close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12482

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 22C 38/26
ЖАРОСТОЙКАЯ ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ
(21) Номер заявки: a 20080281
(22) 2008.03.11
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Лашкевич Олег Евгеньевич; Горецкий Георгий Прокопьевич (BY)
BY 12482 C1 2009.10.30
BY (11) 12482
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) SU 378501, 1973.
RU 2033465 C1, 1995.
JP 62089842 A, 1987.
RU 94001927 A1, 1997.
EP 0443489 A1, 1991.
(57)
Жаростойкая литейная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, титан и
железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ниобий, бор и РЗМ при
следующем соотношении компонентов, мас. %:
углерод
0,15-0,25
кремний
0,8-1,2
марганец
0,3-0,5
хром
23,0-25,0
титан
0,1-0,3
ниобий
0,1-0,3
бор
0,005-0,030
РЗМ
0,2-0,3
железо
остальное.
Изобретение относится к металлургии, в частности к составу литейной жаростойкой
стали, которая может быть использована для оснастки термических печей, претерпевающей ограниченное количество операций нагрев-охлаждение, например, шпалы, направляющие, конвейерные ролики и другие печные элементы.
Известны дорогостоящие аустенитные хромоникелевые стали 35Х18Н24С2Л и
35Х18Н11СЛ, которые в большинстве случаев используются для изготовления оснастки
термических печей [1] и [2].
Недостатком данных сталей является их высокая стоимость, так как они содержат дефицитный и дорогостоящий никель.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является сталь, по физико-механическим и технологическим свойствам в основном удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к сталям, работающим в условиях немногократного нагрева до 9501000 °С и охлаждения на воздухе. Она содержит следующие компоненты, мас. %: [3]:
BY 12482 C1 2009.10.30
углерод
0,8-1,2
кремний
0,8-1,2
марганец
0,5-1,0
хром
21,0-25,0
титан
0,1-0,2
железо
остальное.
Хромистые стали ферритного класса, в том числе данная, подвержены различным видам хрупкости. Основным недостатком ее является химический состав и, в частности, содержание углерода и хрома. При таком содержании углерода и хрома (C - 0,8-1,2 %; Cr 21-25 %) в сталях при нагревании до температур 800-1000 °С и последующем охлаждении
происходит фазовая перекристаллизация α ↔ γ. В процессе фазовой перекристаллизации
происходит растрескивание оснастки. Аустенит, образующийся при высоких температурах, при охлаждении превращается в мартенсит, вызывая растрескивание стали. Кремний
и марганец также способствуют охрупчиванию стали, так как сдвигают область с выделением твердой и хрупкой σ-фазы к меньшему содержанию хрома. Их в прототипе достаточно много.
Задачей данного изобретения является повышение устойчивости к растрескиванию и
эксплуатационной стойкости жаростойкой стали.
Поставленная задача достигается за счет того, что жаростойкая литейная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, титан и железо, дополнительно содержит
ниобий, бор и редкоземельные элементы при следующем соотношении компонентов,
мас. %:
углерод
0,15-0,25
хром
23,0-25,0
кремний
0,8-1,2
марганец
0,3-0,5
титан
0,1-0,3
ниобий
0,1-0,3
бор
0,005-0,03
РЗМ
0,2-0,3
железо
остальное.
Для того чтобы исключить образование аустенита при высоких температурах, снижается концентрация углерода до 0,15-0,25 %, а концентрация хрома принимается не менее
23 %. При таком содержании углерода и хрома будет исключено α ↔ γ превращение [4,
с. 262]. До минимума сокращается содержание марганца, так как он является аустенитообразующим элементом. Использование кремния ограничивается содержанием 0,8-1,2 %.
Он необходим для повышения жидкотекучести, но отрицательно влияет на фазовый состав, так как сдвигает области с хрупкой σ-фазой к меньшему содержанию хрома.
Ферритные стали, аналогичные предлагаемой, не имеющие фазовой перекристаллизации, при эксплуатации подвергаются росту зерна и потере эксплуатационных качеств. Для
предотвращения этого явления в их состав вводим элементы, ограничивающие рост зерна.
