СРЕДНЕЛЕГИРОВАННЫЕ МАРТЕНСИТНО-БЕЙНИТНЫЕ СТАЛИ. Сталь среднелегированная
СРЕДНЕЛЕГИРОВАННЫЕ МАРТЕНСИТНО-БЕЙНИТНЫЕ СТАЛИ
СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
(Мусияченко В. Ф., Саржевский В: А.)
11.1. Состав и свойства сталей
Среднелегированные мартенснтно-бейнитные стали содержат С в количестве до 0,4 % и более. Они легированы Ni, Сг, W, Мо, V. Оптимальное сочетание прочности, пластичности и вязкости стали получают после закалки и низкого отпуска.
Указанные стали с целью повышения пластичности и вязкости выплавляют из чистых шихтовых материалов, а также тщательно очищают в лро-цессе производства от S, Р, газов и неметаллических включений, в ряде случаев подвергая их вакуумно-дуговому, электрошлаковому переплавам, рафинированию в ковше жидкими синтетическими шлаками. Термомеханическая обработка (ТМО) позволяет достичь на среднеуглеродистых сталях хорошего сочетания прочности, пластичности и вязкости.
ЦНИЧМ / ЧМТУ IЦНИЧМ |
Типичными представителями среднеуглеродистых мартенситно-бейнитных сталей, широко применяемыми при изготовлении ответственных сварных
конструкций, являются стали 42Х2ГСНМА 40ХГСНЗМА (ЧМТУ 5309—57), 30Х2ГСНВМА
а также ЗОХГСНА, ЗОХГСА, 25ХГСА, 12Х2НЧА (все ГОСТ 4543—71) и некоторые другие, имеюшие предел прочности 1050—2000 МПа (табл. 11.1).
11.2. Свариваемость сталей
В ряде случаев среднеуглеродистые мартенситно-бейнитные стали применяют в конструкциях в термически упрочненном состоянии. В этом случае необходимо получить искомый комплекс свойств без термообработки сварных соединений.
Аустенитизация является ведущим процессом в формировании свойств участков зоны термического влияния в широком диапазоне температур. Поэтому целесообразно разделить зону термического влияния по принципу полноты и характера аусте - нитизации на три температурные области. Температурный интервал этих областей зависит от многих факторов и определяется особенностями как технологического процесса сварки, так и свойствами основного металла.
Условно первую из них можно определить как область перегретого аустенита, характеризующуюся наличием крупного зерна и высокотемпературной химической микронеоднородности (ВХМН), вторую—аустенита с оптимальной величиной зерна и высокими свойствами, третью—неполной аустенитиза - ции и высокого отпуска.
11.2.1. Фазовые и структурные превращения при сварке
В исследованиях большое внимание уделяется участкам перегрева и высокого отпуска, так как их свойствами часто определяется работоспособность сварных соединений этих сталей. Высокотемпературная химическая микронеоднородность (ВХМН) образуется главным образом в результате раннего оплавления отдельных микрообъемов металла околошовной зоны у линии сплавления, включающих легкоплавкие неметаллические включения сульфидного происхождения и другие сег - регаты* Она формируется при всех способах сварки плавлением. При этом образуется характерная зернистая структура. Границы подплавленных зерен ориентированы по участкам за-
| ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕЙНИТНЫХ СТАЛЕЙ ПОСЛЕ
|
| * 0,03—0,08 % V; ** 0,9 —1,3 % W. |
легания неметаллических включений и так проявляют первичную неоднородность основного металла. Процесс формирования ВХМН трехстадийный.
На первой стадии имеет место локальное подплавление основного металла на участках легкоплавких неметаллических включений и других сегрегаций при температуре примерно 1300—1360 °С. Наблюдается специфическое растекание жидкости. После затвердевания подплавленных микрообъемов могут образоваться пустоты (рис. 11.1,а).
Вторая стадия характерна полным оплавлением существующих границ и сегрегаций в интервале температур примерно 1360—1420 °С. Сульфиды равномерно распределяются по оплавленным границам, обволакивая зерна. Первая и частично вторая стадии протекают при температуре ниже Тс сплава (рис. 11.1,в).
На третьей стадии в интервале температур примерно 1420— 1480 °С формируются более мелкие зерна делением на отдельные части крупных оплавленных зерен путем соединения оплавленных островков и полосок между собой с возникновением новых обогащенных границ (рис. 11.1, г).
На всех стадиях формирования неоднородности в подплавленных участках наблюдается сегрегация элементов, имеющихся в стали. Микрорентгеноспектральный анализ образцов, нагретых по термическому циклу участка ВХМН, а также образцов из сварных соединений показывает, что степень химической неоднородности практически не зависит от скорости нагрева, охлаждения, времени пребывания при температуре 1300 °С и более (табл. 11.2). При дальнейшем росте температуры степень сегрегации не изменяется. Степень химической
| ИССЛЕДУЕМЫХ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТЫХ МАРТЕНСИТО - ЗАКАЛКИ И НИЗКОГО отпуска
|
неоднородности в имитированных образцах и у линии сплавления сварных соединений примерно такая же, как и в металле шва аналогичного химического состава.
