Сталь

Сталь, що містить вуглець, кремінь, марганець, хром, нікель, алюміній та залізо, яка відрізняється тим, що додатково легована ванадієм, молібденом та кальцієм при такому співвідношенні компоненту мас % Вуглець 0,60-0,80 Кремінь 0,15-0,40 Марганець 0,90-1,50 Хром 0,005-0,35 Нікель 0,005-0,35 Ванадій 0,03-0,25 Молібден 0,05-0,40 АЛЮМІНІЙ 0,015-0,07 Кальцій 0,003-0,03 Залізо решта Винахід стосується чорної металурги, а саме, складу високоміцних сталей, призначених для виготовлення пасів для упакування бавовни На цей час для виготовлення вищезазначених металовиробів часто використовують вуглецеві інструментальні (У8А, У7А) / 1 / та ресорнопружинні (65Г, 70 С 2 ХА) 121 сталі Для отримання високого рівня механічних властивостей (а в > 1200 МПа, а02 >1050 МПа, 5 > 4,0%), виготовлену із зазначених вище марок сталей, холоднокатану стрічку піддають термічній обробці в прохідних гартувально-відпускних агрегатах Разом з тим, така технологія виготовлення стрічки потребує значних енерговитрат, а безпосередньо процес термообробки відрізняється малою відпусканням в пресах при температурах нижчих Аі), а лише процес старіння (відпускання) при температурах нижчих Аі безпосередньо після холодного прокатування Найближчою за технічною суттю та отримуваним ефектом є сталь по авт свідоцтву /З/ (прототип), яка містить, в мас % Вуглець 0,50-0,60 Кремінь 0,20-0,40 Марганець 0,30-0,80 Хром 1,00-1,50 Нікель 1,00-1,50 продуктивністю Недоліком вищезазначених вуглецевих інструментальних та ресорно-пружинних марок сталей є низький рівень механічних та технологічних властивостей, у тому випадку, коли до виготовленої з них холодновикатаної стрічки застосовується не традиційна технологія термообробки в прохідних гартувально-відпускних агрегатах (ізотермічне гартування від температур вищих Аз в розтопах солі або свинцю, з подальшим повітряним охолодженням та АЛЮМІНІЙ 0,03-0,07 Залізо решта Недоліком сталі-прототипу є низький рівень механічних та технологічних властивостей в разі коли виготовлену з неї холоднокатану стрічку для зміцнення піддають старінню (відпусканню) при температурах нижчих Аі Задачею винаходу є удосконалення складу сталі таким чином, щоб внаслідок додаткового легування (мікролегування) та оптимізацм співвідношення її компонентів отримати ВІДПОВІДНИЙ вимогам технічних умов на готову продукцію, високий рівень механічних та технологічних властивостей при застосуванні до холодновикатаної стрічки, безпосередньо після холодного прокатування, виключно процесу 00 ю ю 55118 старіння (відпускання) при температурах нижчих аі Вказана задача вирішується тим, що сталь, яка містить вуглець, кремінь, марганець, хром, нікель, алюміній та залізо додатково легована ванадієм, молібденом та кальцієм при такому співвідношенні компонентів, в мас % Вуглець 0,60-0,80 Кремінь 0,15-0,40 Марганець 0,90-1,50 Хром 0,005-0,35 Нікель 0,005-0,35 Ванадій 0,03-0,25 Молібден 0,05-0,40 АЛЮМІНІЙ значно зменшує и схильність до відпускної крихкості, збільшує механічні та технологічні властивості При перевищенні заявлених концентрацій молібдену та ванадію помітно знижується пластичність сталі Не досягається мета винаходу і тоді, коли концентрація ванадію і молібдену в сталі знаходяться на рівні нижче, ніж 0,03 і 0,05 %, ВІДПОВІДНО Вагомою умовою отримання високого рівня всіх показників механічних та технологічних властивостей пропонованої сталі є більш низький, ніж в прототипі, вміст хрому та нікелю і більш високий вміст марганцю При ВМІСТІ хрому і нікелю більше 0,35 %, марганцю більше 1,50 %, внаслідок утворення і нерівномірного розташування, переважно на межах первинних кристалітів, проміжних структур, після деформування високовуглецева хромомарганецьнікелева сталь має смугасту структуру і, як наслідок, низький рівень механічних та технологічних властивостей При ВМІСТІ хрому і нікелю менш 0,005 % властивості сталі не змінюються До того ж, в промислових умовах отримати вміст хрому і нікелю нижче 0,005 % - важка задача Не досягається мета винаходу і тоді, коли концентрація марганцю в сталі нижче 0,90 % ДОСЛІДНІ склади відомої та