RU2443794C2 - Модификатор для сталей и сплавов - Google Patents
Модификатор для сталей и сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2443794C2 RU2443794C2 RU2010104237/02A RU2010104237A RU2443794C2 RU 2443794 C2 RU2443794 C2 RU 2443794C2 RU 2010104237/02 A RU2010104237/02 A RU 2010104237/02A RU 2010104237 A RU2010104237 A RU 2010104237A RU 2443794 C2 RU2443794 C2 RU 2443794C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- alloy
- powder
- modifier
- modified
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к металлургии. Модификатор содержит в качестве инокулятора нанопорошок тугоплавких соединений из группы, включающей карбид, нитрид, оксид, карбонитрид, оксикарбонитрид, а качестве протектора содержит порошок модифицируемой стали или сплава или порошок стали или сплава, близкий по химическому составу. Компоненты содержатся в следующем соотношении, мас.%: нанопорошок тугоплавкого соединения 5-30, порошок модифицируемой стали или сплава, или сплава, близкого по химическому составу - остальное. Обеспечивается повышение механических свойств отливок, полученных из модифицированных сталей и сплавов. 3 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке составов модификаторов для повышения свойств стали и сплавов.
Известно применение в составе модификатора дисперсных тугоплавких карбидов, нитридов, боридов, оксидов одного или нескольких элементов, выбранных из VI, V групп периодической системы в качестве инокулятора, и титана в качестве протектора при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Оксид, карбид, нитрид, борид | 5-50 |
| Титан | 50-95 |
Данный модификатор не может быть применен для обработки широкого класса сталей и сплавов открытой плавки в результате окисления титана при вводе модификатора в расплав и накопления титана в сплаве, при вакуумной плавке, при повторном использовании модифицированного собственного возврата или же в ограничении в применении в составе стали или сплава данного элемента.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является модификатор для нержавеющий стали [патент RU 2024641 С1 от 15.12.1994], содержащий инокулятор-ультрадисперсный порошок одного компонента из группы тугоплавких соединений металлов 4-6 групп Периодической системы элементов; нитрид, карбид, борид, оксид, карбонитрид, протектор - порошок железа и молибдена при следующем соотношении компонентов:
ультрадисперсный порошок одного компонента из группы тугоплавких соединений металлов 4-6 групп Периодической системы элементов;
| нитрид, карбид, борид, оксид, карбонитрид | 1-10 |
| молибден | 5-80 |
| порошок железа | остальное |
Недостатком этого модификатора является его низкая степень усвоения в результате высокой тугоплавкости основы модификатора и высокая способность к окислению молибдена в условиях открытой плавки и разливки, приводящей к блокировке частиц инокулятора как центров кристаллизации избыточных фаз и матрицы сплава. При применении данного модификатора для обработки никелевых сплавов происходит изменение химического состава сплава за счет накопления железа, что приводит к существенному снижению механических и служебных свойств отливок.
Цель изобретения - повышение механических свойств отливок из сталей и сплавов.
Поставленная цель достигается тем, что модификатор для стали и сплавов, включающий один компонент из группы тугоплавких соединений: карбид, нитрид, оксид, карбонитрид, оксикарбонитрид в качестве инокулятора и порошки металлов в качестве протектора, в качестве инокулятора содержит нанопорошки тугоплавких соединений, а в качестве протектора порошок модифицируемых стали и сплава или порошок стали и сплава близких к ним по химическому составу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Нанопорошок тугоплавкого соединения | |
| из группы карбид, нитрид, оксид, | |
| карбонитрид,оксикарбонитрид | 5-30 |
| порошок модифицируемых стали и сплава | |
| или порошок стали и сплава, близких к ним | |
| по химическому составу | остальное |
Анализ существенности отличий показал, что применение в качестве протектора порошка модифицируемого стали и сплава или стали и сплава близкого по химическому составу модифицируемому сплаву обеспечивает наибольший модифицирующий эффект в результате создания на поверхности частиц нанопорошка переходного слоя подобного матрице модифицируемого сплава. При повторном использовании собственного модифицированного возврата не происходит накопления отдельных элементов и ухудшения химического состава сплава. Использование в качестве инокулятора нанодисперсных порошков тугоплавких соединений обеспечивает создание в расплаве устойчивой коллоидной взвеси из частиц и их равномерное распределение в металлическом расплаве в результате воздействия на них броуновских сил и конвективных потоков.
Предложенный модификатор опробовали при изготовлении литых заготовок из стали 12Х18Н9Л и жаропрочного никелевого сплава ЖС-3ДК.