Микрорентгеноспектральный анализ образцов, нагретых по термическому циклу участка ВХМН, показывает (табл. 11.3), что сегрегация легирующих элементов на первичной границе сохраняется даже после длительных выдержек при 1200 °С. Высокотемпературная химическая микронеоднородность, развивающаяся в участке подплавления околошовной зоны под воздействием сварочного термодеформационного цикла и сохраняющаяся после термической обработки, изменяет кинетику
| ТАБЛИЦА 11.2 ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ХИМИЧЕСКАЯ МИКРОНЕОДНОРОДНОСТЬ В ОБРАЗЦАХ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТЫХ МАРТЕНСИТО - БЕЙНИТНЫХ СТАЛЕЙ
|
| Марка стали | N1 | Мо | ||||
| сг | сз | VC3 | <т | сз | Vе 3 | |
| 42Х2ГСНМА | 0,58 | 0,46 | 1,26 | 0,69 | | 2,88 |
| 40Х2ГСНМ (шов) | 1,1 | 0,98 | 1,12 | 1,51 | 0,64 | 2,36 |
| ЗОХГСНА | 1,58 | 1,25 | 1,26 | — | — | — |
| 40ХЗГСНМФ* | 0,7 | 0,7 | 1,0 | 1,8 | 0,8 | 2,25 |
| 40ХЗГСНМФ (шов) | 0,78 | 0,71 | 1,1 | 0,95 | 0,43 | 2,21 |
| 30Х2Н2М | 1,76 | 1,53 | 1,16 | — | — | — |
| 28ХЗСНМВФА (шов) | 0,41 | 0,38 | 1,08 | 0,96 | 0,52 | 1,85 |
| 28ХЗСНМВФА | 0,39 | 0,37 | 1,06 | 0,93 | 0,62 | 1,50 |
| * Сг = 1,2; С3 — 0,65; сг/с3 = 1,85-W |
Примечание. сг — концентрация иа границе, вес %; сэ — концентрация в зерне, % (по массе).
| ТАБЛИЦА 11.3 ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ ХИМИЧЕСКУЮ МИКРОНЕОДНОРОДНОСТЬ В ОБРАЗЦАХ СТАЛИ 30Х2Н2М
|
| Режим термообработки | Мп | Ni | ||||
| ег | ез | ^3 | fr | ст! сэ | ||
| Нагрев по термическому циклу участка ВХМН | 0,65 | 0,48 | 1,35 | 2,0 | 1,6 | 1,25 |
| Термообработка по режиму для основного металла после нагрева по циклу | 0,6 | 0,46 | 1,3 | 2,0 | 1,65 | 1,21 |
| Двойная термообработка после нагрева по циклу | 0,65 | 0,4 | 1,62 | 1,75 | 1,42 | 1,23 |
| Нагрев по термическому циклу участка ВХМН | 0,53 | 0,49 | 1,08 | 1,76 | 1,53 | 1,16 |
| 1200 °С, 6 ч после нагрева по циклу | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 1,67 | 1,34 | 1,25 |
| ТАБЛИЦА 11.5 СТЕПЕНЬ ПРЕВРАЩЕНИЯ АУСТЕНИТА ПРИ ПОВТОРНОМ ПЕЧНОМ НАГРЕВЕ И ОХЛАЖДЕНИИ*
ТАБЛИЦА 11.4 КИНЕТИКА ПРЕВРАЩЕНИЯ АУСТЕНИТА ПРИ СВАРОЧНОМ ТЕРМИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ*
--------------------------------------------------------------------------------- * Нагрев до 950 °С выдержка 10 мин, * Скорость нагрева 150 °С/с, скорость ждения в интервале 800- охлаждения в интервале 800—500 °С 8° С/с 500 ^ *>5 С/с. |
Примечание. с3 — концентрация в зерне % (по
msd.com.ua
Высокопрочные среднелегированные стали
Общая характеристика высокопрочных среднелегированных сталей.
К группе средиелегироваиных высокопрочных сталей относятся стали 30ХГСН2А, 40ХСН2МА, 25Х2ГНТА. Поставляемые полуфабрикаты, рекомендуемые области применения и основные физические свойства этих сталей приведены в (табл. 1—3).
| 30ХГСН2А (ГОСТ 4543-71) | Поковки, штамповки, листы, трубы, прутки |
| 40ХСН2МА (ТУ 14-1-1885—85) | Поковки, штамповки, прутки, трубы |
| 25Х2ГНТА (ТУ 14-1-3238-81) | Прутки, листы, трубы, профили, штамповки |
Эти стали выплавляются в электродуговых печах с последующим вакуумно-дуговым переплавом. Стали хорошо деформируются в горячем состоянии, свариваются дуговой ручной и автоматической сваркой в среде защитных газов или под флюсом. Сталь 30ХГСН2А сваривается также электронно-лучевой сваркой.
| 30ХГСН2А | Высоконагруженные детали (цилиндры, балки, работающие на срез шпильки и оси, групповые болты, нагруженные осевой силой) | -70÷+250 |
| 40ХСН2МА | Высоконагруженные детали, не имеющие значительных концентраторов напряжения | -70÷+250 |
| 25Х2ГНТА | Балки, болты, оси, нагруженные внутренним давлением сосуды | - |
Основной тип сварного соединения — сварка встык. Тавровые соединения допускаются, однако при этом обязательно Должно быть утолщение металла обоих «полок» таврового соединения. Утолщение металла в зоне шва рекомендуется и. дли стыковых соединений. Сварные швы размещаются вне зоны действия концентраторов напряжения, предусмотренных в чертежах. Сварка проводится до закалки и отпуска на заданный уровень прочности. Перед сваркой детали следует, нагревать до температуры 200—300 °С; сразу же после сварки необходим отпуск при 200—250 °С в течение 3 ч. во избежание появления трещин.