пропонованої сталі виплавляли в відкритій індукційній печі і розливали в злитки масою 100 кг Останні піддали гарячому і холодному деформуванню (на 500-т пресі та на прокатувальному стані 200) і виготовлену при цьому холодновикатану стрічку перерізом 0,8 х 90 мм використали для визначення механічних та технологічних властивостей Випробовуванням піддавали смугові зразки (ГОСТ 1497- ), вирізані уздовж (випробовування на розтягування) і упоперек (випробовування на зігнення) відносно напрямку прокатування ХІМІЧНИЙ склад дослідних сталей наведений в таблиці 1, їх механічні та технологічні властивості в стані після холодного прокатування та подальшого старіння (відпускання) при температурах нижчих Аі на 250 500°С-втаблиці 2 0,015-0,07 Кальцій 0,003-0,03 Залізо решта Суттєвою ВІДМІНОЮ пропонованої сталі від прототипу є більш низький вміст хрому та нікелю і більш високий вміст марганцю, що при додатковому введені до її складу ванадію, молібдену та кальцію, обумовлює високий рівень механічних та технологічних властивостей холодновикатаної стрічки в стані після холодного прокатування і подальшого старіння (відпускання) при температурах нижчих Аі Мікролегування сталі кальцієм позитивно відбивається на її властивостях за рахунок здрібнення зерен аустеніту та зміни неправильної форми неметалевих вкраплень на більш придатну овальну, або кулясту, форму малопластичних кисневих, сіркових та кисне-сіркових сполук При ВМІСТІ кальцію більше, ніж 0,03 %, тверда сталь, внаслідок протікання при розливанні розплаву процесів повторного окислення, значно забруднюється кисневими вкраплинами, що обумовлює різке зниження механічних та технологічних властивостей При ВМІСТІ кальцію менш, ніж 0,003 %, ефект модифікування не спостерігається і мікроструктура та властивості сталі не поліпшуються Додаткове легування (мікролегування) сталі 0,05 - 0,40 % молібдену і 0,03 - 0,25 % ванадію Таблицяі № складу сталі Масова частка елементів, % С 1 0,57 2 3 4 0,60 0,71 0,80 5 6 0,56 0,91 Si Mn Cr Ni Mo V Al Відома сталь 0,31 0,52 1,33 1,49 0,049 Пропонована сталь 0,15 0,90 0,005 0,005 0,05 0,03 0,015 0,27 1,19 0,180 0,200 0,23 0,15 0,043 0,40 1,50 0,350 0,350 0,40 0,25 0,070 Сталі з вмістом елементів, поза пропонованими межами 0,13 0,78 0,003 0,001 0,03 0,005 0,007 0,55 1,77 0,420 0,510 0,49 0,31 0,079 Ca Fe решта 0,003 0,016 0,030 решта решта решта 0,001 0,041 Решта Решта 55118 Таблиця 2 № складу сталі Межа МІЦНОСТІ а в , Межа Відносна видовга 5, % МПа ПЛаСТИЧНОСТІ СТо2, 1 2 3 4 5 6 1140 1210 1300 1364 1200 1370 МПа 1056 1080 1225 1271 1080 1310 Із наведених в таблицях 1 і 2 даних видно, що в стані після холодного прокатування та подальшого старіння (відпускання) пропонована сталь відрізняється від прототипу тим, що при вищій МІЦНОСТІ вона має в 3,0 3,5 рази більшу пластичність і в 5,3 6,0 разів більший кут зігнення, який, як відомо, є характеристикою технологічних властивостей матеріалу При ВМІСТІ елементів складу за пропонованими межами мета винаходу не досягається ні рівень пластичності, ні технологічні властивості складів 5 і 6 не відповідають вимогам технічних умов на готову продукцію Таким чином при додатковому легуванні (мікролегуванні) сталі молібденом, ванадієм і кальцієм при дотриманні більш низьких, ніж в прототипі, концентрацій хрому і нікелю та більш високих концентрацій марганцю, можливо 1,8 6,4 6,0 5,5 4,1 3,6 Кут зігнення а, градус Твердість HRC 19 114 105 101 53 44 37,5 38,5 40,0 41,5 38,5 42,0 отримувати високий рівень механічних та технологічних властивостей холод новикатаної стрічки в стані після холодного прокатування і подальшого старіння (відпускання) при температурах нижчих Аі Упровадження в виробництво пропонованої сталі дозволяє відмовитись від традиційної енерговитратної технології виготовлення пасів для упакування бавовни і, при цьому отримати значний економічний ефект біля 5,0 млн американських доларів при об'ємах випуску готової продукції біля Ютисячтон на рік Джерела інформації 1 ГОСТ1435-, ст У8А, ст У7А 2 ГОСТ14959-, ст65Г, ст 70С2ХА 3 Авторское свидетельство СССР № 829715, кл С22с 38/40, 1981