Модификатор готовили методом прессования равномерной по составу смеси порошков в брикет и дегазировали (авт.св. СССР №13365577). В качестве инокулятора использовали нанодисперсные порошки тугоплавких соединений, изготовленные методом дробления в струйных мельницах из крупных порошков и порошки, полученные методом плазмохимического синтеза.
В качестве протектора в модификаторе для стали использовали порошки ПР 0Х18Н10-03-А и ПХ18Н9 ГОСТ 14086-68 а, для сплава ЖС-3ДК порошки ЭП962П, ЭП 975П, ВВ750 согласно ГОСТ Р52802-2007. Химический состав порошков протектора и модифицируемых сплавов приведены в табл.1.
Сталь 12Х18Н9Л плавили в индукционной печи ИСТ - 016. При температуре 1630-1650°С сталь, после раскисления, обрабатывали известным и предложенным модификатором. После выдержки 30-60 секунд металл выпускали в ковш, из которого заливали в формы с целью получения образцов на механические испытания.
Сплав ЖС-ЗДК плавили в индукционной - вакуумной печи УППФ-3. Металл перегревали до температуры 1630-1650°С и после 2-3 минутной выдержки вводили модификатор. После охлаждения до технологической температуры заливки металл выпускали в керамические формы, подогретые до 800-850С.
Для испытаний на растяжение из литых заготовок из стали и сплава были изготовлены образцы по ГОСТ 1497-91. Испытания проводили на разрывной машине УМЭ-10Т. Результаты испытаний приведены в табл.2 и 3.
Предложенный состав модификатора обеспечивает эффективность модифицирования и повышение механических свойств отливок как в условиях открытой (табл.2), так и вакуумной плавки (табл.3).
Использование предложенного модификатора позволяет повысить предел прочности на 10-15%, предел текучести на 15-25%, относительное удлинение на 10-25%.
Ожидаемый экономический эффект от использования предложенного модификатора рассчитывали из условия повышения механических свойств отливок из модифицированной стали, что позволяет снизить толщину стенок отливок без ухудшения их конструктивной прочности.
Анализ эксплуатационных характеристик отливок из стали 12Х18Н9Л показал, что повышение механических свойств в указанных пределах позволяет снизить вес отливок на 10-15%, что равноценно увеличению выпуска литья при равных расходах на 10%. Учитывая то, что отпускная цена литья из стали 12Х18Н9Л в среднем составляет 150 тыс. рублей на тонну экономический эффект составит 15 тысяч рублей на тонну годного литья.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Химический состав протектора модификатора и модифицируемого сплава. | ||||||||||
| Материал | Химический состав, % | |||||||||
| С | Cr | Ti | Al | Mo | Nb | Co | W | Ni | Fe | |
| ЖС-3ДК | 0,07 | 11 | 2,5 | 4,0 | 3,5 | - | 6,5 | - | Ост. | до 2 |
| 0,12 | 14 | 3,2 | 4,8 | 5,0 | 11 | |||||
| ЭП962П | 0,04 | 12 | 2,4 | 3,6 | 3,9 | - | 8,0 | 2,4 | Ост. | до 2 |
| 0,08 | 15 | 3,0 | 4,0 | 5,0 | 10,0 | 3,0 | ||||
| ЭП975П | 0,04 | 12 | 1,6 | 5,0 | 2,4 | 1,8 | 10 | 9,1 | Ост. | до 2 |
| 0,08 | 15 | 2,2 | 5,4 | 3,2 | 2,2 | 12 | 9,8 | |||
| ВВ750 | 0,03 | 9,0 | 3,5 | 3,4 | 3,0 | 1,6 | 14 | 5,4 | Ост. | до 2 |
| 0,08 | 11 | 3,9 | 4,0 | 3,6 | 2,0 | 16 | 6,2 | |||
| 12Х18Н9Л | 0,12 | 16 | - | - | - | - | - | - | 8 | Ост. |
| 20 | 11 | |||||||||
| ПрОХ18Н10 | 0,08 | 16 | - | - | - | - | - | - | 8 | Ост. |
| 20 | 11 | |||||||||
| ПХ18Н9 | 0,12 | 16 | - | - | - | - | - | - | 8 | Ост. |
| 20 | 11 | |||||||||
| Таблица 2 | |||||||||
| Механические свойства отливок из стали 12Х18Н9Л | |||||||||
| Вариант | Состав модификатора | Механические свойства | |||||||
