RU2048587C1

RU2048587C1 - Low-alloyed steel

Info

Publication number: RU2048587C1
Application number: RU94016508A
Authority: RU
Inventors: В.Я. Тишков; Н.М. Фонштейн; В.И. Фалкон; А.Д. Белянский; В.П. Кириленко; А.Ф. Осипов; В.В. Рябов; С.М. Чумаков; В.В. Капнин; Б.А. Букреев; Ю.М. Григорьев; В.С. Дьяконова; В.И. Луконин; Ю.М. Балабанов
Original assignee: Кириленко Виктор Петрович
Priority date: 1994-05-04
Filing date: 1994-05-04
Publication date: 1995-11-20
Also published as: RU94016508A

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy; applicable in manufacture of automobile highly loaded parts by stamping. SUBSTANCE: low-alloyed steel contains additionally titanium with the following qualitative and quantitative composition, mas. carbon 0.07-0.11; manganese 0.5-0.8; silicon 0.01-0.3; sulfur 0.003-0.02; phosphorus 0.005-0.02; aluminium 0.02- 0.05; chromium 0.01-0.3; nickel 0.01-0.3; copper 0.01-0.3; calcium 0.0005- 0.007; niobium 0.02-0.05; nitrogen 0.004-0.01; titanium 0.01-0.04; the balance, iron. EFFECT: higher stamping ability of sheet including reduced mechanical plane anisotropy, improved cold bend and elongation, reduced metallurgical production expenses. 1 tbl

Description

Предполагаемое изобретение относится к черной металлургии, а именно к низколегированным сталям, предназначенным для изготовления высоконагруженных деталей автомобилей методом штамповки. The alleged invention relates to ferrous metallurgy, namely to low alloy steels, intended for the manufacture of highly loaded car parts by stamping.

Известна сталь, предназначенная для изготовления методом штамповки лонжеронов для грузовых автомобилей, следующего химического состава, мас. углерод 0,11-0,16; марганец 1,0-1,4; кремний 0,15-0,35; титан 0,08-0,14; хром 0,02-0,15; медь 0,02-0,3; никель 0,02-0,15; алюминий 0,02-0,06; ванадий 0,005-0,045; молибден 0,005-0,015; железо остальное. Known steel intended for the manufacture by stamping spars for trucks, the following chemical composition, wt. carbon 0.11-0.16; manganese 1.0-1.4; silicon 0.15-0.35; titanium 0.08-0.14; chrome 0.02-0.15; copper 0.02-0.3; nickel 0.02-0.15; aluminum 0.02-0.06; vanadium 0.005-0.045; molybdenum 0.005-0.015; iron the rest.

Недостатками данной стали являются высокая себестоимость и сложность сталеплавильного производства вследствие высокого содержания титана. Высокое содержание марганца приводит к наличию полосчатости структуры катаного металла. Кроме того, сталь имеет низкие показатели относительного удлинения. The disadvantages of this steel are the high cost and complexity of steelmaking due to the high titanium content. A high manganese content leads to the banded structure of the rolled metal. In addition, steel has low elongation.

Наиболее близкой по химическому составу является низколегированная сталь, имеющая следующий химический состав, мас. углерод 0,08-0,11; марганец 1,1-1,4; кремний ≅ 0,30; сера ≅ 0,006; фосфор ≅ 0,025; ниобий 0,06-0,08; хром ≅ 0,3;медь ≅ 0,3; никель ≅ 0,3; алюминий 0,02-0,05; каль- ций ≅ 0,004; азот ≅ 0,010; железо остальное. The closest in chemical composition is low alloy steel having the following chemical composition, wt. carbon 0.08-0.11; manganese 1.1-1.4; silicon ≅ 0.30; sulfur ≅ 0.006; phosphorus ≅ 0.025; niobium 0.06-0.08; chrome ≅ 0.3; copper ≅ 0.3; nickel ≅ 0.3; aluminum 0.02-0.05; calcium ≅ 0.004; nitrogen ≅ 0.010; iron the rest.

Недостатками данной стали является ярко выраженная полосчатость структуры за счет высокого содержания марганца, неудовлетворительные показатели по устойчивости к холодному загибу, невысокие показатели пластичности, оцениваемые по показателю относительного удлинения. The disadvantages of this steel are the pronounced banding of the structure due to the high manganese content, unsatisfactory indicators for resistance to cold bending, low ductility indicators, estimated by the relative elongation index.