| 30ХГСН2А | 7,77 | 0,44 | 28,5 | 29,4 | 30,6 | 31,4 | 0,503 | 0,545 | 0,587 | 10,6 | 11,2 | 13,0 | 14,9 |
| 40ХСН2МА | 7,81 | 0,42—0,44 | 28,1 | 28,9 | 30,2 | 31,4 | 0,503 | 0,545 | 0,587 | 11,2 | 12,7 | 13,5 | 14,2 |
| 25Х2ГНТА | 7,80 | - | - | 41,9 | 41,1 | 40,7 | — | - | - | 12,0 | 13,0 | 13,7 | - |
Среднелегированные высокопрочные стали подвергают механической обработке до закалки. Наилучшая обрабатываемость резанием достигается в состоянии низкотемпературного отжига с быстрым охлаждением на воздухе от 680—700 °С. Чистовую обработку проводят после полной термической обработки. При финишной обработке шлифованием должны строго соблюдаться режимы, гарантирующие отсутствие прижогов. После шлифования проводят отпуск при 200—300 °С. Поcле сверления отверстий, в отожженной стали необходимо удалять заусенцы и осуществлять развёртывание или растачивание отверстий после полной термической обработки, снимая при этом поверхностный слой, окисленный при нагреве под закалку. Толщина окисленного слоя может достигать 20—50 мкм. Значительно более толстый окисленный и обезуглероженный слой (до 300—500 мкм) остается после штамповки. Некоторые поверхности деталей сложной формы после штамповки не подвергаются механической обработке. В этом случае для обеспечения высокой усталостной прочности хорошие результаты дает интенсивное поверхностное пластическое деформирование (ППД), например дробеструйное. Перед ППД иа штампованных поверхностях должны. быть устранены грубые дефекты в виде запрессованной, окалины, заковов и др. Резьбовые участки болтов или шпилек после термической обработки следует подвергать пескоструйной очистке.
В зонах концентрации напряжения параметр шероховатости поверхности должен быть не более Ra=1,6 мкм, вне зоны действия концентраторов Ra=3,2 мкм — для растянутых элементов или Ra=6,3 мкм — для элементов работающих на сдвиг.
metiz-bearing.ru
Среднелегированная сталь повышенной обрабатываемости резанием
Изобретение относится к стали, используемой, например, при изготовлении высоконагруженных шестерен коробки перемены передач автомобиля. Среднелегированная сталь повышенной обрабатываемости резанием содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,17-0,23; марганец 0,65-0,95; кремний 0,17-0,37; хром 0,35-0,65; никель 0,40-0,75; молибден 0,15-0,25; сера 0,020-0,040; фосфор 0,001-0,035; ниобий 0,005-0,02; ванадий 0,005-0,08; кальций 0,001-0,010; кислород 0,001-0,015; железо и неизбежные примеси - остальное. Соотношение кислорода и кальция, кальция и серы определяются по следующим зависимостям: кислород/кальций =1÷4,5 и кальций/сера ≥0,065. В качестве примесей сталь содержит, мас.%: медь не более 0,25; мышьяк не более 0,08; азот не более 0,015, а неметаллические включения имеют двухслойную структуру - сульфид с оксидной оболочкой. Техническим результатом является повышение обрабатываемости резанием, обеспечение сквозной прокаливаемости сортового проката диаметром до 50 мм. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке среднелегированной стали повышенной обрабатываемости резанием, используемой для изготовления высоконагруженных шестерен коробки перемены передач автомобиля.
Известна конструкционная сталь, содержащая (мас.%): углерод 0.18-0.27%, марганец 0.6-1.0%, кремний 0,2-0,42%, хром 0.8-1.3%, никель 0.45-0.79%, молибден 0.18-0.28%, титан 0.02-0.05%, сера 0.01-0.06%, бор 0.0005-0.003%, ванадий 0,01-0,06%, цирконий 0.01-0.06%, алюминий 0.005-0.025%, кальций 0.001-0.008%, остальное железо. При этом сумма компонентов титана, ванадия и циркония должна быть равной 0.05-0.12 (вес.%) (авторское свидетельство СССР SU 768849, С 22 С 38/54). Недостатком данной стали является относительно высокое содержание азота и отсутствие в композиции элементов, защищающих бор от связывания в нитриды, что в ряде случаев не позволит достичь заявляемого авторами эффекта по повышению характеристик прокаливаемости. К недостаткам данной стали следует отнести также и довольно широкие границы содержания серы, что на нижнем уровне (до 0.02% мас.) не позволит обеспечить необходимые характеристики обрабатываемости резанием.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой стали является сталь, содержащая (мас.%): углерод 0.15-0.25%, кремний 0.10-0.15%, марганец 0.45-0.65%, хром 0.5-0.6%, никель 1-2.5%, молибден 0.4-0.8%, серу - не более 0.015%, фосфор - не более 0.015%, ниобий 0.02-0.06%, ванадий 0.02-0.06%, медь не более 0.3%, остальное железо (Патент США №5645795 А. С 22 С 38/48).
Недостатком данной стали является нерегламентированное содержание серы, что приведет к существенному ухудшению характеристик резания, снижению стойкости режущего инструмента, увеличению нагрузок на инструмент при нижнем уровне содержания серы в предложенном интервале - т.е. менее 0.020%. Также к числу недостатков следует отнести отсутствие в ее составе модифицирующих элементов, таких как кальций, что будет способствовать наличию в стали вытянутых сульфидных включений, и, как следствие, повышенной анизотропии механических свойств горячекатаного проката.
Задачей изобретения является повышение характеристик обрабатываемости резанием при одновременном повышении характеристик прокаливаемости при обеспечении сквозной прокаливаемости сортового проката диаметром до 50 мм.
Поставленная задача достигается тем, что
1. Предложена сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, серу, фосфор, ниобий, ванадий, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кальций и кислород при следующем соотношении компонентов в мас.%:
| углерод | 0.17-0.23 |
| марганец | 0.65-0.95 |
| кремний | 0.17-0.37 |
| хром | 0.35-0.65 |
| никель | 0.40-0.75 |
| молибден | 0.15-0.25 |
| сера | 0,020-0,040 |
| фосфор | 0.001-0.035 |
| ниобий | 0.005-0.02 |
| ванадий | 0.005-0.08 |
| кальций | 0.001-0.010 |
| кислород | 0.001-0.015 |
| железо и неизбежные примеси | остальное |
при этом отношение содержания кислорода и кальция, кальция и серы определяются по следующим зависимостям:
кислород/кальций =1÷4.5 и кальций/сера ≥0.065
2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве примесей она дополнительно содержит медь, мышьяк и азот в следующем соотношении, мас.%:
| медь не более | 0.25% |
| мышьяк не более | 0.08% |
| азот не более | 0.015% |
3. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит неметаллические включения, имеющие двухслойную структуру - сульфид с оксидной оболочкой.