Это такие элементы, как Ti, Nb, В и т.д. Кроме того, такие стали подвергаются модифицированию редкоземельными элементами для очищения границ зерен и увеличения центров
кристаллизации, приводящему к измельчению литой структуры.
Такое соотношение ингредиентов позволяет во время эксплуатационного нагрева и
охлаждения избежать фазовой перекристаллизации и, соответственно, охрупчивания стали, а также позволяет предотвратить рост зерна и сохранить высокие эксплуатационные
свойства.
В лаборатории физики металлов и металловедения Физико-технического института
НАН Беларуси были проведены лабораторные плавки, а эксплуатационные испытания
2
BY 12482 C1 2009.10.30
свойств выплавленных сталей проводились при температуре 860 °С на закалочноотпускном агрегате кузнечного цеха Минского тракторного завода.
В качестве образцов для испытания термостойкости были использованы специально
разработанные образцы-фрагменты. Они представляют из себя аналог поддона для термической обработки деталей в миниатюре с 12 бобышками, которые отрезаются через определенное время эксплуатации (30, 60, 90 суток и т.д.) для исследования микроструктуры.
На образцах-фрагментах оценивалось образование трещин в углах образцов около бобышек. На шлифах, изготовленных из бобышек, определялась кинетика структурных превращений. Образцы-фрагменты отливались в сухие стержневые формы. Вес образцов - 1 кг.
С тем чтобы более точно получить химический состав опытных сталей, выплавка стали
проводилась в индукционной вакуумной электропечи ИСВ 0,004-П4-М в тигле из диоксида циркония. Заливка проводилась в атмосфере аргона. Были проведены опытные плавки
предлагаемой стали (составы 2-4) и известной (состав 6). Предлагаемая сталь имела состав, соответствующий минимальному (2), среднему (3) и максимальному (4) заявляемому
содержанию основных компонентов, а также ниже минимального (1) и выше максимального (5).
Химический состав опытных плавок стали представлен в табл. 1.
Таблица 1
Химический состав опытных плавок стали
Компоненты
Углерод
Хром
Кремний
Марганец
Титан
Ниобий
Бор
РЗМ
1
0,13
22,4
0,7
0,26
0,08
0,09
0,004
0,16
2
0,16
23,0
0,8
0,3
0,1
0,1
0,006
0,2
Содержание, мас. %
3
4
0,18
0,22
24,0
25,0
1,0
1,2
0,4
0,5
0,2
0,3
0,2
0,3
0,01
0,03
0,25
0,3
5
0,22
26,0
1,4
0,6
0,35
0,4
0,04
0,34
6
1,0
23,0
1,0
0,75
0,15
-
Испытание образцов-фрагментов производилось в закалочной печи производственного закалочно-отпускного агрегата при температуре 860 °С. Результаты испытаний представлены в табл. 2.
Таблица 2
Время появления трещин при эксплуатации образцов-фрагментов
№ плавки
Время появления трещин в процессе эксплуатации
при 860 °С, месяцы
1
2
3
4
5
6
5,0
8,0
8,0
7,5
5,0
6,0
Из анализа результатов, приведенных в табл. 1 и 2, следует, что наилучшим сочетанием свойств (трещиностойкости) и наиболее высокой эксплуатационной стойкостью обладают стали с химическим составом, соответствующим мас. % № 2, 3, 4. Результаты
сравнительных испытаний показывают, что предлагаемая сталь по сравнению с прототипом обладает повышенной трещиностойкостью, а печная оснастка из нее имеет более высокую эксплуатационную стойкость, что отвечает поставленной задаче.
3
BY 12482 C1 2009.10.30
Предлагаемую сталь предполагается внедрить на машиностроительных заводах автотракторной отрасли Беларуси, в частности на Минском тракторном заводе, для оснастки
термических печей.
Источники информации:
1. ГОСТ 977-88 Отливки стальные. Общие технические условия.
2. ТУ 23.118.294-88 Отливки из высоколегированной жаропрочной стали марки
35Х18Н11СЛ.
3. А.с. СССР 378501, МПК 622 С 38/28, 1973.
4. Гольштейн М.И., Грачев С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали.- М.: Металлургия,
1985.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
87 Кб
Теги
by12482, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа