Сталь

Сталь, яка містить вуглець, марганець, кремній, алюміній, титан, хром, кальцій, бор, барій та залізо, яка відрізняється тим, що містить складові у наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вуглець 0,12-0,18 марганець 0,25-0,55 кремній 0,36-0,55 алюміній 0,01-0,05 титан 0,02-0,06 хром 0,40-0,90 кальцій 0,002-0,020 бор 0,0005-0,003 барій 0,0005-0,003 залізо решта. Винахід належить до галузі чорної металургії і може бути використаний для виготовлення термостійких деталей металургійного обладнання, таких як штампи, пуансони, оправки та ін. Відома сталь для відливок [SU 1497266, A1, 30.07.1989], що містить вуглець, марганець, кремній, хром, титан, ванадій, алюміній, мідь, нікель, бор, кальцій, азот та залізо при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вуглець 0,1-0,3 марганець 0,3-1,6 кремній 0,3-1,0 хром 0,1-0,5 титан 0,005-0,03 ванадій 0,04-0,15 алюміній 0,03-0,009 мідь 0,05-0,5 нікель 0,05-0,5 бор 0,0005-0,003 кальцій 0,0005-0,06 азот 0,005-0,02 залізо решта. Недоліком відомої сталі є низька термостійкість. як найближчий аналог з рівня техніки взята відома сталь [UA 3672 A, 30.06.1994], яка містить вуглець, марганець, кремній, алюміній, титан, хром, кальцій, бор, барій та залізо при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вуглець 0,05-0,18 марганець 0,25-0,50 кремній 0,10-0,35 алюміній 0,005-0,15 титан 0,005-0,15 хром 0,01-0,30 кальцій 0,001-0,020 бор 0,001-0,010 барій 0,001-0,010 залізо решта. Недоліком цієї сталі є, насамперед, її знижена термостійкість. В основу винаходу поставлено задачу підвищення рівня термостійкості сталі до значень, перевищуючих показники найближчого аналога, за рахунок збільшення кількості хрому і кремнію та оптимізації складу, що дозволить застосовувати її у відповідальних деталях металургійного обладнання. (19) UA (11) 97324 (13) C2 (21) a201015279 (22) 17.12.2010 (24) 25.01.2012 (46) 25.01.2012, Бюл.№ 2, 2012 р. (72) БОБИРЬ СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ЛЕВЧЕНКО ГЕННАДІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, БЕСЄДНОВ СЕРГІЙ ВІКТОРОВИЧ, ТУРБАР ВАЛЕРІЙ ПАВЛОВИЧ, ЛІПАТОВ ІГОР ЮРІЙОВИЧ, СТРИЖКО ОЛЬГА ДМИТРІВНА, БОБИРЬ СВІТЛАНА АНДРІЇВНА, ДЬОМІНА КАТЕРИНА ГЕННАДІЇВНА (73) ІНСТИТУТ ЧОРНОЇ МЕТАЛУРГІЇ НАН УКРАЇНИ (56) SU 1 497 266 A1, 30.07.1989 SU 1 745 775 A1, 07.07.1990 UA 3 672 A1, 07.03.1990 UA 82 258 C2, 25.03.2008 RU 2 363 753 C1, 10.08.2009 EP 1 930 459 A1, 11.06.2008 3 97324 Поставлена задача вирішується тим, що сталь містить вуглець, марганець, кремній, алюміній, титан, хром, кальцій, бор, барій та залізо, згідно з винаходом, має наступне співвідношення компонентів, мас. %: вуглець 0,12-0,18 марганець 0,25-0,55 кремній 0,36-0,55 алюміній 0,01-0,05 титан 0,02-0,06 хром 0,40-0,90 кальцій 0,002-0,020 бор 0,0005-0,003 барій 0,0005-0,003 залізо решта. Технічний результат, який може бути одержаний при використанні запропонованої сталі, полягає у підвищенні часу роботи відповідальних деталей металургійного обладнання, таких як штампи, оправки та ін. Легування сталі хромом та кремнієм у вказаній кількості дозволяє підвищити термостійкість деталей металургійного обладнання внаслідок підвищення твердості сталі та утворення на її поверхні захисних оксидних плівок, що містять оксиди хрому Cr2О3 та кремнію SiO2. При меншій, ніж визначено формулою винаходу, кількості хрому та кремнію сталь має знижену твердість та велику швидкість хімічної ерозії поверхні при підвищеній 4 робочій температурі, що призводить до зниження термостійкості. При перевищенні кількості цих елементів в складі сталі по відношенню до вказаних значень у формулі винаходу значно знижуються її в'язкі характеристики та опір розповсюдженню гарячої тріщини, значно збільшується швидкість зростання термовтомних тріщин, що знижує термостійкість. Сталь запропонованого складу виплавляли в мартенівській 10 т печі та обробляли в печі феромарганцем та ферохромом, та у ковші - силікомарганцем, чушковим алюмінієм, алюміній-барієвим модифікатором, феротитаном та силікокальцієм. Всього було відлито 3 плавки сталі запропонованого хімічного складу та 2 плавки з вмістом компонентів, які виходять за межі запропонованого складу. Додатково була також виплавлена сталь [2], яку легували в ковші феромарганцем, алюмінієм та феротитаном. З виплавлених сталей виготовляли штампи гарячого деформування металу, які використовували в промислових умовах. Рівень термостійкості сталі визначали за кількістю штамповок, при якій розмір дефектів поверхні штампа (сітки розпалу, термовтомних тріщин) чи зміна його лінійних розмірів у процесі плинності та хімічної ерозії поверхні не перевищує допустимого значення 3 мм. Хімічний склад досліджених сплавів наведений в таблиці. У складі сталі знаходились, як домішки, мідь, нікель, сірка та фосфор. Таблиця Плавка № 1 найбл. аналог 2 3 4 5 6 Термостійкість, шт. Склад, % мас. С Мn Si Аl Ті Сr Са В Ва Fe 0,15 0,4 0,22 0,03 0,02 0,19 0,008 0,003 -0,002 решта 470 0,10 0,12 0,15 0,18 0,20 0,35 0,40 0,55 0,70 0,8 0,31 0,36 0,42 0,55 0,7 0,008 0,010 0,030 0,050 0,070 0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 0,33 0,40 0,65 0,90 1,00 0,001 0,002 0,001 0,020 0,025 0,0005 0,0015 0,0030 0,0035 0,0005 0,0015 0,003 0,005 решта решта решта решта решта 430 660 740 В цій же таблиці наведені дані по термостійкості сталі. Сталь складу №№3-5 має рівень термостійкості на 40-60 % більший, ніж у відомої сталі, за рахунок підвищеного вмісту хрому та кремнію. Сталь складу №2 має знижений рівень термостійкості внаслідок значної плинності та хімічної ерозії поверхні штампа при підвищених температурах, що призводить до швидкої його деформації більш ніж допустиме значення 3 мм. Сталь складу №6 має низький рівень термостійкості внаслідок зниження її в'язких та пластичних властивостей та швидкого зростання термов Комп’ютерна верстка А.Рябко 450 томних тріщин на поверхні при температурах гарячої деформації до бракувального значення 3 мм. Як можна бачити з вищенаведеного, у винаході вирішується поставлена задача та досягається необхідний технічний результат. Джерела інформації: 4 1. Сталь. А.С. №1497266 СРСР МКИ С22С 38/54; Заявл. 04.11.87; Опубл. 30.07.89, Бюл. №28. 2. Сталь. Патент України №3672 МПК С22С 38/32; Заявл. 17.06.88; Опубл. 30.06.94, БИ №6-1. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601