Сталь

т, 96 *, : оо о: для служебного пользооміип ок СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (19) SLU 1741459 А1 C22C38/16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21)4815169/02 (22) 16 04 90 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии и Институт черной металлургии (72) Н М. Фонштейн, А И Яценко, Н.И Репина, Г В. Крутикова О А Гирина, Ф В Федосенко, Н. А Меринова, О Н Якубовский, А. И. Третьяков, А П Шаповалов, В Г. Ермолаев, Л. М СпиридоновэД Т Неделина, Р А Дегтярева Т И Мальцева. С С Колпаков, Р Е Глинер В И Фалкон, В В Гайдук и В В. Красный (53)669 14 018 841(088 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1572042. кл С 22 С 38/13 1989(непубл.). Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали, и может быть использовано при производстве холоднокатаного конструкционного листа для штамповки деталей автомобилей, тракторов, сельхозмашин Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости при обеспечении высокой штампуемости. Конструкционные стали, используемые в настоящее время для изготовления деталей машиностроения способом холодной штамповки с высокими категориями вытяжки, не удовлетворяют требованиям высокой эксплуатационной надежности и долговечности вследствие низкой коррозионной стойкости. Известна сталь, содержащая, мас.%: Углерод 0,05-0,15 22-92 (54) СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии в частности к составу стали, и может быть использовано при производстве холоднокатаного конструкционного листа для штамповки деталей легковых и грузовых автомобилей, тракторов и сельхозмашин Цель изобретений - повышение коррозионной стойкости при обеспечении уровня штампуемости. Сталь дополнительно содержит фосфор и азот при следующем соотношении компонентов, мае % углерод 0.02-0,07, марганец 0.15-0 30 медь 0,020,30: алюминий 0 03-0 07 бор 0 0005-0,00? фосфор 0,04-0,10, азот 0 001-0 007, железо остальное. Внедрение стали позволит снизить металлоемкость автомобиля путем снижения толщины его деталей, з также обеспечит эксплуатационную надежность и долговечность 3 табл. Марганец 0,20-0 60 Кремний 0,005-0 09 Хром 0.01-0.40 Никель 0,01-0 40 Медь 0.01-0.40 Титан 0,005-0.15 Алюминий 0,005-0,15 Кальций 0,0001-0,02 Железо Остальное. 1 Недостатки этой стали низкая пластичность, приводящая к браку при штамповке с высокими категориями вытяжки, вследствие образования в структуре значительного количества затектоидного цементита и неметаллических включений на базе титана и алюминия; повышенная твердость феррита и низкая пластическая анизотропия при совместном легировании хромом, никелем и РИФ ' С ел 1741459 медыо, особенно ~ около верхнего предела, а также низкая коррозионная стойкость вследствие концентрацмонно-структуриой неоднородности и повышенного содержания включений окислов и карбонитридов 5 алюминия и титана. В качестве прототипа взята сталь, содержащая, мас.%: Углерод 0,03-0,10 Марганец. 0,2-0,4 10 Медь 0,01-0,06 Сера 0,005-0,03 Алюминий 0,02-0,07 Титан 0,005-0,05 Бор • 0,001-0,01 15 Кальций 0,0005-0,001 Железо ' Остальное, Недостаток этой стали - пониженная коррозионная стойкость вследствие наличия серы, обогащающей границы зерен, а 20 также бора, образующего выделения боридов (карбоборидов) на границах зерен, что может увеличивать интерксталлитную коррозию. Цель изобретения - повышение корро- 25 зионной стойкости холоднокатаной конструкционной низкоуглэродистой стали при обеспечении высокой штампуемое™. Предложенная сталь содержит углерод, марганец, медь, алюминий, бор, железо. 