Патент на изобретение №2237100
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СТАЛЬ ПОВЫШЕННОЙ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке конструкционной высокопрочной стали для изготовления сварных конструкций различного назначения. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении в мас.%: углерод 0.15-0.21; марганец 0.80-1.10; кремний 0.40-0.80; сера 0.003-0.020; хром 0.50-0.80; молибден; 0.18-0.28; бор 0.0005-0.0050; алюминий 0.02-0.06; цирконий 0.05-0.10; азот 0.005-0.015; железо и примеси – остальное, при выполнении следующих соотношений: Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке конструкционной высокопрочной стали, предназначенной для изготовления сварных конструкций различного назначения. Известна конструкционная сталь, содержащая (мас.%): углерод 0,18-0,26%, кремний 0,4-0,7%, марганец 1,4-1,8%, бор 0,001-0,008%, титан 0,01-0,08%, хром 1,3-1,8%, алюминий 0,005-0,05%, остальное железо [1]. Недостатком данной стали является ее низкая технологичность и недостаточный уровень прокаливаемости. Наиболее близкая по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой стали является сталь, содержащая (мас.%): углерод 0,04-0,12%, кремний 0,20-0,90%, марганец 0,70-2.3%, хром 0,3-1,5%, бор 0,0009-0,010%, титан или цирконий 0,03-0,12%, алюминий 0,03-0,08%, сера 0,003-0,015%, азот 0,002-0,015%, РЗМ-0,01-0,020, остальное железо, причем {(Ti или Zr)/N=4 Недостатками известной стали являются широкие границы варьирования углерода, марганца, хрома, что не позволяет получить стабильный уровень механических свойств. В анализируемой композиции относительно низко содержание углерода, что не позволяет достичь заданного уровня прочности, не учтен также фактор защиты бора от связывания в нитриды, что при промышленно получаемом уровне азота в стали не позволит получить повышенные характеристики ее прокаливаемости. Задачей изобретения является повышение характеристик прокаливаемости и обеспечение сквозной прокаливаемости термоулучшенной металлопродукции в толщинах до 32 мм и сортового проката диаметром 40 мм. Поставленная задача достигается тем, что предлагаемая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, цирконий, бор, алюминий, серу, азот, остальное железо дополнительно содержит молибден (при отсутствии РЗМ) при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 0,15-0,21 Марганец 0,80-1,10 Кремний 0,40-0,80 Сера 0,003-0,020 Хром 0,50-0,80 Молибден 0,18-0,28 Бор 0,0005-0,0050 Алюминий 0,02-0,06 Цирконий 0,05-0,10 Азот 0,005-0,015 Причем: Примеси: фосфор до 0,025%, никель до 0,20%, медь до 0,20%. Приведенные сочетания легирующих элементов позволяют получить в предлагаемой стали (листы толщиной до 32 мм и сортовой прокат диаметром до 40 мм), после термоулучшения (закалка от температуры не менее 920 Углерод вводится в композицию данной стали с целью обеспечения уровня ее прочности и прокаливаемости. Верхняя граница содержания углерода (0,21%) обусловлена необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижняя – 0,15% – обеспечением требуемого уровня прочности данной стали. Марганец, хром и молибден используются, с одной стороны, как упрочнители твердого раствора, с другой стороны, как элементы существенно повышающие устойчивость переохлажденного аустенита и увеличивающие прокаливаемость стали. При этом верхний уровень содержания указанных элементов (соответственно 1,10%Мn, 0,80%Сr, 0,28%Мо) определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижний – (соответственно 0,80%Мn, 0,50%Сr, 0,18%Мо), необходимостью обеспечить требуемый уровень прочности и прокаливаемости стали. Кремний относится к ферритообразующим элементам. Нижний предел по кремнию – 0,40% обусловлен технологией раскисления стали. Содержание кремния выше 0,80% неблагоприятно скажется на характеристиках пластичности стали. Бор способствует резкому увеличению прокаливаемости стали. Верхний предел содержания бора определяется соображениями пластичности стали, а нижний – необходимостью обеспечения требуемого уровня прокаливаемости. Алюминий и цирконий используются в качестве раскислителей и обеспечивают защиту бора от связывания в нитриды, что способствует резкому повышению прокаливаемости стали. Так нижний уровень содержания данных элементов (0,02 и 0,05 соответственно) определяется требованием обеспечения прокаливаемости стали, а верхний уровень (0,06 и 0,10) требованием обеспечения заданного уровня пластичности стали. Сера определяет уровень пластичности стали. Верхний предел обусловлен необходимостью получения заданного уровня пластичности и вязкости стали, а нижний предел вопросами технологичности производства. Азот, элемент участвующий в образовании карбонитридов, при этом нижний уровень его содержания (0,005%) определяется требованием обеспечения заданного уровня прочности, а верхний уровень (0,015%), требованием обеспечения заданного уровня пластичности и прокаливаемости. Для обеспечения полного связывания азота в нитриды типа