Сталь

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, в частности к области производства стали, и наиболее эффективно может быть использовано для изготовления прокатных валков больших сечений. Наиболее близкой к заявляемому техническому решению по химическому составу и достигаемому эффекту является сталь, состоящая из следующи х компонентов, мас.%: Недостатком данной стали является недостаточная прокаливаемость ее и, как следствие, получение пониженной твердости на валках больших сечений после нормализации с отпуском. Целью предполагаемого изобретения является повышение прокаливаемости стали, что позволит в валках больших сечений после режима нормализации с отпуском повысить твердость рабочего слоя бочки, в конечном счете повысить эксплуатационные свойства валков. Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, молибден, ванадий и железо, дополнительно содержит никель при следующем соотношении компонентов, мас.%: Предложенная сталь отличается от известной наличием никеля 0,35 - 0,50%, повышенным содержанием марганца и кремния, отсутствием алюминия, титана и кальция. Наличие никеля 0,35 - 0,50% в составе предложенной стали позволяет увеличить прокаливаемость стали, в результате чего повышается уровень механических свойств по сечению крупных изделий типа прокатных валков. Повышенное содержание кремния 0,40 - 0,60 против в известной стали 0,20 - 0,40, а марганца 0,91 - 1,3 против 0,50 - 0,80 способствует повышению прокаливаемости и твердости. При этом соотношение между марганцем и ванадием регламентировано и соответствие При содержании марганца ниже нижнего предела происходит снижение прокаливаемости и твердости за счет превращения аустенита в перлитной области. А при содержании марганца выше верхнего предела в стали наблюдается интенсивный рост зерна, повышается чувствительность к отпускной хрупкости, что вызывает хрупкость стали. Одновременно известно, что стали с повышенным содержанием углерода и марганца склонны к перегреву, к росту зерна, что может ухудшить свойства стали. Поэтому в сталь введен ванадий, который измельчает зерно стали. При этом с увеличением содержания марганца необходимо увеличить количество ванадия в стали, что регламентируется выражением С другой стороны, нами установлено, что при наличии повышенного содержания марганца в валковой стали карбиды ванадия при нагреве на температуру а устенитизации переходят в твердый раствор и тогда ванадий существенно повышает прокаливаемость стали. При этом, чем больше содержание ванадия в стали, тем больше должно быть содержание марганца в стали, это соотношение должно регламентироваться выражением: При содержании марганца ниже 0,9%, а ванадия больше 0,3% отношение получается меньше 3, и в этом случае наблюдается пониженная прокаливаемость и твердость стали вследствие того, что карбиды ванадия не растворяются при нагреве под закалку. При содержании марганца выше 1,3% и ванадия менее 0,1% отношение получается больше 13, и в этом случае наблюдается охрупчивание стали в связи со склонностью к росту зерна. Проводилось исследование прокаливаемости и твердости при нормализации с отпуском на 5 - ти опытных составах предлагаемой стали (плавки 1 5) и на одном составе стали, использованной в качестве прототипа (плавка 6). Химический состав исследованных сталей представлен в табл.1. Выплавка сталей производилась в 60кг индукционной печи с основным тиглем. Слитки ковали на прутки ф 25мм, которые затем проходили отжиг по режиму: нагрев 950°C, выдержка 3 часа, охлаждение с печью до 300°C, нагрев до температуры 700°C, выдержка 15 часов, охлаждение с печью. Окончательную термическую обработку заготовок осуществляли по режиму нормализации (охлаждение на воздухе) с отп уском применительно к термической обработке крупного опорного валка диаметром 1500мм. Согласно результатам наших исследований при нормализации валка такого сечения скорость охлаждения поверхностной зоны бочки этого валка составляет 100°/ч. Исследования проводили при этой скорости охлаждения. В связи с повышенной легированностью сталей оценить прокаливаемость по ГОСТ 5657 69 не представлялось возможным (образцы прокаливаются насквозь). Поэтому прокаливаемость оценивалась при дилатометрических исследованиях. Образцы нагревали в дилатометре на температуру 920°C, выдерживали 20 минут и о хлаждали со скоростью 100°/час. При таком охлаждении определяли температурный интервал перлитного и бейнитного превращения. Результаты исследований представлены в табл.2. На стали прототипа, плавка 6, при скорости охлаждения 100°/ч превращение аустенита протекает частично в перлитной и частично в бейнитной области. На сталях предложенного состава превращение аустенита в перлитной области исключается, оно проходит целиком в бейнитной области. Это свидетельствуе т о более высокой прокаливаемости предложенной стали. Образцы сталей, прошедшие аустенитизацию при охлаждении со скоростью 100°/ч, далее проходили отпуск при температуре 600°C с выдержкой 30 часов. Затем на образцах замеряли твердость по Роквеллу. Результаты исследований приведены в табл.2. После такой термической обработки сталь-прототип имеет твердость HRC = 25, a стали предлагаемого состава имеют твердость HRC = 30 - 35. Следовательно, после окончательной термической обработки: режима нормализации с отпуском предлагаемая сталь имеет более высокую твердость,