30 Отличительный от прототипи признаком является то, что в сталь дополнительно введены фосфор и азот при следующем соотношении компонентов, мас,%; углерод 0,02-0,07; марганец 0,15-0,30; медь 0,02- 35 0,30; алюминий 0,03-0,07; бор 0,0005-0,005; фосфор 0,04-0,10; азот 0,001-0,007; железо остальное. Известно, что фосфор может снижать скорость коррозии низкоуглеродистой ста- 40 ли. Наряду с этим добавки фосфора могут способствовать увеличению пластической анизотропии, а следовательно, и повышению штампуемости, Однако фосфор может также вызывать охрупчивание нмзкоуглеро- 45 дистой стали вследствие его сегрегации по границам зерен, Предотвратить образование зернограничных агрегаций фосфора и возникновение охрупчивания позволяет дополнительное введение в сталь бора, 50 блокирующего границы зерен. При этом также тормозится диффузия углерода на границы зерен и затрудняется образование пограничных выделений карбидов (карбонитридов), что должно уменьшить интенсив- 55 ность интеркристаллитной коррозии. Однако та часть бора, которая остается в твердом растворе, может увеличить склонность стали к старению. Для предотвращения этого нежелательного эффекта и связанного с ним 4 уменьшения пластичности наиболее целесообразно связать бор азотом, с образованием включений борида азота BN. Включения BW образуются при более высоких температурах, чем включения нитридов алюминия и карбидов, з аусі єни гной области; они имеют более крупные размеры и не затрудняют последующий рост зерен. Поэтому совместное присутствие в стали борз \л азота и их взаимодействие, обеспечивающее образование включений борида азота вместо нитрида алюминия, способствует увеличению размера зерна в горячекатаном подкате м понижению предела текучести. предела прочности и повышению коэффициента пластической анизотропии в холоднокатаной отожженной стали. Включения ВЫ могут выделяться на границах зерен и способствовать снижению коррозионной стойкости и пластичности Предотвоатить это позволяют добавки меди. Таки?* оорззом, совместное использование фосфора и азота в стали, содержащей заданные количества бора и меди, позволяет наиболее эффективно достичь поставленную цель - повышение коррозионной стойкости холоднокатаной конструкционной низкоуглеродистой стали при обеспечении высокой штампуемости. В стали заявляемого состава нижние пределы содержания мас.% углерода 0,02, марганца 0,15 взяты для обеспечения минимально допустимого уровня прочности, а верхние пределы этих элементов (соответственно 0,07, 0,30) - для предотвращения недопустимого снижения пластичности. Нижний предел содержания меди (0,02 мас.%) взят для обеспечения эффективного предотвращения выделений включений боридоз на границах зерек. Верхний предел содержания меди (0,30 мас.уо) взят для предотвращения упрочнения феррита и снижения пластичности. Нижний предел содержания алюминия (0,03 мас.%) взят для необходимой полноты раскисления стали, а верхний его предел (0,07 мас.%}- для предотвращения загрязнения стали включениями окислов алюминия и нежелательного измельчения ферритиых зерен. Нижний предел содержания бора (0,0005 мас.%) выбран для предотвращения обогащения границ зерен фосфором, торможения охрупчивания и иитеркристаллитной коррозии. Верхний предел содержания бора (0,005 мас.%) ограничен для сохранения высокой пластичности и низкой склонности к старению. Нижний предел содержания фосфора (0,04 мае %} выбран для достижения необ 1741459 ходимого минимального уровня повышения коррозионной стойкости стали, а верхний его предел (0,10 мас,%)- для предотвращения упрочнения феррита и ухудшения штампуемости. Нижний предел содержания азота (0,001 мас.