RU2000351C1 - Steel - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области металлургии , а именно к составам сталей, предназначенных дл  соответственных сварных металлоконструкций, работающих в услови х низких климатических температур . Изобретение позвол ет повысить хла- достойкость при сохранении прочности и хорошей свариваемости за счет уменьшени  суммарности содержани  хрома и марганца до 3,2-3,8% и введени  ниоби  при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,08-0,12, хром 1,2-1,8, марганец 1,5-2,3, молибден 0,2-0,4, никель 0,3- 0,7, титан 0,02-0,05. ниобий 0,04-0,06, железо остальное, при этом суммарное содержание марганца и хрома должно составл ть 3,3-3,8%, а суммарное содержание титана и ниоби  должно быть 0,08-0,1 %.The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to compositions of steels intended for respective welded metal structures operating under conditions of low climatic temperatures. The invention improves the coldness while maintaining strength and good weldability by reducing the total content of chromium and manganese to 3.2-3.8% and the introduction of niobium in the following ratio of components, wt.%: Carbon 0.08-0.12 , chrome 1.2-1.8, manganese 1.5-2.3, molybdenum 0.2-0.4, nickel 0.3-0.7, titanium 0.02-0.05. niobium is 0.04-0.06, iron is the rest, while the total content of manganese and chromium should be 3.3-3.8%, and the total content of titanium and niobium should be 0.08-0.1%.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к составу конструкционной свариваемой стали повышенной прочности и хла- достойкости (до -60°С), и предназначено дл  использовани  в ответственных сварных конструкци х строительной техники и машиностроени  в виде толстолистового проката (толщина до 60 мм), изготавливаемого на заводах черной металлургии.The invention relates to metallurgy, in particular to the composition of structural welded steel of increased strength and cold resistance (up to -60 ° C), and is intended for use in critical welded structures of construction equipment and mechanical engineering in the form of plate steel (thickness up to 60 mm) manufactured at ferrous metallurgy plants.

Известна сталь, содержаща  углерод, хром, марганец, титан, алюминий, РЗМ, ванадий , железо, а также примеси, которые в указанных пределах не вли ют на свойства стали. Компоненты содержатс  в следующем соотношении, мае % 1Known steel containing carbon, chromium, manganese, titanium, aluminum, rare-earth metals, vanadium, iron, as well as impurities that do not affect the properties of steel within the indicated limits. The components are contained in the following ratio, May% 1

Углерод0,06-0,12Carbon 0.06-0.12

Хром2,3-3,0Chrome 2.3-3.0

Марганец2,5-3,4Manganese 2.5-3.4

Титан0.02-0.1Titanium0.02-0.1

Алюминий0.01-0,05Aluminum0.01-0.05

РЗМ0,02-0,05REM 0.02-0.05

Ванадий0,04-0,08Vanadium 0.04-0.08

ЖелезоостальноеIron ore

В качестве примесей сталь может содержать , мас.%:As impurities, the steel may contain, wt.%:

Фосфордо 0,02Fosford 0.02

Серадо 0,02Serado 0.02

Кремний0,15-0,4Silicon 0.15-0.4

наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  сталь, содержаща  углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, титан, церий или кальций, железо при следующем соотношении компонентов, мас.%the closest in technical essence and the achieved result is steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, vanadium, titanium, cerium or calcium, iron in the following ratio of components, wt.%

Углерод0.10-0,16Carbon: 0.10-0.16

Кремний0,20-0,42Silicon 0.20-0.42

Марганец2,0-2,4Manganese 2.0-2.4

Хром1.8-2,4Chrome 1.8-2.4

Никель1.0-1.5Nickel 1.0-1.5

МолибденП.4-0.6Molybdenum P. 4-0.6

N3 О О О 00 СПN3 О О О 00 СП

оabout

ВанадийVanadium

ТитамTitam

Церий или кальцийCerium or calcium

ЖелезоIron

0,08-0,12 0,01-0,06 0,005-0,15 остальное 20.08-0.12 0.01-0.06 0.005-0.15 the rest 2

Недостатком указанных сталей  вл ет- с  не слишком высокий уровень хладостой- кости: дл  аналога - не более 60 Дж/см , дл  второго аналога (прототипа) - не более 50 Дж/см2, Довольно высокое содержание хрома (более 2%) услож- н ет получение таких сталей в конвертерном производстве и увеличивает углеродный эквивалент до 1,05-1,15, т.е. ухудшает их свариваемость по сравнению с феррито-перлитными более низколегиро- ванными стал ми.The disadvantage of these steels is their not very high cold resistance: for an analog - not more than 60 J / cm, for the second analog (prototype) - not more than 50 J / cm2, A rather high chromium content (more than 2%) complicates It produces such steels in the converter industry and increases the carbon equivalent to 1.05-1.15, i.e. their weldability is degraded in comparison with ferritic-pearlitic lower alloy steels.

