SU1751223A1 - Конструкционна сталь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к конструкционной стали, используемой дл  изготовлени  высоконагруженных ответственных сварных конструкций и литых деталей экскаваторов и другой горнодобывающей техники. Предлагаема  сталь обладает повышенным сопротивление хрупким разрушени м при отрицательных температурах (-50°С) и хладостоикостью до (-) 70°С за счет дополнительного содержани  азота и цери  при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,12 - 0,22; марганец 0,2 - 0,5; кремний 0,15 - 0,45; хром 1,0 - 1.5, никель 0,7 - 1,3; молибден 0,2 - 0,3; ванадий 0,05-0,15; медь 0,4-0,65; азот 0,001 -0,01, церий 0,001 - 0,05; железо остальное Использование предлагаемой стали дл  изготовлени  деталей и конструкций машин, работающих в услови х Крайнего Севера, позволит заметно повысить их надежность в услови х эксплуатации 2 та бл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к конструкционным стал м, используемым дл  изготовлени  высоконагру- женных ответственных сварных конструкций и литых деталей экскаваторов и другой горнодобывающей техники, работающей в услови х минусовых температур.

Целью изобретени   вл етс  повышение сопротивлени  хрупким разрушени м при отрицательных температурах и хладо- стойкости.

Дл  достижени  указанной цели, сталь, содержаща  углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, медь, железо , отличающа с  тем, что. с целью повышени  сопротивлени  хрупким разрушени м при отрицательных температурах (-) 50°С и хадостойкости при температурах до (-) 70°С, дополнительно содержит

азот, церий при следующем соотношении компонентов, мас.%;

Углерод 0,12-0,22

Марганец 0,2 - 0,5

Кремний 0,15-0,45

Хром 1,0 -1,5

Никель 0,7 - 1,3

Молибден 0,2 -0,3

Ванадий 0,05-0,15

Медь 0,4 -0,65

Азот 0,001-0,01

Церий 0.001-0,05

Железо Остальное

Эффективное вли ние цери  и азота в направлении повышени  хладостойкое™ стали рассматриваемого типа (при указанном соотношении содержаний компонентов ) наблюдаетс  при содержании в стали цери  0,001 - 0,05 % и азота 0,001 - 0,01 %.

х| ел

Ю Ю

со

При содержании цери  в стали- ниже 0,001 % или азота ниже 0,001 % их положительное вли ние в указанном направлении незаметно . При содержании цери  более 0,05 % в стали присутствуют грубые скоплени  неметаллически включений, отрицательно вли ющие на ее механические свойства, включа  хладостойкость. При содержании азота более 0,01 % в металле вдоль границ зерен наблюдаетс  скопление нитридов, отрицательно вли ющее на ударную в зкость, особенно при низких температурах.

Пример. Выплавку предлагаемой стали проводили в электропечах на идентичных шихтовых материалах, разливали в изложницы с последующей отливкой слитков массой от 50 кг до 6,5 т. При выплавке использовали ферросплавы следующих мирок: ферросилиций по ГОСТ 1415 -78 марки ФС-45,75; силикомарганец по ГОСТ 475677марки СМн17; феррохром азотированный по ГОСТ 4757-79 марки ФХН600А; ферромолибден по ГОСТ 4759-79 марки ФМо 60,58; феррованадий по ТУ 14-15-9878марки ФВд 35; никель по ГОСТ 849-70 марки НЗ, Н4; медь по ГОСТ 859-78 марки М1, 2, 3; мишметалл

Слитки подвергались ковке на прессах и гор чей прокатке с последующей термообработкой Температура нагрева по ковке и прокатке составл ла 1100°С. Температурный интервал гор чего деформировани  (ковки и прокатки) 1150 - 800 °С. Предварительна  термообработка включала нормализацию от 880 - 890°С и высокий отпуск при 640 - 680°С. Основна  термообработка состо ла из закалки в воде от температуры 910 - 920°С и отпуска при 650 - 670°С.

Определение характеристик механических свойств на образцах предлагаемой и известных сталей производили на одном оборудовании по одним и тем же методикам .

Испытание на раст жение с определением характеристик предела прочности,условного предела текучести .относительного удлинени  и относительного сужени  производили на машине lnstron-1195 с использованием образцов типа III № 6 гбст 1497-84 с диаметром рабочей части 6 мм Испытание на ударный изгиб производили на ма тниковом копре с использованием образцов типа II ГОСТ 9454-78 размерами 10 х 10 х 55 мм с острым надрезом радиусом 0,25 мм. Температура ь зкохрупкого перехода определ ласьиспытанием таких же образцов в температурном диапазоне до 70°С по критерию 50 % волокна в изломе образцов .

Сопротивление сталей разрушению (трещиностойкость) определ ли через коэффициент интенсивности напр жений Кс применительно к образцам толщиной 3D мм

при температуре испытаний (-) 50°С.

Химический состав и механические свойства предлагаемой и известной сталей приведены в табл, 1 и 2.

Из приведенных данных следует, что

0 предлагаема  сталь обладает высоким уровнем характеристик прочности, пластичности и ударной в зкости при нормальной температуре, высоким уровнем ударной в зкости при отрицательных температурах

5 до (-) 70°С, низким значением температуры в зкохрупкого перехода и высоким значением коэффициента интенсивности напр жений , что свидетельствует о ее хорошей хладостойкости и высоким сопротивлении

0 как хрупкому, так и в зкому разрушению. Дл  определени  ударной в зкости примен лись образцы с острым надрезом как более структурочувствительный вид испытаний. Выход за указанные пределы

5 легировани  приводит к ухудшению комплекса механических свойств. При более низком уровне легировани  снижаютс  прочностные характеристики и ухудшаетс  хладостойкость. При более высоком уровне

0 легировани  повышаютс  прочностные характеристики , но снижаетс  пластичность и существенно ухудшаютс  хладостойкость и трещиностойкость стали.

Использование предлагаемой стали

5 ГФИ изготовлении деталей и конструкций 1 машин, работающих в услови х Крайнего Севера, позвол ет заметно повысить их надежность в услови х эксплуатации и одновременно за счет повышени  уровн 

50 прочностных характеристик уменьшить расчетные сечени  и соответственно снизить - металлоемкость экскаваторов и другой гор- нодобывающей техники.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5Конструкционна  сталь, содержаща  углерод , марганец, кремний, хром, никель, молибден , ванадий, медь, железо, о т л и ч а ю- щ а   с   тем, что, с целью повышени  сопротивлени  хрупким разрушени м при

   0 отрицательных температурах (-50°С) и хладостойкости при температурах до -70°С, она дополнительно содержит азот и церий при следующем соотношении компонентов, мае %:

   5 , Углерод 0,12 - 0,22; Марганец 0,20 - 0.50; Кремний 0,15 - 0,45; Хром 1,0 - 1,5; Никель 0,7 - 1,3; Молибден 0,2 - 0,3;

   Ванадий 0,05 - 0,15; Медь 0,40 - 0,65; Азот 0,001 - 0,01;

   Церий 0,001 - 0,05; Железо Остальное.

   ПлэеочныП химический состав стппи

   Т а С л и ц з I