RU2184173C2 - Cast steel - Google Patents

Abstract

FIELD: steelmaking. SUBSTANCE: steel appropriate for manufacture of cast blanks for machines and mechanisms operated at temperatures up to minus 60 C is composed, wt. %: carbon, 0.18-0.28; silicon, 0.3-0.6; manganese, 0.8-1.3; chromium, 0.3-0.6; copper, 0.1-0.3; nickel, 0.05-0.3; aluminum, 0.01-0.08; calcium, 0.005-0.04; rare-earth metals (novelty), 0.01-0.04; and iron, the balance. Ratio of aluminum to sum of calcium and rare-earth metals lies between 0.5 and 2.0 and manganese-to-carbon ratio equals 4-6. EFFECT: increased impact resistance of steel and improved its cold resistance and weldability. 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургия и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении литых заготовок для машин и механизмов, работающих при температурах до -60^oC.The invention relates to metallurgy and can be used in foundry in the manufacture of cast billets for machines and mechanisms operating at temperatures up to -60 ^o C.

Известна сталь [1], содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь при следующем соотношения компонентов, мас.%
Углерод - 0,25-0,35
Кремний - 0,2-0,4
Марганец - 0,4-0,9
Хром - 0,5-0,8
Никель - Не более 0,3
Медь - Не более 0,3
Железо - Остальное
Недостатком этой стали является низкая хладостойкость. Эта сталь может быть использована для изготовления литых деталей, работающих при температурах не ниже -40^oС.Known steel [1] containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, copper in the following ratio of components, wt.%
Carbon - 0.25-0.35
Silicon - 0.2-0.4
Manganese - 0.4-0.9
Chrome - 0.5-0.8
Nickel - No more than 0.3
Copper - Not more than 0.3
Iron - Else
The disadvantage of this steel is its low cold resistance. This steel can be used for the manufacture of cast parts operating at temperatures not lower than -40 ^o C.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является сталь [2], содержащая углерод, марганец, кремний, хром, кальций, никель, алюминий, медь и железо при следующем содержании компонентов, в мас.%
Углерод - 0,35-0,55
Марганец - 0,50-1,20
Кремний - 0,15-0,50
Хром - 0,10-0,30
Кальций - 0,003-0,01
Никель - 0,05-0,3
Алюминий - 0,015-0,05
Медь - 0,10-0,30
Железо - Остальное
Недостатком данной стали является низкий уровень ударной вязкости при отрицательных температурах ниже -40^o и плохая свариваемость, не позволяющая устранять литые дефекты методом сварки.Closest to the proposed invention is steel [2] containing carbon, manganese, silicon, chromium, calcium, nickel, aluminum, copper and iron in the following components, in wt.%
Carbon - 0.35-0.55
Manganese - 0.50-1.20
Silicon - 0.15-0.50
Chrome - 0.10-0.30
Calcium - 0.003-0.01
Nickel - 0.05-0.3
Aluminum - 0.015-0.05
Copper - 0.10-0.30
Iron - Else
The disadvantage of this steel is the low level of toughness at negative temperatures below -40 ^o and poor weldability, which does not allow to eliminate cast defects by welding.

Задачей данного изобретения является повышение ударной вязкости стали, что обеспечивает повышение ее хладостойкости и свариваемости. The objective of the invention is to increase the toughness of steel, which ensures an increase in its cold resistance and weldability.

Поставленная задача достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель, алюминий, кальций и железо, дополнительно содержит редкоземельные металлы (РЗМ), при следующем содержании компонентов, мас.%
Углерод - 0,18-0,28
Кремний - 0,3-0,6
Марганец - 0,8-1,3
Хром - 0,3-0,6
Медь - 0,1-0,3
Никель - - 0,05-0,3
Алюминий - 0,01-0,08
Кальций - 0,005-0,04
Редкоземельный металлы - 0,01-0,04
Железо - Остальное
причем отношение содержания алюминия к сумме содержаний кальция и редкоземельных металлов находится в пределах 0,5-2,0, а отношение содержания марганца к содержанию углерода - 4-6.This object is achieved in that the steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, copper, nickel, aluminum, calcium and iron, additionally contains rare earth metals (REM), with the following components, wt.%
Carbon - 0.18-0.28
Silicon - 0.3-0.6
Manganese - 0.8-1.3
Chrome - 0.3-0.6
Copper - 0.1-0.3
Nickel - - 0.05-0.3
Aluminum - 0.01-0.08
Calcium - 0.005-0.04
Rare earth metals - 0.01-0.04
Iron - Else
moreover, the ratio of aluminum to the sum of the contents of calcium and rare earth metals is in the range of 0.5-2.0, and the ratio of manganese to carbon content is 4-6.

Увеличение нижней границы содержания марганца в стали снижает вторичное окисление металла при разливке за счет образования паров марганца, оттесняющих кислород с поверхности расплава. При этом определяющим является соотношение углерода и марганца в стали. An increase in the lower boundary of the manganese content in steel reduces the secondary oxidation of the metal during casting due to the formation of manganese vapor, displacing oxygen from the surface of the melt. In this case, the ratio of carbon to manganese in steel is determining.