| Инокулятор | Протектор | Предел пр., GB, МПа | Предел тек., GT. МПа | Отн. удл., δ% | Отн. суж. ψ, % | ||||
| Вид | Размер,HM | Кол-во, % | Состав | Кол-во, % | |||||
| Без модиф. | - | - | - | - | - | 475 | 228 | 35 | 39 |
| Известн. | TiCN | 500 | 20 | Титан | 30 | 510 | 250 | 36 | 43 |
| Никель | 50 | ||||||||
| Предлагаемый | TiCN | 60 | 3 | Пр0Х18Н10 | 97 | 528 | 261 | 38 | 43 |
| TiCN | 85 | 40 | Пр0Х18Н10 | 60 | 543 | 264 | 40 | 44 | |
| TiC | 100 | 5 | Пр0Х18Н10 | 95 | 587 | 318 | 46 | 44 | |
| TiCNO | 85 | 30 | ПХ18Н9 | 70 | 564 | 285 | 42 | 45 | |
| TiN | 60 | 10 | ПХ18Н9 | 90 | 558 | 300 | 44 | 46 | |
| TiO2 | 50 | 20 | Пр0Х18Н10 | 80 | 548 | 304 | 46 | 48 | |
| Таблица 3 | |||||||||
| Механические свойства отливок из сплава ЖС-3ДК | |||||||||
| Вариант | Состав модификатора | Механические свойства | |||||||
| Инокулятор | Протектор | Предел пр., GB, МПа | Предел тек., GT. МПа | Отн. удл., δ% | Отн. суж. ψ, % | ||||
| Вид | Размер, нм | Кол-во, % | Состав | Кол-во, % | |||||
| Без модиф. | - | - | - | - | - | 985 | - | 4,0 | 12,8 |
| Известн. | TiCN | 500 | 20 | Титан | 30 | 1030 | - | 8,2 | 13,4 |
| Никель | 50 | ||||||||
| Предлагаемый | TiCN | 60 | 3 | ЭИ 962П | 97 | 1100 | - | 10,4 | 15,1 |
| TiCN | 85 | 40 | ЭИ 698П | 60 | 1095 | - | 11,6 | 16,0 | |
| TiC | 100 | 5 | ЭП 962П | 95 | 1220 | - | 14,7 | 18,3 | |
| TiCNO | 85 | 30 | ЭП 962П | 70 | 1280 | - | 16,1 | 24,8 | |
| TIN | 60 | 10 | ЭП 975П | 90 | 1200 | - | 18,0 | 21,6 | |
| TiO2 | 50 | 20 | ВВ750 | 80 | 1215 | - | 17,8 | 20,5 | |
Claims (1)
- Модификатор для стали и сплава, содержащий один компонент из группы тугоплавких соединений, включающей карбид, нитрид, оксид, карбонитрид, оксикарбонитрид в качестве инокулятора и порошок металла в качестве протектора, отличающийся тем, что в качестве инокулятора он содержит нанопорошок тугоплавких соединений, а в качестве протектора порошок модифицируемых стали или сплава или порошок стали или сплава, близкого по химическому составу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нанопорошок тугоплавкого соединения из группы, включающей карбид, нитрид, оксид, карбонитрид, оксикарбонитрид 5-30 Порошок модифицируемых стали или сплава или стали или сплава, близких по химическому составу Остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010104237/02A RU2443794C2 (ru) | 2010-02-08 | 2010-02-08 | Модификатор для сталей и сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010104237/02A RU2443794C2 (ru) | 2010-02-08 | 2010-02-08 | Модификатор для сталей и сплавов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010104237A RU2010104237A (ru) | 2011-08-20 |
| RU2443794C2 true RU2443794C2 (ru) | 2012-02-27 |
Family
ID=44755296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010104237/02A RU2443794C2 (ru) | 2010-02-08 | 2010-02-08 | Модификатор для сталей и сплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2443794C2 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102732740A (zh) * | 2012-06-27 | 2012-10-17 | 北京京奥泰尔新材料科技有限公司 | 一种纳米材料中间合金变质剂及制备方法与合金制备方法 |
| RU2564764C1 (ru) * | 2014-05-21 | 2015-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ легирования стали |
| RU2608011C1 (ru) * | 2015-10-12 | 2017-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Модификатор для сварочных материалов |
| DE102017210816A1 (de) | 2017-06-27 | 2018-12-27 | Thyssenkrupp Ag | Vorlegierung zur Beeinflussung von schmelzflüssigen Eisenlegierungen, deren Verwendung und Verfahren zur Herstellung |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1388450A1 (ru) * | 1986-04-03 | 1988-04-15 | Омский политехнический институт | Способ изготовлени модифицирующего прутка |