Цель изобретени  - повышение хлэдо- стойкости при хорошей свариваемости, а также экономи  дефицитных дорогосто щих элементов.The purpose of the invention is to increase chlode resistance with good weldability, as well as saving scarce expensive elements.

Это достигаетсл тем, что сталь,содержаща  углерод, хром, марганец, мол ибден, никель и железо, согласно изобретению, дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод0,08-0,12This is achieved in that the steel containing carbon, chromium, manganese, mol ibden, nickel and iron, according to the invention, additionally contains niobium in the following ratio of components, wt.%: Carbon 0.08-0.12

Хром1,2-1,8Chrome 1.2-1.8

Марганец1,5-2,3Manganese 1.5-2.3

Молибден0,2-0,4Molybdenum 0.2-0.4

Никель0,3-0,7 Nickel 0.3-0.7

Титан0,02-0,05Titanium 0.02-0.05

Ниобий0,04-0,07Niobium 0.04-0.07

Железоостальное,Iron ore

при этом суммарное содержание марганца и хрома должно составл ть 3,2-3,8%. В ка- честве примесей сталь может содержать, мас.%: кремний 0,2-0,4, сера до 0,01, фосфор до 0,01, которые в указанных пределах не вли ют на за вленный технический результат изобретени .the total content of manganese and chromium should be 3.2-3.8%. As impurities, steel may contain, wt.%: Silicon 0.2-0.4, sulfur up to 0.01, phosphorus up to 0.01, which within the specified limits do not affect the claimed technical result of the invention.

Уменьшение содержани  хрома в стали до 1,2-1,8 мас.% при уменьшенном содержании марганца на уровне 1,5-2,3 мас.% обеспечивает достаточную ее устойчивость относительно феррито-перлитного превра- щени  при охлаждении на воздухе даже в сечени х до 40 мм и, вместе с тем, приводит к образованию при таких услови х охлаждени  бейнитной, более релаксированной структуры, котора  обеспечивает высокий уровень хладостойкости.A decrease in the chromium content in steel to 1.2-1.8 wt.% With a reduced manganese content at the level of 1.5-2.3 wt.% Provides its sufficient stability against ferrite-pearlite transformation during cooling in air even in section x to 40 mm and, at the same time, leads to the formation under these cooling conditions of a bainitic, more relaxed structure, which provides a high level of cold resistance.

Содержание хрома менее 1,2 мас.% уменьшает устойчивость аустенита до такой степени, что при охлаждении на воздухе происходит распад аустенита с образовэ- нием феррита, наличие которого существенно ухудшает механические свойства стали. Содержание хрома более 1,8 мас.%, марганца более 2,3 мас.%. углерода более 0,12 мас.% переводит эту сталь в разр дA chromium content of less than 1.2 wt.% Reduces the stability of austenite to such an extent that when cooled in air, austenite decomposes to form ferrite, the presence of which significantly impairs the mechanical properties of steel. The chromium content is more than 1.8 wt.%, Manganese more than 2.3 wt.%. carbon more than 0.12 wt.% converts this steel to discharge

мартенситных со свойствами, соответствующими аналогу и прототипу.martensitic with properties corresponding to analogue and prototype.

Снижение содержани  никел  и молибдена обусловлено использованием более рационального легировани  с целью экономии этих дорогосто щих элементов, поскольку заданной концентрации этих элементов достаточно дл  получени  высокой хладостойкости (никель) и дл  предотвращени  отпускной хрупкост.и (молибден).The reduction in nickel and molybdenum content is due to the use of more rational alloying in order to save these expensive elements, since the specified concentration of these elements is sufficient to obtain high cold resistance (nickel) and to prevent temper brittleness and (molybdenum).