ZrN и A1N в результате протекания реакций: [Zr]+[N]=ZrN [Al]+[N]=AlN требуется выполнение следующего соотношения элементов: Соотношения Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав отличается от известного отсутствием РЗМ и введением нового компонента – молибдена, а также соотношениями: Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию “новизна”. Анализ патентной и научно-технической информации не выявил решений, имеющих аналогичную совокупность признаков, которой достигался бы сходный эффект – повышение характеристик прокаливаемости стали. Следовательно, заявляемая совокупность признаков соответствует критерию “существенные отличия”. Ниже дан пример осуществления предлагаемого изобретения, не исключая других в объеме формулы изобретения. В экспериментальных условиях выплавлено 10 плавок опытных сталей, химический состав которых приведен в таблице 1. Заготовки образцов размером 14 где M1 и М2 – средние значения сравниваемых величин; S21 и S22 – дисперсии среднего; t0,005 KR( Определение характеристик прокаливаемости (критический диаметр Д50) проводили методом торцевой закалки цилиндрических образцов диаметром 25,0 мм и длиной 100 мм с заплечиками согласно ГОСТ 5657. Перед изготовлением образца заготовки прошли термическую обработку в камерных печах по следующему режиму: нормализация, 950 Механические свойства представлены в таблице 2. Как видно из таблицы 2, предлагаемая сталь, по сравнению с известной, имеет более высокие характеристики прокаливаемости. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Авторское свидетельство СССР №730863, С 22 С 38/32, 21,09.1977 г. 2. Авторское свидетельство СССР №1150279, С 22 С 38/32, 28.07.1982 г. (прототип). Формула изобретения
1. Сталь повышенной прокаливаемости, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, цирконий, азот, бор и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 0,15-0,21 Марганец 0,80-1,10 Кремний 0,40-0,80 Сера 0,003-0,020 Хром 0,50-0,80 Молибден 0,18-0,28 Бор 0,0005-0,0050 Алюминий 0,02-0,06 Цирконий 0,05-0,10 Азот 0,005-0,015 Железо и примеси Остальное при выполнении следующих соотношений: 2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве примесей она содержит фосфор, никель и медь в следующем соотношении, мас.%: Фосфор До 0,025 Никель До 0,20 Медь До 0,20 РИСУНКИ
TK4A – Поправки к публикациям сведений об изобретениях в бюллетенях “Изобретения (заявки и патенты)” и “Изобретения. Полезные модели”
Страница: 367
Напечатано: (73) Общество с ограниченной ответственностью “НОРМА-ИМПОРТ ИНСО”
Следует читать: (73) Общество с ограниченной ответственностью “Интелмет НТ” и Открытое акционерное общество “Оскольский электрометаллургический комбинат”
Номер и год публикации бюллетеня: 27-2004
Код раздела: FG4A
Извещение опубликовано: 10.05.2005 БИ: 13/2005
|
||||||||||||||||||||||||||
и 
. Техническим результатом изобретения является повышение характеристик прокаливаемости стали, что позволит обеспечить гарантированный уровень потребительских свойств листов в толщинах до 32 мм и сортового проката диаметром 40 мм. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
15; (PЗM/S)=2,5
С с последующим отпуском от температуры не ниже 620
в противном случае не обеспечивается защита бора от связывания его в нитриды и резко снижаются характеристики прокаливаемости стали.
определяют условия сохранения в стали более 50% эффективного бора, что обеспечивает заданные характеристики прокаливаемости стали.
14
в и 
и 
. Средние значения характеристик подсчитывали по результатам испытаний не менее трех образцов на точку. Значимость различий средних значений анализируемых величин оценивали с использованием критерия Стьюдента, вычисляемого следующим образом
) критическое значение критерия Стьюдента при уровне значимости 0,95 и числе степеней свободы – 
0,1 мм. Площадки сошлифовывались при обильном охлаждении водой. Шероховатость поверхности площадок была не грубее 7-го класса чистоты по ГОСТ 2789. Не допускались прижоги, вызывающие структурные изменения металла. Для построения кривой прокаливаемости стали замер твердости начинали на расстоянии 1,5 мм от закаленного торца в осевом направлении. Первые 16 замеров от торца образца производили с интервалом 1,5 мм, а затем через 3 мм. Если на определенном расстоянии от торца образца твердость не меняется, то измерения производили через один интервал, а затем прекращали испытания. С целью обеспечения точной фиксации мест измерения твердости было специально сконструировано и изготовлено приспособление. В случае необходимости повторного измерения твердости на площадке, на которой были сделаны замеры, площадку перешлифовывали. Глубина съема металла при повторной шлифовке составляла 0,1-0,2 мм. Твердость определяли по Роквеллу (HRC) в соответствии с требованиями ГОСТ 9013. Для каждой пары точек, находящихся на одинаковом расстоянии от торца образца на двух противоположных площадках, подсчитывали среднее арифметическое значение твердости.
