Сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к аустенитным метастабильным сталям. Известна сталь, содержащая: углерод марганец кремний ванадий азот кальций железо 0,7-0,15% 5,4-8,0% 0.2-2,0% 0,5-3,5% 0,01-0,06% 0,01-0,06% остальное (1) Недостатком известной стали является низкая ударная вязкость при температуре -60°С из-за низкой устойчивости аустенита по отношению к распаду с образованием ферритно-карбидной смеси. Повышенная ударная вязкость при пониженных температурах часто требуется для деталей, работающих при динамических нагрузках в условиях, отрицательных температур, например, зубьев ковшей экскаваторов. В основу изобретения положена задача разработки стали, в которой путем введения дополнительных компонентов обеспечивалось бы повышение ударной вязкости при отрицательных температурах при сохранении повышенной износостойкости. Поставленная задача решается тем, что сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, ванадий, азот, кальций, железо, дополнительно содержит хром, никель, титан и алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.%: углерод марганец кремний хром никель азот ванадий титан алюминий кальций железо 0,9-1,3 6,0-10,0 0,3-0,7 1,0-1,8 0,7-3,0 0,06-0,12 0,1-0,3 0,08-0,15 0,05-0,1 0,01-0,08 остальное Описываемая сталь после закалки при температуре 1100°С имеет аустенитную стр уктур у. Хром в количестве 1,0-1,8% в сочетании с никелем 0,7-3,0% введены для стабилизации аустенита по отношению к распаду с образованием ферритно-карбидной смеси, для получения в отливках сечением до 100-150 мм при закалке преимущественно аустенитную стр уктуру и, соответственно, обеспечить повышенную ударную вязкость. При меньшем содержании данных элементов, чем нижний предел, указанная цель не достигается. При содержании хрома более 1.8% затруднено растворение карбидов в аустените, что снижает ударную вязкость. Введение никеля более 3% чрезмерно стабилизирует аустенит и снижает износостойкость. Титан и алюминий в сочетании с азотом и ванадием введены для получения карбо-нитридов V(C,N), Ti(C,N) и нитридов (AIN), что позволяет получить мелкозернистую структур у и повысить ударную вязкость и износостойкость. При отклонении от пределов, указанных в заявке, введение данных элементов либо не оказывает существенного влияния (ниже нижнего предела), либо снижает ударную вязкость из-за большого количества упрочняющей фазы и чрезмерной дестабилизации аустенита по отношению к распаду с образованием мартенсита деформации. Для проведения исследований было выплавлено несколько составов опытных сталей, состав которых приведен в таблице 1. Слитки выплавляли в индукционной печи с основной футеровкой, после чего из них изготавливались образцы для определения ударной вязкости и износостойкости. Температура аустенизации образца составляла 1100°С, в качестве охлаждающей среды применялась вода. Испытание ударной вязкости осуществлялось при температурах 20 и -60°С по ГОСТ 9454-78. Определение износостойкости проводилось при испытании на ударно-абразивный износ. Образец размером 10х10х25 мм фиксировался неподвижно, и на него под давлением сжатого воздуха подавалась стальная дробь. Параметры испытания составляли: давление сжатого воздуха - 5 атм, угол атаки - 45 град, вес дроби - 25 кГ. Относительная износостойкость предлагаемой стали по сравнению с эталоном (сталь 110Г13Л) оценивалась по формуле: D Pэт / S эт e= , DPобр / S обр где DPэт / Sэт и DPобр / Sобр - потери веса эталона и образца, приходящиеся на единицу контактируемой поверхности. Ударная вязкость при температуре -60°С и относительная износостойкость при ударно-абразивном изнашивании предлагаемой стали приведены в таблице 2. Из приведенных данных следует, что предлагаемая сталь имеет более высокую ударную вязкость при температуре -60°С и относительная износостойкость сохраняется на достаточно высоком уровне. Это позволит применить предлагаемую сталь с пониженным содержанием марганца для деталей большого сечения (100-150 мм), для которых в настоящее время применяется сталь 110Г13Л. В результате улучшится экологическая обстановка при выплавке стали, повысится долговечность деталей, изготовленных из предлагаемой стали.