конструкционная сталь

Формула изобретения

Конструкционная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов:

Углерод - 0,12-0,16

Марганец - 0,50-0,80

Кремний - 0,20-0,40

Хром - 1,50-2,00

Никель - 1,50-1,80

Молибден - 0,20-0,40

Ванадий - 0,07-0,12

Медь - Не более 0,30

Железо - Остальноем

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству сталей с высокими пластическими и прочностными свойствами, преимущественно для сосудов, работающих под давлением.

Известна конструкционная сталь (см. описание к патенту России 2033464, МПК⁶ С 22 С 38/50, опубл. БИ 11, 1995 г.), имеющая следующий состав, мас.%:

Углерод - 0,09-0,16

Кремний - 0,20-0,40

Марганец - 0,80-1,20

Хром - 2,90-3,40

Никель - 0,80-1,20

Молибден - 0,20-0,30

Ванадий - 0,03-0,15

Ниобий - 0,02-0,07

Титан - 0,03-0,15

Железо - Остальное

Данная сталь обеспечивает недостаточно высокий комплекс механических свойств, а именно ударную вязкость и относительное удлинение при разрыве:

- 8,0%;

KCU - 0,70 МДж/м²;

_T - 900 МПа;

_B - 1150 МПа;

- 50%.

Известна конструкционная сталь (патент России 2104325, МПК⁶ С 22 С 38/48, 1998 г.), имеющая следующий химический состав, мас.:

Углерод - 0,12-0,24

Марганец - 0,8-1,20

Кремний - 0,20-0,50

Хром - 2,90-3,40

Никель - 0,90-2,00

Молибден - 0,25-0,90

Ванадий - 0,03-0,15

Ниобий - 0,02-0,05

Кальций - 0,005-0,030

Железо - Остальное

Данная сталь имеет недостаточную ударную вязкость при отрицательных температурах.

- 14%;

KCU - 0,72 МДж/м²;

_T - 1190 МПа;

_B - 1360 МПа;

- 53%.

Кроме того, к недостаткам следует отнести нестабильное качество проката, отсутствие приемлемой вязкости при сохранении свариваемости. Это, в свою очередь, приводит к тому, что при производстве баллонов высокого давления из данной стали меньше выход годных изделий.

Данная сталь является наиболее близкой к предлагаемой и выбрана в качестве прототипа.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение качества проката при сохранении высокого уровня механических свойств и свариваемости (прочность + пластичность), повышение стабильности уровня механических свойств на различных плавках и возможность закалки на воздухе.

Техническим результатом, достигаемым в результате использования изобретения, является уменьшение вероятности образования усадочных раковин, уменьшение толщины обезуглероженного слоя, уменьшение величины действительного зерна, повышение ударной вязкости при отрицательных температурах.

Для достижения указанной задачи в сталь, содержащую углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, ванадий, ниобий, железо, дополнительно вводят медь при следующем содержании компонентов, мас.%:

Углерод - 0,12-0,16

Марганец - 0,50-0,80

Кремний - 0,20-0,50

Хром - 1,50-2,00

Никель - 1,50-1,80

Молибден - 0,20-0,40

Ванадий - 0,07-0,12

Медь - Не более 0,30

Железо - Остальное

Отличительным от прототипа признаком предлагаемой стали является дополнительное введение в известную сталь меди и пониженное содержание хрома. По результатам опытных плавок было выявлено, что наличие в стали меди в пределах до 0,30% и уменьшение количества хрома, повышает коррозионную стойкость в атмосферных условиях, увеличивает ударную вязкость при низких температурах, сохраняет свариваемость и обеспечивает закалку на воздухе. Кроме того, медь в указанном количестве повышает качество проката, а именно уменьшается вероятность образования усадочных раковин, уменьшается толщина обезуглероженного слоя.

Механические свойства стали, взятой в качестве прототипа (1), предлагаемой на нижнем, среднем и верхнем (3, 4, 5) пределах, а также выходящей за нижний и верхний (2, 6) пределы приведены в таблице 1. Зависимость качества проката стали, взятой в качестве прототипа (1), и заявляемой - в зависимости от содержания меди на нижнем, среднем и верхнем пределах (3, 4, 5), а также за пределами (2, 6) приведена в таблице 2.

Механические свойства стали определяли по ГОСТ 1497-84. Качество поверхности проката определяли визуально в соответствии с ГОСТ 14637-84. Наличие расслоений, инородных включений, следов усадочных раковин определяли визуально на кромках проката. Неметаллические включения определяли по ГОСТ 1778-70. Величину действительного зерна определяли по шкалам ГОСТ 5939-82. Химический анализ стали производили по ковшевой пробе.

Приведенные в таблицах данные показывают, что выявленное опытным путем содержание меди в стали до 0,30% позволяет повысить качество проката и стабильность механических свойств на различных плавках при сохранении свариваемости и обеспечении закалки на воздухе.