Приведенные сочетания легирующих элементов (п.1) позволяют получить в предлагаемой термообработанной стали (закалка 860±15°С, масло с последующим отпуском 170°С, воздух) благоприятную структуру с глобулярными сэндвич-включениями, что обеспечивает, с одной стороны, повышенные характеристики резания даже широкими резцами при поперечной подаче режущего инструмента, с другой стороны - благоприятное сочетание характеристик прочности и пластичности.
Углерод вводится в композицию данной стали с целью обеспечения заданного уровня ее прочности и прокаливаемости. Верхняя граница содержания углерода (0.23%) обусловлена необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижняя - соответственно 0.17% - обеспечением требуемого уровня прочности и прокаливаемости данной стали.
Карбонитридообразующие элементы - ниобий и ванадий - вводятся в композицию данной стали с целью обеспечения мелкодисперсной, однородной зеренной структуры, что позволит повысить как уровень ее прочности, так и обеспечить заданный уровень пластичности. При этом ниобий управляет процессами в верхней части аустенитной области (так как карбонитриды ниобия растворяются лишь при температурах аустенитизации 1200-1250°С), а ванадий управляет процессами в нижней части аустенитной области и в межкритическом интервале температур (определяет склонность к росту зерна аустенита, стабилизирует структуру при термомеханической обработке). И ванадий, и ниобий повышают температуру рекристаллизации стали и, как следствие, влияют на характер γ-α-превращения. Ванадий способствует также упрочнению стали при термоулучшении. Верхняя граница содержания ванадия - 0.08% и ниобия - 0.02% обусловлена необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижняя - соответственно 0.005% для ниобия и 0.005% для ванадия - 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 стали. Молибден известен также как элемент, эффективно препятствующий возникновению обратимой отпускной хрупкости в стали. При этом верхний уровень содержания марганца - 0.95%, хрома - 0.65% и молибдена - 0.25% определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижний - 0.65% марганца, 0.35% хрома и 0.15% молибдена соответственно - необходимостью обеспечить требуемый уровень прочности и прокаливаемости данной стали.
Кремний относится к ферритообразующим элементам. Нижний предел по кремнию - 0.17% обусловлен технологией раскисления стали. Содержание кремния выше 0.37% неблагоприятно скажется на характеристиках пластичности стали.
Никель в заданных пределах (0.40-0.75%) влияет на характеристики прокаливаемости, вязкости и хладостойкости стали.
Сера определяет уровень пластичности стали. Верхний предел (0.040%) обусловлен необходимостью получения заданного уровня пластичности и вязкости стали, а нижний предел (0.020%) - вопросами технологичности производства, а также обеспечением заданного уровня обрабатываемости резанием данной стали.
Фосфор - элемент, способствующий увеличению характеристик резания стали. При этом верхний уровень содержания фосфора - 0.035% обусловлен необходимостью предотвращения развития процессов обратимой отпускной хрупкости стали, а также обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижний - 0.0010% - необходимостью обеспечить требуемый уровень прочности и обрабатываемости резанием стали.
Кальций - элемент, модифицирующий неметаллические включения. Верхний предел, (0.010%), как и в случае серы, обусловлен необходимостью получения заданного уровня пластичности и вязкости стали, а нижний (0.001%) предел - вопросами технологичности производства.
Кислород, образуя оксидную пленку на сульфидах, способствует повышению обрабатываемости стали резанием при одновременном сохранении высокого комплекса потребительских свойств стали. При этом верхний уровень содержания кислорода - 0.015% обусловлен необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижний - 0.001% соответственно - необходимостью обеспечить требуемый уровень прочности и обрабатываемости резанием стали.
Соотношение кислород/кальций =1÷4.5 отвечает за возможность образования сэндвич-неметаллического включения. При этом верхняя граница соотношения - 4.5 обусловлена необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижняя - 1 соответственно - возможностью образования двухслойного сэндвич-неметаллического включения.
Соотношение кальций/сера ≥0.065% определяет условия образования глобулярных неметаллических включений (сульфидов). Если выполняется данное соотношение, то сульфиды глобулярные, в противном случае в стали присутствуют вытянутые сульфиды, что повышает анизотропию свойств стали и ухудшает соотношение прочность-вязкость, особенно сильно в поперечном направлении проката.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав отличается от известного введением новых компонентов - алюминия, кальция и кислорода, а также соотношениями: кислород/кальций =1÷4.5 и кальций/сера ≥0.065%
Анализ патентной и научно-технической информации не выявил решений, имеющих аналогичную совокупность признаков, которой достигался бы сходный эффект - повышение характеристик обрабатываемости резанием при сохранении благоприятного соотношения прочность-пластичность и вязкость стали.
Ниже дан пример осуществления предлагаемого изобретения, не исключая других в объеме формулы изобретения.