Целью изобретения является повышение штампуемости листа, включая снижение плоскостной анизотропии механических свойств, улучшение показателей холодного загиба и относительного удлинения, снижение издержек при металлургическом производстве. The aim of the invention is to increase the stampability of the sheet, including reducing planar anisotropy of the mechanical properties, improving the cold bending and elongation, reducing costs in the metallurgical industry.

Это достигается тем, что сталь содержащая углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, алюминий, хром, никель, медь, кальций, ниобий, азот, дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас. углерод 0,07-0,11; марганец 0,50-0,80; фосфор 0,005-0,020; хром 0,01-0,3, кремний 0,01-0,30; сера 0,003-0,020; алюминий 0,02-0,05; никель 0,01-0,3; медь 0,01-0,3; ниобий 0,02-0,05; титан 0,010-0,040; кальция 0,0005-0,007; азот 0,004-0,010; железо остальное
Сущность изобретения заключается в том, чтобы за счет оптимизации химического состава низколегированной стали добиться высоких показателей штампуемости стали, снизить производственные издержки. Выбор оптимального состава стали позволяет получить мелкозернистую структуру горячекатаной стали с размером зерна феррита 9-10 балла, устранить полосчатость структуры, что связано с изменением количества и морфологии перлитной составляющей. Ввод в состав стали микролегирующего элемента титана, а также регламентированное содержание марганца и ниобия, позволяет в полной мере наряду с получением высокого уровня прочности стали обеспечить высокую деформационную способность. Выбор предлагаемых интервалов по содержанию титана, ниобия и марганца определяется требованием оптимизации соотношения уровня прочности и деформируемости стали.This is achieved in that the steel containing carbon, silicon, manganese, sulfur, phosphorus, aluminum, chromium, nickel, copper, calcium, niobium, nitrogen, additionally contains titanium in the following ratio, wt. carbon 0.07-0.11; manganese 0.50-0.80; phosphorus 0.005-0.020; chromium 0.01-0.3; silicon 0.01-0.30; sulfur 0.003-0.020; aluminum 0.02-0.05; nickel 0.01-0.3; copper 0.01-0.3; niobium 0.02-0.05; titanium 0.010-0.040; calcium 0.0005-0.007; nitrogen 0.004-0.010; iron rest
The essence of the invention lies in the fact that by optimizing the chemical composition of low alloy steel to achieve high rates of stampability of steel, to reduce production costs. The choice of the optimal composition of the steel makes it possible to obtain a fine-grained structure of hot-rolled steel with a ferrite grain size of 9-10 points, to eliminate banding of the structure, which is associated with a change in the amount and morphology of the pearlite component. The introduction of a microalloying element of titanium into the composition of the steel, as well as the regulated content of manganese and niobium, makes it possible, along with obtaining a high level of strength of steel, to provide high deformation ability. The choice of the proposed intervals for the content of titanium, niobium and manganese is determined by the requirement to optimize the ratio of the level of strength and deformability of steel.

Так, нижний предел по содержанию марганца (0,5%) определяется снижением прочности катаной стали ниже допускаемого предела для данного класса стали (менее 500 Н/мм²) за счет изменения размера и количества выделений, обуславливающих мелкозернистую феррита. При содержании марганца более 0,8% наблюдается появление полосчатости структуры как за счет вытянутых сульфидов, так и упрочняющей фазы (перлита), что приводит к ухудшению показателей штампуемости, в частности к расслоению полосы.So, the lower limit on the manganese content (0.5%) is determined by the decrease in the strength of rolled steel below the permissible limit for this class of steel (less than 500 N / mm ² ) due to a change in the size and quantity of precipitates causing fine-grained ferrite. When the manganese content is more than 0.8%, the appearance of streakiness of the structure is observed both due to elongated sulfides and the hardening phase (perlite), which leads to a deterioration in the formability, in particular to stratification of the strip.