| SU1497260A1 (ru) * | 1987-12-01 | 1989-07-30 | Омский политехнический институт | Модификатор дл стали |
| RU2024641C1 (ru) * | 1990-06-19 | 1994-12-15 | Омский политехнический институт | Модификатор для нержавеющих сталей |
| RU2306196C1 (ru) * | 2006-01-20 | 2007-09-20 | Юрий Апполинарьевич Караник | Способ изготовления отливок |
| RU2335377C1 (ru) * | 2007-02-08 | 2008-10-10 | Калашников Антон Анатольевич | Способ изготовления точных отливок в керамических формах с кристаллизацией под давлением |
-
2010
- 2010-02-08 RU RU2010104237/02A patent/RU2443794C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1388450A1 (ru) * | 1986-04-03 | 1988-04-15 | Омский политехнический институт | Способ изготовлени модифицирующего прутка |
| SU1497260A1 (ru) * | 1987-12-01 | 1989-07-30 | Омский политехнический институт | Модификатор дл стали |
| RU2024641C1 (ru) * | 1990-06-19 | 1994-12-15 | Омский политехнический институт | Модификатор для нержавеющих сталей |
| RU2306196C1 (ru) * | 2006-01-20 | 2007-09-20 | Юрий Апполинарьевич Караник | Способ изготовления отливок |
| RU2335377C1 (ru) * | 2007-02-08 | 2008-10-10 | Калашников Антон Анатольевич | Способ изготовления точных отливок в керамических формах с кристаллизацией под давлением |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102732740A (zh) * | 2012-06-27 | 2012-10-17 | 北京京奥泰尔新材料科技有限公司 | 一种纳米材料中间合金变质剂及制备方法与合金制备方法 |
| RU2564764C1 (ru) * | 2014-05-21 | 2015-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ легирования стали |
| RU2608011C1 (ru) * | 2015-10-12 | 2017-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Модификатор для сварочных материалов |
| DE102017210816A1 (de) | 2017-06-27 | 2018-12-27 | Thyssenkrupp Ag | Vorlegierung zur Beeinflussung von schmelzflüssigen Eisenlegierungen, deren Verwendung und Verfahren zur Herstellung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010104237A (ru) | 2011-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100491570C (zh) | 低钴镍含量的高温合金 | |
| TW589388B (en) | Cold work steel alloy and manufacturing method of parts by method of powder metallurgy | |
| RU2530196C2 (ru) | Износостойкий сплав | |
| RU2443794C2 (ru) | Модификатор для сталей и сплавов | |
| JP7471078B2 (ja) | 軟化抵抗、強度と伸びのバランス、耐摩耗性に優れた多元系合金 | |
| CN108884529A (zh) | Cr基二相合金及其制造物 | |
| JP6259978B2 (ja) | Ｎｉ基金属間化合物焼結体およびその製造方法 | |
| JP4456058B2 (ja) | ダクタイル鋳鉄用球状化処理剤及びダクタイル鋳鉄の球状化処理方法 | |
| US9249488B2 (en) | Ni-base dual multi-phase intermetallic compound alloy containing Nb and C, and manufacturing method for same | |
| CN106435378B (zh) | 超级合金热作钢及其制备方法 | |
| Yamin et al. | Effect of Zr addition on precipitates in K4169 superalloy. | |
| JP5490373B2 (ja) | 高硬度ショット材 | |
| JPS60159137A (ja) | 超微細セラミツク粒子分散アルミニウム鋳造合金の製造法 | |
| JP7153502B2 (ja) | 窒化物分散型Ｎｉ基合金からなる成形体 | |
| US4820484A (en) | Method in producing a molding of an iron alloy | |
| Shi et al. | Investigation of nonmetallic inclusions in high-speed steels | |
| CN105803322A (zh) | 一种高锰钢及其制备方法 | |
| RU2528488C2 (ru) | Модификатор для стали | |
| JP5369909B2 (ja) | Ｚｒ添加鋼のノズル閉塞抑制方法および微細酸化物分散鋼の製造方法 | |
| JP4265853B2 (ja) | 溶融金属に対する耐食性および耐熱衝撃性に優れた硬質焼結合金、およびその合金を用いた溶融金属用部材 | |
| RU2447176C2 (ru) | Модификатор для стали | |
| JPH05271840A (ja) | 超高温耐熱部材用Ｃｒ基合金 | |
| CN113329832B (zh) | 模具粉末和模具涂层 | |
| JPH10263783A (ja) | 耐磨耗性部品とその製造方法、鋳造機用部品、およびそれを用いたダイカスト機 | |
| CN109972051B (zh) | 一种钇元素变质高硬度合金及其铸造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150209 |