Предложенная пропорция алюминия к сумме кальция с РЗМ обеспечивает более глубокое раскисление стали и остаточное содержание данных элементов в указанных пределах обеспечивает формирование мелких глобулярных неметаллических включений, причем присутствие в расплаве кальция и РЗМ в данных пределах обеспечивает максимальное снижение вредного влияния поверхностно-активных элементов таких, как сера и фосфор. The proposed proportion of aluminum to the sum of calcium with rare-earth metals provides a deeper deoxidation of steel and the residual content of these elements within the specified limits ensures the formation of small globular non-metallic inclusions, and the presence of calcium and rare-earth metals in the melt within these limits provides the maximum reduction in the harmful effects of surface-active elements such as sulfur and phosphorus.

Содержание элементов химического состава в указанных пределах увеличивает прокаливаемость стали и обеспечивает формирование мелкозернистой перлитно-ферритной микроструктуры, обладающей максимальной вязкостью, что обеспечивает высокую хладностойкость и хорошую свариваемость
Опытные плавки проводили в индукционной печи емкостью 160 кг с кислой футеровкой с использованием соответствующих ферросплавов отечественного производства.The content of chemical elements in the specified range increases the hardenability of steel and ensures the formation of a fine-grained pearlite-ferrite microstructure with maximum viscosity, which ensures high cold resistance and good weldability
The experimental melts were carried out in an induction furnace with a capacity of 160 kg with acid lining using the appropriate domestic-made ferroalloys.

В процессе фракционной разливки в сталь вводили химические элементы, предусмотренные ее составом в граничных значениях их содержания (табл.1). In the process of fractional casting, chemical elements were introduced into the steel, provided for by its composition in the boundary values of their content (Table 1).

Механические свойства определяли на образцах, вырезанных из отливок типа "трефы". Испытания на ударную вязкость проводили при -60^oС (KCU -60^oС). Результаты испытаний приведены в табл.2.The mechanical properties were determined on samples cut from casts of the "club" type. Impact tests were carried out at -60 ^° C (KCU -60 ^° C). The test results are shown in table.2.

Исследования показали, что предлагаемая сталь, по сравнению с известной, обладает более высокой ударной вязкостью при низких температурах. Studies have shown that the proposed steel, in comparison with the known, has a higher impact strength at low temperatures.

Экономическая эффективность от применения предлагаемой стали может быть определена по следующим критериям:
- повышение надежности, машин и механизмов;
- расширение зоны использования машин, и механизмов.The economic efficiency from the use of the proposed steel can be determined by the following criteria:
- improving the reliability of machines and mechanisms;
- expansion of the use of machines and mechanisms.

Изготовление задвижек из данной стали позволяет использовать их не только в умеренных климатических условиях, но и в условиях "Крайнего Севера", что увеличивает их рыночную цену. The manufacture of valves from this steel allows you to use them not only in moderate climatic conditions, but also in the conditions of the "Far North", which increases their market price.

Литература
1. Марочник сталей и сплавов В.Г. Сорокин, Д.В. Волосникова, С.А. Вяткин и др. - М.: Машиностроение, 1989 - 640 с. (с. 586).Literature
1. Marochnik of steels and alloys V.G. Sorokin, D.V. Volosnikova, S.A. Vyatkin et al. - M.: Mechanical Engineering, 1989 - 640 p. (p. 586).

2. А.c. СССР 1224351 A, C 22 С 38/42, опубл. 15.04.86. Бюл. 14. 2. A.c. USSR 1224351 A, C 22 C 38/42, publ. 04/15/86. Bull. 14.

Claims (1)

Литая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель, алюминий, кальций и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Углерод - 0,18-0,28
Кремний - 0,3-0,6
Марганец - 0,8-1,3
Хром - 0,3-0,6
Медь - 0,1-0,3
Никель - 0,05-0,3
Алюминий - 0,01-0,08
Кальций - 0,005-0,04
Редкоземельные металлы - 0,01-0,04
Железо - Остальное
причем отношение содержания алюминия к сумме содержаний кальция и редкоземельных металлов находится в пределах 0,5-2,0, а отношение содержания марганца к содержанию углерода - 4-6.Cast steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, copper, nickel, aluminum, calcium and iron, characterized in that it additionally contains rare earth metals in the following ratio, wt. %:
Carbon - 0.18-0.28
Silicon - 0.3-0.6
Manganese - 0.8-1.3
Chrome - 0.3-0.6
Copper - 0.1-0.3
Nickel - 0.05-0.3
Aluminum - 0.01-0.08
Calcium - 0.005-0.04
Rare earth metals - 0.01-0.04
Iron - Else
moreover, the ratio of aluminum to the sum of the contents of calcium and rare earth metals is in the range of 0.5-2.0, and the ratio of manganese to carbon content is 4-6.

Images