Выплавку опытной партии исследуемой стали (химический состав представлен в таблице 1) проводили в 150-ти тонных дуговых сталеплавильных печах (ДСП-150, мощность трансформатора 80 МВ·А) с использованием в шихте 60% металлизованных окатышей и 40% металлического лома, что обеспечивает получение массовой доли азота перед выпуском из ДСП не более 0,003%, а также низкое содержание цветных примесей. Предварительное легирование металла по марганцу и кремнию проводили в ковше при выпуске из ДСП. (Выпуск в ковш перекисленного металла. Раскисление металла - при выпуске алюминием, ферросилицием - раскисление, легирование - FeMn (SiMn), FeCr). После выпуска проводили продувку металла аргоном через донный продувочный блок 5-7 мин. Затем вакуумирование на порционном вакууматоре, при этом производится легирование (тонкое) - углерод, марганец и кремний. После вакуумирования - обработка на установке печь-ковш. За 15-30 минут до окончания обработки вводится окислитель, в данном случае - окисленные окатыши. Затем снова вводили алюминий (проволокой). За 10-15 минут до разливки - обработка порошковыми проволоками с силикокальцием и чистой серой. Разливку стали проводили на сортовой УНРС радиального типа в НЛЗ 300×360 мм со скоростью вытягивания 0,6-0,7 м/мин. При разливке осуществлялась защита струи от вторичного окисления следующим образом:
- стальковш-промковш - погружная труба с подачей аргона
- промковш - шлакообразующая смесь
- промковш-кристаллизатор - погружной стакан (корундографитовый)
- в кристаллизаторе - шлакообразующая смесь.
После разливки и пореза на мерную длину непрерывнолитые заготовки охлаждали в печах контролируемого охлаждения. Далее слитки прокатывали на стане 700 в заготовку (квадрат 170 мм). Вся исходная заготовка подвергалась правке, очистке от окалины, контролю поверхности. Нагрев заготовки перед прокаткой производили в двух методических печах с шагающим подом. Температура нагрева заготовки - 900°С, что обеспечивает снижение энергозатрат на 15% и значительно снижает обезуглероживание проката. Окалину с поверхности заготовки удаляли водой под высоким давлением на установке гидросбива окалины. Прокатку вели в непрерывных линиях - мелкосортной и среднесортной. Высокая жесткость клетей, автоматическое согласование скорости клетей, система петлерегулирования в чистовой группе мелкосортной линии позволили получить прокат высокой точности. Отделку проката осуществляли вне потока. Отделка включала в себя операции правки, контроля поверхностных дефектов и ультразвуковой контроль внутренних дефектов, выборочную абразивную зачистку, сплошную абразивную шлифовку, обточку прутков круглого проката. Точность проката после обточки соответствует квалитету h21. На установке "БУНТ-ПРУТОК" из мотков горячекатаного проката получают обточенные прутки длиной до 6 метров с точностью порезки ±5 мм.
Механические свойства представлены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, предлагаемая сталь по сравнению с известной имеет более высокие характеристики обрабатываемости резанием при благоприятном соотношении прочности и пластичности.
Внедрение предложенной среднеуглеродистой стали повышенной обрабатываемости резанием обеспечивает получение двухслойных сэндвич-неметаллических включений, гарантирующих, с одной стороны, обеспечение повышенных характеристик резанием, с другой стороны - благоприятное соотношение прочности, пластичности и вязкости стали.
| Таблица 1 | ||||||||||||||||||
| ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРЕДЛАГАЕМОЙ И ИЗВЕСТНОЙ СТАЛИ | ||||||||||||||||||
| Номер плавки | Содержание элементов, мас.% | Соотношение | ||||||||||||||||
| С | Mn | Si | Cr | Ni | Мо | Nb | V | As | N | Cu | Са | S | Р | 0 | Fe | I* | 2* | |
| Предлагаемая сталь | ||||||||||||||||||
| 1 | 0.17 | 0.65 | 0.37 | 0.35 | 0.41 | 0.15 | 0.008 | 0.005 | 0.02 | 0.011 | 0.20 | 0.002 | 0.025 | 0.022 | 0.003 | ост. | 1.5 | 0.080 |
| 2 | 0.19 | 0.70 | 0.25 | 0.44 | 0.47 | 0.17 | 0.020 | 0.031 | 0.01 | 0.009 | 0.15 | 0.003 | 0.029 | 0.005 | 0.004 | ост. | 1.33 | 0.103 |
| 3 | 0.18 | 0.81 | 0.27 | 0.53 | 0.58 | 0.19 | 0.018 | 0.035 | 0.03 | 0.007 | 0.18 | 0.003 | 0.040 | 0.020 | 0.007 | ост. | 2.33 | 0.075 |
| 4 | 0.22 | 0.88 | 0.20 | 0.62 | 0.62 | 0.22 | 0.011 | 0.053 | 0.05 | 0.008 | 0.06 | 0.004 | 0.035 | 0.015 | 0.009 | ост. | 4.5 | 0.114 |
| 5 | 0.23 | 0.95 | 0.17 | 0.65 | 0.74 | 0.24 | 0.015 | 0.078 | 0.01 | 0.014 | 0.08 | 0.003 | 0.020 | 0.030 | 0.012 | ост. | 4 | 0.15 |
| За пределами заявляемого | ||||||||||||||||||
| 6 | 0.16 | 0.60 | 0.17 | 0.30 | 0.40 | 0.11 | 0.003 | 0.091 | 0.09 | 0.016 | 0.01 | 0.002 | 0.045 | 0.005 | 0.001 | ост. | 0.5 | 0.044 |
| 7 | 0.24 | 0.85 | 0.38 | 0.35 | 0.80 | 0.15 | 0.010 | 0.085 | 0.08 | 0.005 | 0.26 | 0.001 | 0.021 | 0.020 | 0.005 | ост. | 5 | 0.048 |
| 8 | 0.20 | 0981 | 0.16 | 0.72 | 0.44 | 0.30 | 0.012 | 0.004 | 0.01 | 0.010 | 0.15 | 0.002 | 0.031 | 0.040 | 0.003 | ост. | 1.5 | 0.064 |
| 9 | 0.24 | 1.0 | 0.25 | 0.70 | 0.48 | 0.26 | 0.035 | 0.077 | 0.01 | 0.011 | 0.01 | 0.001 | 0.010 | 0.008 | 0.015 | ост. | 15 | 0.100 |
| Известная сталь | ||||||||||||||||||
| 10 | 0.20 | 0.56 | 0.12 | 0.55 | 1.1 | 0.45 | 0.055 | 0.045 | 0.25 | - | 0.011 | 0.012 | ост. | |||||
| Соотношение 1* кислород/кальций. Соотношение 2* - кальций/сера |
| Таблица 2 | |||||
| МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРЕДЛАГАЕМОЙ И ИЗВЕСТНОЙ СТАЛИ | |||||
| Плавка | Временное сопротивление, σв, МПа | Предел текучести, σ0,2, МПа | Относительное удлинение, δ, % | Ударная вязкость, KCU, Дж/см2 | Результаты переработки в условиях действующего производства ОАО "СААЗ" |