Замена ванади  на ниобий св зана с тем, что карбонитрид ниоби , образующийс  в стали, имеет меньшую растворимость в аустените, чем карбонитрид ванади , и поэтому при гор чей прпкатке и последующем охлаждении происходит выделение карбо- нитрида ниоби  в большей степени, чем кар- бонитрида ванади  в тех же услови х, что стабилизирует аустенитную зеренную структуру и улучшает хладостойкость.Replacing vanadium with niobium is due to the fact that niobium carbonitride formed in steel has less solubility in austenite than vanadium carbonitride, and therefore, when hot rolled and subsequent cooling, niobium nitride is precipitated to a greater extent than carbon nitride vanadium under the same conditions that stabilizes the austenitic grain structure and improves cold resistance.

Ограничение суммарного содержани  марганца и хрома 3.2-2,8% вызвано получением в стали при охлаждении на воздухе бейнитной структуры с содержанием мартенсита не более 10-15 об.%, обеспечивающей повышенную хладостойкость при сохранении высокого уровн  прочности и свариваемости.The limitation of the total content of manganese and chromium from 3.2-2.8% is caused by the production of a bainitic structure in steel with cooling in air with a martensite content of not more than 10-15 vol.%, Which provides increased cold resistance while maintaining a high level of strength and weldability.

П р и м е р. В вакуумной печи было выплавлено три плавки развесом по 25 кг. Слитки охлаждали на воздухе и ковали на заготовки 65 х 80 х 150 мм. Затем проводили гор чую прокатку на полосы толщиной 12 мм; температура окончани  прокатки 800- 900°С, охлаждение на воздухе. Заключительна  термическа  обработка - отпуск 650°С, 2 ч с охлаждением на воздухе.PRI me R. Three melts by weight of 25 kg were smelted in a vacuum furnace. The ingots were cooled in air and forged onto billets of 65 x 80 x 150 mm. Then hot rolling was carried out into strips 12 mm thick; rolling end temperature 800 - 900 ° C; air cooling. Final heat treatment - tempering 650 ° C, 2 hours with cooling in air.

Химический состав плавок и механические свойства приведены в таблице. Там же приведен состав и свойства стали-прототипа .The chemical composition of the heats and mechanical properties are shown in the table. The composition and properties of the prototype steel are also given there.

Из анализа данных, приведенных в таблице , следует, что предлагаемые стали, несколько уступа  стал м прототипа в прочностных свойствах, существенно превосход т их по ударным свойствам, в особенности по ударной в зкости при низких температурах: KCV дл  предлагаемых сталей 230-280 Дж/см2, a KCV 50 дл  прототипа 50-60 Дж/см (различие в температурах испытани  в 10°С несущественно, если учесть значительно более высокий уровень ударных свойств предлагаемой стали при -40°С по сравнению с таковыми дл  прототипа при -50°С.From the analysis of the data given in the table, it follows that the proposed steels, slightly ledge of the prototype steels in strength properties, significantly exceed them in impact properties, in particular in impact strength at low temperatures: KCV for the proposed steels 230-280 J / cm2, a KCV 50 for the prototype 50-60 J / cm (the difference in test temperatures of 10 ° C is not significant, given the significantly higher level of impact properties of the proposed steel at -40 ° C compared with those for the prototype at -50 ° C .

Углеродистый эквивалент Куэ предлагаемой стали имеет значени  того ve пор дка и даже несколько ниже Куэ сталей прототипа . Поскольку в авторском свидетельстве на стали прототипа констатируетс  их высока The carbon equivalent of the coue of the proposed steel has values that are on the order of and even slightly lower than the coue of the prototype steels. Since the certificate of authorship on steel prototype states their high

свариваемость, то отсюда можно сделать заключение о хорошей свариваемости также и предлагаемых сталей.weldability, from this we can conclude that the proposed steels are also well welded.

Claims (1)

Формула изобретени  Сталь, содержаща  углерод, хром, марганец , железо, отличающа с  тем, что она дополнительно содержит молибден, никель, титан, ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:SUMMARY OF THE INVENTION Steel containing carbon, chromium, manganese, iron, characterized in that it further comprises molybdenum, nickel, titanium, niobium in the following ratio, wt.%: нn 008-0.12008-0.12 1.2-1 81.2-1 8 1,5-2.31,5-2.3 0,2-0.40.2-0.4 0.3-070.3-07 0.02-0.050.02-0.05 0.04-0.070.04-0.07 остальноеrest при этом суммарное содержание марганца и хрома составл ет 3.2-3,8%the total content of manganese and chromium is 3.2-3.8% Продолжение таблицыTable continuation