Конструкційна сталь

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, преимущественно к производству крупногабаритных изделий. Наиболее близкой к предлагаемой стали является сталь (1), содержащая 0,25 ... 0,40% 0,17 ... 0,37% 1,20 ... 2,00 0,50 ... 0,80% 1,30 ... 2,30% 0,10 ... 0,30% 0,06 ... 0,10% 0,01 ... 0,06% 0,01 ... 0,06% Сталь характеризуется глубокой прокаливаемостью и высоким уровнем механических свойств, что позволяет ее использовать для производства поковок сечением до 1000мм. Основной недостаток стали - повышенное содержание дорогого и дефицитного никеля. Кроме того, при содержании молибдена вблизи нижнего предела сталь склонна к обратимой отпускной хрупкости. Задачей изобретения является создание конструкционной стали, в которой путем изменения ее качественного и количественного состава можно достичь экономии никеля при сохранении эксплуатационных характеристик. Поставленная задача решается конструкционной сталью, содержащей железо, углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, которая согласно изобретению, дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: причем содержание компонентов должно отвечать условию: Приведенное соотношение получено на основании анализа данных и результатов исследований по влиянию легирующих элементов на прокаливаемость и свойства сталей аналогичного характера легирования. Проверка осуществлялась путем выплавки в индукционной печи емкостью 30кг плавок с различным содержанием элементов в пределах предложенного состава и отклонениями От него с последующим исследованием полученного металла. Выплавляли также сталь-прототип, Наряду со слитками отливали пробы диаметром 25мм для определения технологической пластичности. Металл слитков проковывали на прутки диаметром 16мм. Заготовки разрывных и ударных образцов нагревали до температуры 900 ... 920°C и охлаждали в печи со скоростью, соответствующей скорости охлаждения в масле участка изделия диаметром 1000мм, находящегося на расстоянии 1/3 радиуса от поверхности (область вырезки образцов для контрольно-сдаточных испытаний). Скорость охлаждения составляла 300°/ч до 750°C (0,5 часа), 250°/ч до 630°C (0,5) часа, 150°/ч до 480°C (1 час), 100°/ч до 280°C (2 часа), далее - на воздухе. Отпуск проводили при температуре 600 ... 620°C в течение 4 часов, охлаждение после отпуска - с печью. Изготовление образцов и механические испытания проводили в соответствии с действующими стандартами. Испытания на технологическую пластичность проводили путем осадки на прессе образцов литого металла диаметром 25 высотой 50мм. Скорость передвижения пуансона составляла 500 ... 800мм/мин при постоянной нагрузке 800кН. Фиксировали минимальную деформацию при которой на поверхности образца появлялись видимые трещины. Анализ результатов, приведенных в табл.1, 2, позволяет заключить следующее. При соблюдении заявленных содержаний элементов и соотношения их концентраций получен достаточно высокий и стабильный уровень механических свойств, удовлетворяющий требованиям категории прочности КП70. Это уровень сохраняется при значении как на среднем, так и на верхнем и нижнем допустимых пределах. Механические и технологические свойства предложенной стали не ниже, чем у стали-прототипа (правка 1). Понижение содержания никеля до 0,60% (плавка 6) привело к заметному снижению технологической пластичности, а также некоторому снижению механических характеристик, большинство которых оказывается на нижнем допустимом пределе. Снижение величины до 20,5 (плавка 10) приводит к падению уровня всех механических свойств, включая прочностные. В микроструктуре образцов наблюдали продукты диффузионного распада аустенита, Повышение содержания хрома, марганца и углерода, а также величины сверх заявленных значений (плавки 14, 15, 16, 17) приводит к ухудшению технологической пластичности. При повышенном содержании углерода значения относительного удлинения, сужения и ударной вязкости оказываются ниже требований категории прочности КП70 (плавка 16). Результаты испытаний образцов плавки 18 с пониженным содержанием кальция свидетельствует о снижении технологической пластичности и ударной вязкости при отрицательных температурах, При понижении содержания углерода (плавка 9). наблюдается снижение прочностных характеристик ниже требования КП70 при отсутствии достаточного запаса пластичности и вязкости. Использование изобретения позволит сэкономить значительное количество никеля. Оно особенно эффективно при производстве стали с использованием никельсодержащих отходов или бедного (3% - ного) ферроникеля, поскольку позволяет назначать содержания других легирующих элементов в зависимости от содержания никеля в шихте по расплавлению.