| Предлагаемая сталь | |||||
| 1 | 1205 | 955 | 12 | 72 | Без замечаний |
| 2 | 1324 | 970 | 10 | 69 | Без замечаний |
| 3 | 1395 | 970 | 10 | 65 | Без замечаний |
| 4 | 1488 | 1056 | 8 | 64 | Без замечаний |
| 5 | 1520 | 1100 | 9 | 67 | Без замечаний |
| За пределами заявляемого | |||||
| 6 | 1158 | 920 | 11 | 63 | Повышенный расход инструмента |
| 7 | 1360 | 950 | 10 | 57 | Повышенный расход инструмента |
| 8 | 1590 | 1106 | 9 | 54 | Повышенный расход инструмента |
| 9 | 1610 | 1320 | 9 | 51 | Повышенный расход инструмента |
| Известная сталь | |||||
| 10 | 1469 | 10 | 10 | 65 | Повышенный расход инструмента |
1. Среднелегированная сталь повышенной обрабатываемости резанием, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, серу, фосфор, ниобий, ванадий, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кальций и кислород при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Углерод | 0,17-0,23 |
| Марганец | 0,65-0,95 |
| Кремний | 0,17-0,37 |
| Хром | 0,35-0,65 |
| Никель | 0,40-0,75 |
| Молибден | 0,15-0,25 |
| Сера | 0,020-0,040 |
| Фосфор | 0,001-0,035 |
| Ниобий | 0,005-0,02 |
| Ванадий | 0,005-0,08 |
| Кальций | 0,001-0,010 |
| Кислород | 0,001-0,015 |
| Железо и неизбежные примеси | Остальное |
при этом соотношение содержания кислорода и кальция, кальция и серы определяются по следующим зависимостям:
кислород:кальций =1÷4,5 и кальций:сера ≥0,065.
2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве примесей она дополнительно содержит медь, мышьяк и азот в следующем соотношении, мас.%:
| Медь | Не более 0,25 |
| Мышьяк | Не более 0,08 |
| Азот | Не более 0,015. |
3. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит неметаллические включения, имеющие двухслойную структуру - сульфид с оксидной оболочкой.
www.findpatent.ru
Сталь высоколегированная среднелегированная - Энциклопедия по машиностроению XXL
Установлено, что литой слой в виде светлой полосы после плазменной резки присутствует в кромках углеродистых, низколегированных и среднелегированных сталей. На сталях высоколегированных такого слоя на поверхности кромки не наблюдается. [c.97]
В ряде случаев возникают серьезные затруднения с обеспечением надлежащих прочностных и пластических свойств металла, околошовной зоны и зоны сплавления. Трудности получения качественной зоны сплавления возникают, например, в случае использования для сварки среднелегированных сталей высоколегированного электродного металла, обеспечивающего получение шва с аустенитной структурой. Большая разница по химическому составу между металлом шва и основным металлом при определенных условиях может привести к образованию в зоне сплавления непластичной хрупкой прослойки и обезуглероживанию основного металла в участках, непосредственно примыкающих к границе сплавления. [c.530]Легированные стали Низколегированные. . Среднелегированные. . Высоколегированные. . 1100 1100—1150 1150 825—850 850—875 875—900 [c.154]
Время нагрева инструментальных углеродистых сталей и среднелегированных конструкционных сталей удлиняется по сравнению с конструкционной углеродистой сталью на 25—50%, для высоколегированных конструкционных и инструментальных сталей на 50—100%. [c.215]
Стали, содержащие от 4 до 14% хрома, относятся к средне-легированным, а содержащие более 14% хрома — к высоколегированным. Среднелегированные хромистые стали содержат обычно до 0,15% углерода и применяются в конструкциях, не требующих особенно высокой прочности и сопротивляемости коррозии. Высоколегированные хромистые стали, содержащие до 0,35% углерода, обладают повышенной прочностью и хорошо сопротивляются коррозии и окислению при высоких температурах. Для повышения механических свойств хромистых сталей и улучшения свариваемости в их состав вводят дополнительные примеси титан, ниобий и алюминий. [c.167]
Дефиниция легированных сталей. По химическому составу сталь делят на углеродистую и легированную. Углеродистую сталь, в свою очередь, подразделяют на углеродистую обыкновенного качества и углеродистую качественную. К легированным сталям относят сталь низколегированную с общим содержанием легирующих элементов не выше 3% сталь среднелегированную с общим содержанием легирующих элементов от 3 до 5,5% сталь высоколегированную с общим содержанием легирующих элементов свыше 5,5%. [c.3]
По принятой в сварочной технике классификации легированные стали разделяют на низколегированные, среднелегированные и высоколегированные. Если содержание каждого из легирующих элементов не превышает 2%, а суммарное их содержание — 5%, то сталь называется низколегированной. Если содержание каждого из легирующих элементов находится в пределах от 2 до 5%, а суммарное их содержание не превышает 10%, сталь называется среднелегированной. Высоколегированной называется сталь, содержащая не менее 5% одного из легирующих элементов или не менее 10% суммы легирующих элементов. [c.12]
В основных мартеновских печах выплавляют стали углеродистые конструкционные, низко- и среднелегированные (марганцовистые, хромистые), кроме высоколегированных сталей и сплавов, которые получают в плавильных электропечах. [c.35]
В настоящее время этот процесс сварки получил очень широкое применение при изготовлении конструкций низкоуглеродистых низколегированных, среднелегированных и высоколегированных сталей при высоком качестве сварных соединений. В последние годы разработаны способы газовой защиты с применением различных газовых смесей (Аг + Не, Ar-fOa, Аг + СОг, СО2 + О2 и др.), что расширяет сварочно-технологические и металлургические возможности данного метода сварки. По объему применения сварка в СО2 составляет 90%, в аргоне — 9% и в смесях газов— 1%. [c.379]
