ability of the alloy decreases, and with an increase in its content of more than 2.0%, the effect of magnesium on the form

0 и размеры включений значительно уменьшаетс , что ухудшает комплекс механических свойств стали.0 and the size of the inclusions is significantly reduced, which degrades the complex mechanical properties of the steel.

Ванадий используетс в основном как легирующий элемент. Даже в небольших ко5 личествах он вли ет на свойства сталей. В стал х аустенитного класса ванадий стабилизирует аустенит при высоких температурах и низком содержании углерода. Образу карбиды, он измельчает структуру стали, выша ее прочность, в зкость, пластичность .и износоустойчивость. При содержании в стали 0,03-0,05% ванади уменьшаетс ее склонность к старению, обусловленна по- вышенным содержанием азота, улучшаетс Vanadium is mainly used as an alloying element. Even in small quantities, it affects the properties of the steel. In austenitic steels, vanadium stabilizes austenite at high temperatures and low carbon content. Image carbides, it crushes the structure of the steel, its high strength, toughness, ductility and wear resistance. When the content in the steel is 0.03-0.05% of vanadium, its tendency to aging due to increased nitrogen content decreases, it improves

5 поверхность стального слитка. При 0,001- 0,04% ванади существенно повышаютс свойства закаленной и высокоотпущенной стали. Легированные им стали используютс дл производства рельсов, труб и машин,5 surface of the steel ingot. At 0.001 to 0.04% vanadium, the properties of hardened and high tempered steel significantly increase. Alloyed steels are used to produce rails, pipes, and machines.

0 работающих при низких температурах. Ванадий увеличивает прочность сварных швов.0 operating at low temperatures. Vanadium increases the strength of welds.

При содержании в сплаве ванади менее 3% указанный эффект не достигаетс When the content in the alloy vanadium less than 3% of the specified effect is not achieved

5 из-за получени низкого содержани ванади в стали, а при увеличении его содержани в сплаве более 8% остаточное содержание ванади в стали чрезмерно и приводит к неоправданному перерасходу. Введение в сплав 3-8% данади способствует образованию в стали прочных нитридов ванади , что в свою очередь приводит к усилению бора как микролегирующего элемента .5 due to the low content of vanadium in steel, and with an increase in its content in the alloy of more than 8%, the residual vanadium content in the steel is excessive and leads to unnecessary overspending. The introduction of 3-8% danad into the alloy contributes to the formation of durable vanadium nitrides in steel, which in turn leads to the enhancement of boron as a micro-alloying element.

Предлагаемый сплав в виде примесей содержит углерод, фосфор и серу, содержание которых строго ограничено из-за их вли ни на свойства обрабатываемой стали.The proposed alloy in the form of impurities contains carbon, phosphorus, and sulfur, the content of which is strictly limited due to their effect on the properties of the steel being processed.

Получение предлагаемого сплава основано на восстановлении углеродом в рудно- термической печи оксидов кремни , марганца, ванади , кальци , алюмини и бора. Медь ввод т в шихту в виде отходов медной стружки, В качестве восстановител при выплавке сплава используетс метал- лургический коксик,The production of the proposed alloy is based on carbon reduction in the ore-thermal furnace of silicon, manganese, vanadium, calcium, aluminum and boron oxides. Copper is introduced into the mixture as waste of copper chips. Metallurgical coking is used as a reducing agent in the smelting of the alloy.

В лабораторных услови х выплавили три состава предлагаемого сплава и один известный со средним значением ингредиентов .Under laboratory conditions, three compositions of the proposed alloy and one known with the average value of the ingredients were melted.

В таблице показан химический состав сплавов и результаты испытаний прокали- ваемости стали 35.The table shows the chemical composition of the alloys and the test results of the hardenability of steel 35.

Сплавы получены в индукционной печи емкостью 10 кг, используютс дл легирова- ни и раскислени стали марки 35. Обработка стали известным и предлагаемым сплавами производитс одинаковым их количеством (15,5 г/кг стали) без дополнительных корректировок.The alloys were obtained in an induction furnace with a capacity of 10 kg, used for alloying and deoxidation of steel grade 35. The steel treatment is known and proposed by the alloys produced by the same amount (15.5 g / kg steel) without additional adjustments.

Claims

Claims of the invention Alloy for deoxidizing and alloying steel, containing silicon, manganese, aluminum, calcium, magnesium, boron. copper, carbon, phosphorus, sulfur and iron, characterized in that, in order to increase the hardenable ™ steel, it additionally contains vanadium in the following ratio of components,% by weight:

Silicon14-34

Manganese40-60

Aluminum0,1-5,0

Calcium0.1-4.0

Magnesium 0.2-2.0

Bor 0.5-3.0

Copper0.02-10.0

Carbon 0.2-2.0

Phosphorus 0.05-0.4

Sulfur0,01-0,04

Vanadium 3-8

IronErest