При содержании титана менее 0,010 не наблюдается улучшение показателей штампуемости металла, не удается получить требуемый уровень прочности. Содержание титана более 0,04% приводит к усложнению технологии производства, включая ухудшение разливаемости металла, увеличение количества неметаллических включений, что в конечном итоге отражается на штампуемости стали. When the titanium content is less than 0.010, there is no improvement in the metal formability indicators, and it is not possible to obtain the required level of strength. A titanium content of more than 0.04% leads to a complication of production technology, including a deterioration in the spillability of the metal, an increase in the number of non-metallic inclusions, which ultimately affects the formability of steel.

Выбор пределов содержания ниобия также обусловлен необходимостью получения оптимального соотношения между прочностью (пределом текучести и штампуемостью стали. При содержании ниобия менее 0,02% не достигается необходимой прочности стали и наблюдается ухудшение равномерности свойств по длине рулона (голова, середина, хвост). Повышение содержания ниобия выше 0,05% нецелесообразно вследствие повышения издержек производства без улучшения показателей штампуемости. The choice of niobium content limits is also due to the need to obtain the optimal ratio between strength (yield strength and formability of steel. When the content of niobium is less than 0.02%, the required strength of steel is not achieved and a decrease in the uniformity of properties along the length of the roll (head, middle, tail). niobium above 0.05% is impractical due to increased production costs without improving stampability.

Реализацию изобретения осуществляли следующим образом. Металл выплавляли в тридцати килограммовой индукционной печи. Раскисление, легирование и микролегирование титаном, ниобием осуществляли в печи. Металл разливали в изложницы по 10 кг. Химический состав выплавленной стали приведен в таблице. The implementation of the invention was carried out as follows. The metal was smelted in a thirty kilogram induction furnace. Deoxidation, alloying and microalloying with titanium, niobium was carried out in a furnace. Metal was poured into molds of 10 kg. The chemical composition of the smelted steel is given in the table.

Горячую прокатку осуществляли на толщину 3,1 мм. Температура нагрева слитков перед прокаткой 1250^оС, температуру конца прокатки поддерживали на уровне 840^оС, а температуру смотки в рулон 570^оС. Для исследования показателей штампуемости, механических свойств отбирали образцы металла размером 20х80х200, а также изготавливали корсетные образцы длиной 160 мм с рабочей шириной в середине образца 15 мм и радиусом выреза 40 мм для оценки предела выносливости. Полученные значения показателей механических характеристик горячекатаной стали приведены в таблице.Hot rolling was carried out to a thickness of 3.1 mm. The heating temperature before rolling ingots ¹²⁵⁰ C, the rolling end temperature was maintained at 840 C and ^the coiling temperature in the coil 570 ^C. To investigate indicators formability, mechanical properties 20h80h200 sized metal samples were collected, and samples were prepared corset 160 mm long the working width in the middle of the sample is 15 mm and the cut-out radius is 40 mm to assess the endurance limit. The obtained values of the indicators of the mechanical characteristics of hot rolled steel are given in the table.

Анализ полученных данных (таблица) показал, что соблюдение предлагаемых параметров химического состава стали обеспечивает повышение штампуемости стали, включая снижение плоскостной анизотропии механических свойств, оцениваемое как отклонение показателей на образцах, вырезанных поперек и вдоль прокатки, равномерность по длине рулона, улучшение показателей холодного загиба и относительного удлинения, снижения издержек при металлургическом производстве. An analysis of the data obtained (table) showed that compliance with the proposed parameters of the chemical composition of the steel provides an increase in the formability of steel, including a decrease in the planar anisotropy of the mechanical properties, which is estimated as the deviation of the parameters on the samples cut across and along the roll, uniformity along the length of the roll, improvement in cold bending and elongation, cost reduction in metallurgical production.

Claims

LOW-ALLOYED STEEL containing carbon, silicon, manganese, sulfur, phosphorus, aluminum, chromium, nickel, copper, calcium, niobium, nitrogen, iron, characterized in that it additionally contains titanium in the following ratio of components, wt.

Carbon 0.07 0.11
Manganese 0.5 0.8
Silicon 0.01 0.3
Sulfur 0.003 0.02
Phosphorus 0.005 0.02
Aluminum 0.02 0.05
Chrome 0.01 0.3
Nickel 0.01 0.3
Copper 0.01 0.3
Calcium 0.0005 0.007
Niobium 0.02 0.05
Nitrogen 0.004 0.01
Titanium 0.01 0.04
Iron Else