К этой группе материалов относятся низкоуглеродистая электротехническая сталь, применяемая для изготовления реле, сердечников и полюсов электромагнитов, низколегированные кремнистые (1—2%) горячекатаные стали для изготовления корпусов динамомашин и генераторов, высоколегированные кремнистые (4—5%) горячекатаные стали для изготовления гидрогенераторов и машин переменного тока повышенной частоты и среднелегированные (2,5—3,5 Si) холоднокатаные текстурованные стали (трансформаторная сталь) для изготовления Турбо- и гидрогенераторов, а также крупных электродвигателей постоянного тока. Эти материалы сочетают высокие магнитные свойства, хорошую технологичность, хорошие или удовлетворительные механические свойства и сравнительно низкую стоимость. [c.131]
Свойства легированных сталей в рабочих условиях определяются содержащимися в них углеродом и другими элементами, специально введенными в состав. Различают три группы легированных сталей низколегированные с суммарным содержанием легирующих добавок менее 2,5 % среднелегированные с 2,5— 10 % легирующих элементов и высоколегированные с содержанием легирующих элементов более 10 %. В зависимости от микроструктуры различают стали перлитного, мартенситного, мар-тенситно-ферритного, ферритного, аустенитно-мартенситного, аустенитно-ферритного и аустенитного классов. В котлостроении применяют стали двух классов перлитного и аустенитного. [c.220]
По химическому составу различают стали а) углеродистую (низкоуглеродистую, среднеуглеродистую, высокоуглеродистую б) конструкционную в) легированную (низколегированную, среднелегированную, высоколегированную). [c.141]
Примечания I. Для углеродистой инструментальной и среднелегированной стали табличное время нагрева надо увеличить на 25—50%, для высоколегированной стали на 50-100%. [c.55]
К группе 4 отнесены легированная сталь сложного состава(высоколегированная и среднелегированная), а также углеродистая, отвечающие особо высоким требованиям (легированная сталь для турбинных дисков и валов, ответственных деталей дизелей, ответственных пружин и рессор, для шарико- и роликоподшипников легированная инструментальная сталь легированная сталь для штампов сталь для прово локи особо высокого качества и др.). [c.362]
В зависимости от содержания легирующих элементов легированные стали делят на три группы низколегированные, содержащие менее 3,5—4% легирующих добавок среднелегированные, содержащие добавки от 4 до 10% высоколегированные, содержащие более 10% легирующих добавок. [c.53]
Некоторые среднелегированные и высоколегированные конструкционные стали с высокой твердостью после нормализации (частичная закалка) для улучшения обрабатываемости резанием требуют высокого отпуска. [c.232]
Для некоторых среднелегированных и высоколегированных конструкционных сталей в связи с получением после нормализации высокой твердости, вследствие частичной закалки, с целью улучшения обрабатываемости резанием применяется последующий высокий отпуск. [c.113]
По степени легирования стали разделяют на низколегированные (легирующих элементов до 2,5%) среднелегированные (от 2,5 до 10%) высоколегированные (от 10 до 50%). [c.134]
По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные. Углеродистой называется сталь, свойства которой в рабочих условиях определяются в основном содержанием в ней углерода. Кроме железа и углерода эти стали содержат марганец (до 0,8%), кремний (до 0,4%), а также вредные примеси — серу (до 0,04%) и фосфор (до 0,035 %). Легированной называется сталь, свойства которой в рабочих условиях определяются как содержанием в ней углерода, так и содержанием других элементов, специально введенных в ее состав. В зависимости от содержания легирующих добавок стали делят на три группы низколегированные — суммарное содержание легирующих добавок менее 2,5%, среднелегированные — от 2,5 до 10% и высоколегированные — стали, содержание железа в которых более 45 %, а суммарное содержание легирующих элементов не менее 10% при содержании одного из них не менее 8 % [c.277]
Теплостойкие стали разделяют на низколегированные и среднелегированные перлитного и мартенситного класса, на которые распространяется ГОСТ 20072—74, и высоколегированные хромистые стали, химический состав которых регламентирован ГОСТ 5632-72, [c.395]
Углеродистые стали могут быть низкоуглеродистые С Легированные стали условно подразделяют на низколегированные с содержанием легирующих элементов 2,5 % среднелегированные - от 2,5 до 10 % и высоколегированные - более 10 %. [c.18]
Для низко- и среднеуглеродистых нелегированных и среднелегированных сталей, как правило, в этих целях используют высокий отпуск или нормализацию, для высоколегированной хромоникелевой аустенит-ной стали - аустенитизацию или стабилизирующий отжиг, для высоколегированных хромистых - высокой отпуск. [c.500]
На базе покрытий основного типа (Б) обычно составляют композиции покрытий электродов для сварки ответственных конструкций из низколегированных и углеродистых сталей, среднелегированных сталей и всех электродов для сварки высоколегированных сталей. [c.28]
Буквы и цифры в марках электротехнической стали обозначают следующее Э — электротехническая сталь первая цифра (1, 2, 3, 4) — степень легирования кремнием 1 — слаболегированная сталь, 2 — среднелегированная сталь, 3 повышеннолегированная сталь, 4 высоколегированная сталь вторая цифра (U2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) — гарантированные электрические и магнитные свойства стали 1, 2, 3 — удельные потери при перемагничивании стали с частотой 50 Гц (1 — нормальные удельные потери, 2 — пониженные, 3 — низкие) 4, 5, 6, 7, 8 — удельные потери для разных групп стали при перемагНичивании с частотой 400 Гц, индукция и магнитная проницаемость в слабых и средних полях третья цифра (0) — то, что сталь холоднокатаная текстурованная (анизотропная) третья и четвертая цифры (00) — что сталь холоднокатаная малотекстурованная (изотропная) А — особо низкие удельные потери. [c.260]