%) выбран для обеспечения достаточно полного связывания находящегося в твердом растворе бора в нитриды 8N, подавление влияния бора на старение, 10 увеличения коэффициента пластической анизотропии, а верхний его предел (0,007 мас,%)-~ для предотвращения образования повышенного количества включений нитридов, измельчения зерен и снижения 15 пластичности. П р и м е р . Сталь изготовлена в Институте черной металлургии ММ СССР. Сталь выплавляли в индукционной печи емкостью 100 кг, разливали на слитки, про- 20 изводили горячую прокатку на полосы толщиной 2,5 ми, холодную прокатку на полосы толщиной 1,0 мм, отжиг по режиму непрерывной скоростной термообработки (нагрев со скоростью 10 град С/с до 830°С. выдер- 25 жка 100 с, охлаждение до 650°С со скоростью 10 град С/с, далее до 20°С в воде, нагрев до 350°С со скоростью 10 град.С/с, выдержка 200 с, охлаждение на воздухе) и дрессировку с обжатием 1 %. 30 Выплавлено шесть плавок, из них три плавкм заявляемой стали и три плавки известного состава. Химический состав стали приведен Б табл. 1. Проводили испытания механических 35 свойств на растяжение по ГОСТ 11701-84, на выдавливание по ГОСТ 10510-74. Результаты механических испытаний представлены в тзЬл. 2. Для оценки коррозионной стойкости проводили ускоренные 40 коррозионные испытания по ГОСТ 9905-82 (СТСЭВ 3283-81) на плоских образцах в коррозионной среде 1 - нормального водного раствора серной кислоты. Полученные данные представлены в тзбл 3. Результаты испытаний позволяют заключить, что сталь предложенного состава отличается повышенной коррозионной стойкостью по сравнению с известной сталью-прототипом. За пределами предложенного состава коррозионная стойкость заявляемой стали уменьшается, но остается выше, ^ем для стали-прототипа. Наряду с повышенной коррозионной стойкостью заявляемая сталь предложенного состава отличается от стали-прототипа более высокой прочностью, при сохранении пластичности и штампуемости на одинаковом уровне. Это позволяет снизить металлоемкость изготовленных из заявляемой стали деталей при обеспечении технологичности их изготовления, высокой эксплуатационной надежности и долговечности в различных атмосферных условиях. Технология изготовления заявляемой стали не усложняется по сравнению с известной. Формула изобретения Сталь, содержащая углерод, марганец, медь, алюминий, бор и железо, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости при обеспечение уровня илзмпуемости, она дополнительно содержит фосфор и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%. Углерод -4 0,02-0,07 Марганец 0,15-0,30 Медь 0,02-0,30 Алюминий 0.03-0,07 Бор 0,0005-0,005 Фосфор 0,04-0,10 Азот 0,00Ь0,007 Железо Остальное. Таблица Со(ПлавS кз став ь 11 і 2 і з j І 6 Угле род Предлагае 0,02 Марганец 0,15 Медь 0,02 таль мый Изве Содержание элементов, мэс.% I Алю- Сера Титан Бор Каль- Ф о с - Азот Жйле30 ций фор миний _ 0,04 0,03 0.001 0,0005 ОС" : 0,04 0,07 0,03 0,20 0.30 0,20 0,10 0,30 0,01 0,04 0,07 0,02 _ 0,005 _ 0,005 0.002 0,07 _ 0,10 0.005 0,001 0,0005 иое 0,005 0.007 - -'• ч Осталь стный 0,0В 0,10 0,30 0,40 0,03 0,04 0,06j 0.07 0,018 0,030 0,020 0,050 0,005 0,0007 0,010 0,0010 _ т .„. ное «_ _ 1741459 Таблица 2 МПа Плавка 1 2 3 4 5 6 Состав Предел текучести, От МПэ Предлагаемый Известный Предел Относительное удлинение, дц % 384 392 405 310 332 356 37.5 36,0 35,5 37.5 36,0 34.5 прочно 250 258 265 210 227 235 сти, (Тв 1лубина КоэффиПоказасфериче- циент пла- тель деской лун- стической формацики, EJ, мм анизотро- онного уппии. R рочнения, п 11,8 1,65 0.22 11,5 021 1.55 11,3 1,40 0,21 11,8 1.45 0,19 11,5 1,20 0,18 11,0 1,05 0,18 Таблица 3 Плавка Параметры 24 ч 1 2 3 На нижнем пределе Оптимум На верхнем пределе 4 5 б На нижнем пределе Оптимум На верхнем пределе Редактор М Васильева Потеря аеса, г/м"^ 48 ч Предлагаемая сталь ЗСО 30,3 37 0 Известная с т аль 34,8 70,0 28,8 57,0 32,3 65,0 18.0 15,1 18,5 Составитель Е. Рысакова Техред М.Моргентал 72 ч Скорость коррозии, г/м 2 -ч 55,0 45,5 56,0 0,75 0,63 0,77 105,5 86,5 97,0 1,45 1,20 1,34 Корректор Н. Ревская Заказ 1934/ДСП Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул Гагарина, 101