Патент на изобретение №2387731
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СТАЛЬ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕЕ (ВАРИАНТЫ)
(57) Реферат:
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам сталей, используемых при производстве горячекатаного и холоднокатаного проката повышенной прочности с покрытием и без покрытия, предназначенного для изготовления изделий автомобиля методом штамповки. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, фосфор, алюминий, азот, железо и неизбежные примеси, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,025-0,10, кремний не более 0,30, марганец 0,41-0,70, фосфор 0,04-0,12, алюминий 0,01-0,08, азот не более 0,009, железо и неизбежные примеси остальное. Сталь может дополнительно содержать титан, или ниобий, или ванадий в количестве 0,01-0,03 мас.%, а также бор в количестве 0,0008-0,003 мас.%. Содержание углерода связано с требуемым классом прочности зависимостью: [С]
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам сталей и изделиям, выполненным из них, и может быть использовано при производстве горячекатаного и холоднокатаного проката повышенной прочности с покрытием и без покрытия, предназначенного для изготовления изделий автомобиля методом штамповки. Известна сталь для производства листового проката [Патент РФ 2190685, МПК С22С 38/54, 10.10.2002], содержащая углерод, марганец, кремний, медь, алюминий, бор, кальций, титан, азот, фосфор, ниобий, хром, никель, ванадий следующего химического состава, мас.%:
Железо и неизбежные примеси. Недостатком известной стали является низкая пластичность и высокая себестоимость стали из-за наличия дорогостоящих легирующих элементов, таких как хром, никель, медь. При этом сталь содержит кальций. Известна сталь [Патент РФ 2186145, МПК С22С 38/50, 27.07.2002], содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, титан, алюминий, серу, фосфор, азот, кальций и железо следующего химического состава, мас.%:
Недостатком известной стали является низкая пластичность и высокая себестоимость стали из-за наличия дорогостоящих легирующих элементов, таких как хром, никель, медь. Легирование титаном в больших количествах до 0,22% увеличивает себестоимость стали. Сталь содержит кальций. Известна сталь [Патент 2268950, МПК С22С 38/16, C21D 8/02, 27.01.2006 г.], состав которой содержит, вес.%:
Железо и примеси – остальное сталь содержит также бор в таком количестве, что 0,65 Недостатком известной стали является пониженная прочность стали. Наиболее близкими по своей технической сущности к предлагаемому изобретению являются сталь и изделие, выполненное из нее, согласно патенту РФ 2212468, МПК С22С 38/16, 20.03.2003. Согласно изобретению сталь содержит углерод, марганец, медь, алюминий, фосфор, азот, хром, кальций, серу и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
при этом содержание серы и кальция определяют соотношением S/Ca>5, а содержание фосфора, углерода, марганца и хрома выражается зависимостью Р/[0,126-0,14(С+Mn+Cr)]>0,5 – прототип. Недостатком этой стали является низкая пластичность и высокая себестоимость стали из-за наличия дорогостоящих легирующих элементов, таких как хром, медь. Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в получении стали с низкой себестоимостью для производства горячекатаного и холоднокатаного проката повышенной прочности (с покрытием и без покрытия), предназначенного для изготовления изделий автомобиля методом холодной штамповки. Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение проката с повышенными прочностными характеристиками с хорошей штампуемостью и изделий автомобиля из стали с фосфором при снижении производственных издержек. Снижение производственных издержек заключается в оптимизации химического состава стали без применения дорогостоящих легирующих элементов, таких как никель, хром. Технический результат достигается тем, что сталь содержит углерод, кремний, марганец, фосфор, алюминий, железо и неизбежные примеси в следующем соотношении: углерод 0,025-0,10%, кремния не более 0,30%, марганец 0,41-0,70%, фосфор 0,04-0,12%, алюминий 0,01-0,08%, азот не более 0,009%, железо и неизбежные примеси – остальное, при этом содержание углерода связано с требуемым классом прочности зависимостью: [С] Как вариант, технический результат достигается также тем, что сталь содержит углерод, кремний, марганец, фосфор, титан, алюминий, азот, железо и неизбежные примеси в следующем соотношении: углерод 0,025-0,10%, кремний не более 0,30%, марганец 0,41-0,70%, фосфор 0,04-0,12%, титан 0,01-0,03%, алюминий 0,01-0,08%, азот не более 0,009%, железо и неизбежные примеси – остальное, при этом содержание углерода связано с требуемым классом прочности зависимостью: [С] Как вариант, технический результат достигается также тем, что сталь содержит углерод, кремний, марганец, фосфор, ниобий, алюминий, азот, железо и неизбежные примеси в следующем соотношении углерод 0,025-0,10%, кремний не более 0,30%, марганец 0,41-0,70%, фосфор 0,04-0,12%, ниобий 0,01-0,03%, алюминий 0,01-0,08%, азот не более 0,009%, железо и неизбежные примеси – остальное. Как вариант, технический результат достигается также тем, что сталь содержит углерод, кремний, марганец, фосфор, ванадий, алюминий, азот, железо и неизбежные примеси в следующем соотношении: углерод 0,025-0,10%, кремний не более 0,30%, марганец 0,41-0,70%, фосфор 0,04-0,12%, ванадий 0,01-0,03%, алюминий 0,01-0,08%, азот не более 0,009%, железо и неизбежные примеси – остальное, при этом содержание