Из стали производят около 21 % всех отливок по массе. По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Последние в зависимости от количества легирующих элементов делятся на низколегированные (до 2,5 %), среднелегированные (от 2,5 до 10%) и высоколегированные (свыше 10%). Литейные стали 15Л, 20Л, 45Л, 10Х18Н9ТЛ, 110Г13Л обладают пониженной жидкотекучестью и большой усадкой. В связи с этим расход металла на отливку увеличивается примерно в 1,6 раза по сравнению с чугунной. Литье из цветных сплавов составляет по массе примерно 4 % в общем объеме литейного производства. [c.48]
Для большинства марок углеродистых малолегированных и среднелегированных сталей глубина прокалнваемостн (табл. 1) не превышает 5 мм. Более глубокий прогрев целесообразен лишь для высоколегированных сталей. Закалка на глубину менее [c.16]
К низколегированной стали отно сится низкоуглеродистая сталь, об щее содержание легирующих элемен тов в которой не превышает 3—4% В среднелегированной стали суммар ное содержание легирующих элемен тов находится в пределах 4—10 % в высоколегированной стали — иногда до 30—50 %. [c.364]
Для углеродистой инструментальной и среднелегированной стали время нпгрева увеличивается на 25 —50 /о, для высоколегированной, конструкционной и инструментальной стали — на бО-ЮО /о. [c.101]
В табл. 4. 4а,. 5 и 6 приведены характеристики магнитных свойств и удельные потери электротехнических листовых сталей по ГОСТ 802—54. В обозначении марок сталей первая цифра (1, 2, 3, 4) характеризует степень легирования кремнием 1 — слаболегированная, 2 — среднелегированная. 3 — повышеннолегированная. 4 — высоколегированная, Вторые цифры (1, 2, 3. 4., i, 6, 7, 8) характеризуют элмтромагнитные свойства стали. Третья цифра (о) обозначает, что сталь холоднокатанная, текстурованная. [c.334]
Проблема металла для рабочих температур 600° С и выше, в особенности при давлениях, приближаюш,ихся к критическому, или сверхвысоких (до 250—300 ат), уже не может быть решена на основе низко- и среднелегирован-иых сталей, что заставляет обращаться к наиболее теплоустойчивым сортам высоколегированной стали, которые в то же время и наиболее дороги (в 4—6 раз дороже низколегированных). [c.27]
Не рассматривая детально каждую марку в отдельности, можно, в общем, заметить, что прочностные характеристики среднелегированных и высоколегированных сталей повышаются после НТМО и низкого отпуска на 60—80 кГ1мм по сравнению со свойствами, получаемыми после обычной термической обработки (закалки с низким отпуском). При этом пластические свойства после НТМО выше, чем после обычной термической обработки. Во всяком случае, пластичность после НТМО [c.59]
Настоящая Нормаль распространяется на сосуды н аппараты сварные и стальные из углеродистой, низколегированной, среднелегированной, высоколегированной и двухслойной сталей, предназначе1шые для переработки и хранения нефтяных, нефтехимических и химических продуктов, а также продуктов газовой промышленности. [c.321]
Для обеспечения требуемых механических и эксплуатационных свойств литых деталей (прочности, твердости, износостойкости, жаростойкости и др.) в сплавы вводят в определенном количестве специальные добавки (легирующие компоненты). По их содержанию сплавы делят на низколегированные (до 2,5 % по массе), среднелегированные (2,5. .. 10 %) и высоколегированные (свыше 10 %). Кроме того, в литейных сплавах присутствуют постоянные примеси (например, сера и фосфор в сталях и чугунах), которые во многих случаях являются вредными, и содержание их офаничивают. [c.152]
С помощью электрошлаковой сварки и наплавки можно получать биметаллические заготовки, облицовыв1ать рабочие поверхности толстостенных сосудов антикоррозионными металлами, изготавливать изделия по принципиально новой технологии, восстанавливать изношенные детали машин. ЭШС применяют при изготовлении изделий из низкоуглеродистых, низколегированных, среднелегированных и высоколегированных сталей, чугуна, титана, алюминия, меди и их сплавов. До появления ЭШС при изготовлении сварных конструкций из металла толщиной более 50 мм применяли многопроходную дуговую сварку. Например, автоматическую сварку под флюсом металла толщиной 300 мм выполняли, накладывая сварной шов в 180 слоев, а применение ЭШС позволяет получать такое соединение за один проход. ЭШС - это экономичный процесс на плавление равного количества электродного металла затрачивается на 15...20 % меньше электроэнер- [c.204]
Сварку среднелегированных высокопрочных сталей аустенитной сварочной проволокой марок Св-08Х21Н10Г6 или Св-08Х20Н9Г7Т выполняют только под слабо окислительными или безокислительными основными флюсами, предназначенными для сварки высоколегированных хромоникелевых сталей. При этом режимы сварки должны обеспечивать требуемые размеры и форму швов и минимально возможное проплавление основного металла. С этой целью в некоторых случаях применяют сварку трехфазной дугой под плавлеными или керамическими основными флюсами. [c.315]
В зависимости от содержания легирующих элементов легированные стали делят на три группы нивколегированные — содержащие менее 2,5% легирующих добавок среднелегированные— от 2,5 до 10% высоколегированные более 10%. [c.164]
mash-xxl.info
