RU2000351C1 - Сталь - 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 %.

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.

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 % 1

Углерод0,06-0,12

Хром2,3-3,0

Марганец2,5-3,4

Титан0.02-0.1

Алюминий0.01-0,05

РЗМ0,02-0,05

Ванадий0,04-0,08

Железоостальное

В качестве примесей сталь может содержать , мас.%:

Фосфордо 0,02

Серадо 0,02

Кремний0,15-0,4

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.%

Углерод0.10-0,16

Кремний0,20-0,42

Марганец2,0-2,4

Хром1.8-2,4

Никель1.0-1.5

МолибденП.4-0.6

N3 О О О 00 СП

о

Ванадий

Титам

Церий или кальций

Железо

0,08-0,12 0,01-0,06 0,005-0,15 остальное 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.

Цель изобретени  - повышение хлэдо- стойкости при хорошей свариваемости, а также экономи  дефицитных дорогосто щих элементов.

Это достигаетсл тем, что сталь,содержаща  углерод, хром, марганец, мол ибден, никель и железо, согласно изобретению, дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод0,08-0,12

Хром1,2-1,8

Марганец1,5-2,3

Молибден0,2-0,4

Никель0,3-0,7

Титан0,02-0,05

Ниобий0,04-0,07

Железоостальное,

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 .

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.

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 д

мартенситных со свойствами, соответствующими аналогу и прототипу.

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).

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.

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.

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.

Химический состав плавок и механические свойства приведены в таблице. Там же приведен состав и свойства стали-прототипа .

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.

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 

свариваемость, то отсюда можно сделать заключение о хорошей свариваемости также и предлагаемых сталей.

Claims (1)

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.%:

   н

   008-0.12

   1.2-1 8

   1,5-2.3

   0,2-0.4

   0.3-07

   0.02-0.05

   0.04-0.07

   остальное

   при этом суммарное содержание марганца и хрома составл ет 3.2-3,8%

   Продолжение таблицы