углерода связано с требуемым классом прочности зависимостью: [С] Технический результат достигается также тем, что сталь дополнительно содержит 0,0008-0,0030% бора. Технический результат достигается также тем, что изделия выполняют из стали предложенных составов. Сущность изобретения состоит в следующем. Механические свойства проката зависят от химического состава стали. Углерод – один из упрочняющих элементов. При содержании углерода менее 0,025% прочностные свойства стали ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода более 0,10% приводит к снижению пластичности стали, что недопустимо. Кремний в стали применен как раскислитель и легирующий элемент. При содержании кремния более 0,30% резко снижается пластичность, имеет место охрупчивание стали. Марганец обеспечивает получение заданных механических свойств. При содержании марганца менее 0,41% прочность стали ниже допустимой. Увеличение содержания марганца более 0,70% чрезмерно упрочняет сталь, ухудшает ее пластичность. Упрочнение стали создает фосфор, который повышает твердость феррита и усиливает выделение дисперсных карбидных включений. Одновременно фосфор улучшает пластичность и штампуемость стали. При содержании фосфора менее 0,04% прочность стали ниже допустимой. Увеличение содержания фосфора более 0,12% чрезмерно упрочняет сталь, ухудшает ее пластичность. Алюминий введен в сталь как раскислитель. При содержании алюминия менее 0,01% снижается пластичность стали, сталь становится склонной к старению. Увеличение содержания алюминия более 0,08% приводит к ухудшению комплекса механических свойств. Азот упрочняет сталь. При содержании азота более 0,009% сталь становится склонной к старению. Титан, ниобий и ванадий применены как легирующие элементы и обеспечивают получение необходимых прочностных свойств. При содержании менее 0,01% не удается получить требуемый уровень прочности. Увеличение содержания более 0,03% нецелесообразно вследствие чрезмерного упрочнения стали и ухудшения пластичности. Наличие в стали бора в пределах 0,0008-0,0030% исключает сегрегацию фосфора и предотвращает попадание фосфора на границы ферритных зерен, тем самым способствует упрочнению стали. Экспериментально установлено, что для получения требуемого класса прочности содержание углерода должно быть регламентировано в соответствии с зависимостью: [С] Примеры реализации способа. В кислородном конвертере выплавили 12 плавок стали, химический состав которых приведен в таблице 1. Выплавленную сталь разливали на машине непрерывного литья в слябы. Слябы нагревали в нагревательной печи с шагающими балками и прокатывали на непрерывном широкополосном стане 2000 в полосы толщиной 2,3-5,5 мм. Горячекатаные полосы на отводящем рольганге охлаждали водой и сматывали в рулоны. Охлажденные рулоны подвергали солянокислотному травлению в непрерывном травильном агрегате. Травленые полосы прокатывали на 5-клетевом стане до толщины 0,7-3,0 мм. Холоднокатаные полосы отжигали в колпаковых печах с водородной защитной атмосферой или в проходных печах с нанесением покрытия. Отожженные полосы дрессировали. Механические свойства опытных плавок приведены в таблице 2. В таблице 3 приведено минимальное содержание углерода согласно зависимости [С] Из таблиц 1-2 видно, что в случае реализации предложенного способа (составы Из таблицы 3 видно, что при содержании углерода в стали в соответствии с зависимостью [С]
Формула изобретения
1. Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, фосфор, алюминий, азот, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:
при этом содержание углерода связано с требуемым классом прочности зависимостью: 2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 0,0008-0,0030% бора. 3. Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, фосфор, титан, алюминий, азот, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:
при этом содержание углерода связано с требуемым классом прочности зависимостью: 4. Сталь по п.3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 0,0008-0,0030% бора. 5. Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, фосфор, ниобий, алюминий, азот, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:
при этом содержание углерода связано с требуемым классом прочности зависимостью: 6. Сталь по п.5, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 0,0008-0,0030% бора. 7. Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, фосфор, ванадий, алюминий, азот, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:
при этом содержание углерода связано с требуемым классом прочности зависимостью: 8. Сталь по п.7, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 0,0008-0,0030% бора. 9. Изделие, выполненное из стали, отличающееся тем, что оно выполнено из стали по любому из пп.1-8.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(0,0005·Кпр-0,085), %, где [С] – содержание углерода в стали, %, 0,0005 и 0,085 – эмпирические коэффициенты, %, Кпр – безразмерный показатель, численно равный требуемому минимальному пределу текучести. Получаемый прокат обладает повышенными прочностными характеристиками и хорошей штампуемостью, а также пониженными производственными издержками. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 табл.
0,007
2-9) достигаются механические свойства с повышенным уровнем прочности и высокой пластичностью: предел текучести от 235 до 350 Н/мм2, предел прочности от 335 до 425 Н/мм2, относительное удлинение от 25 до 39%. При запредельных значениях заявленных параметров (составы 
т, Н/мм2
80, %