RU2024641C1

RU2024641C1 - Modifier for stainless steels

Info

Publication number: RU2024641C1
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Миннеханов; В.П. Сабуров; С.П. Авдюхин; В.Н. Чеченцев
Original assignee: Омский политехнический институт
Priority date: 1990-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1994-12-15

Abstract

FIELD: production of stainless steels. SUBSTANCE: modifier for stainless steels contains additionally molybdenum in the following relations of components, wt. -% : ultradispersed powder of one component from a group of high-melting compounds of meals of IV-VI groups of Mendeleev's system carbide, nitride, boride, oxide, carbonitride 1-10; molybdenum 5-80; iron powder, the balance. The use of claimed modifier in production of steel increases σ_В 1.05-1.2 times; σ_Т, 1.03-1.09 times and σ, 1.15-1.25 times. EFFECT: improved composition. 6 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности, может быть использовано для модификации нержавеющих сталей аустенитного класса. The invention relates to metallurgy, in particular, can be used to modify austenitic class stainless steels.

Известны модификаторы, содержащие ультрадисперсные порошки (УПД) тугоплавких соединений - инокуляторов и вещество-протектор, активирующий поверхности частиц инокулятора. В качестве инокулятора используют ультрадисперсные порошки тугоплавких соединений, выбранные из группы: нитрид, карбид, оксид карбонитрид, а в качестве протектора, например, титан [1], хром [2] и др. при следующем соотношении компонентов, мас.% [1]: Окисел, карбид, нитрид, борид 5-50 Титан 50-96 и для [2] Окисел, карбид, нитрид, борид 5-30 Хром 75-90
Недостатком этих модификаторов является их невысокая модифицирующая способность нержавеющих сталей в результате низкой плакирующей способности титана и хрома УДП тугоплавких соединений при модифицировании сталей открытой плавки вследствие высокого сродства титана и хрома к кислороду при температурах модифицирования, что приводит к дезактивации частиц УДП путем их блокировки оксидами из протектора. Данные модификаторы при вакуумной плавке обеспечивают только измельчение карбидных и карбонитридных фаз без улучшения морфологии и топографии δ -феррита в нержавеющих сплавах.Known modifiers containing ultrafine powders (UPD) of refractory compounds - inoculators and a tread substance that activates the surface of the particles of the inoculator. As an inoculator, ultrafine powders of refractory compounds selected from the group are used: nitride, carbide, carbonitride oxide, and as a protector, for example, titanium [1], chromium [2] and others. In the following ratio of components, wt.% [1] : Oxide, carbide, nitride, boride 5-50 Titanium 50-96 and for [2] Oxide, carbide, nitride, boride 5-30 Chromium 75-90
The disadvantage of these modifiers is their low modifying ability of stainless steels as a result of the low clad ability of titanium and chromium of UFD of refractory compounds during the modification of open smelting steels due to the high affinity of titanium and chromium to oxygen at modifying temperatures, which leads to the deactivation of UDT particles by blocking them with oxides from the tread . These modifiers during vacuum melting provide only grinding of carbide and carbonitride phases without improving the morphology and topography of δ-ferrite in stainless alloys.

Наиболее близким техническим решением является модификатор [3], содержащий синтетические тугоплавкие частицы, выбранные из группы карбид, карбонитрид, нитрид, борид и вещество-протектор титан, кремний или ванадий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: Синтетические тугоплавкие частицы из группы карбид, карбонитрид, нитрид, борид 3-5 Железо 6-72 Кремний или ванадий 20-60 Титан Остальное
Недостатком этого модификатора является невысокая модифицирующая способность δ -феррита в нержавеющих сплавах в результате высокого средства компонентов модификатора к кислороду, что приводит к дезактивации основной части порошка УДП при обработке расплава.The closest technical solution is a modifier [3] containing synthetic refractory particles selected from the group carbide, carbonitride, nitride, boride and a protector titanium, silicon or vanadium and iron in the following ratio of components, wt.%: Synthetic refractory particles from the group carbide, carbonitride, nitride, boride 3-5 Iron 6-72 Silicon or vanadium 20-60 Titanium Else
The disadvantage of this modifier is the low modifying ability of δ ferrite in stainless alloys as a result of the high oxygen modifier components, which leads to the deactivation of the main part of the UDP powder during melt processing.

Данный модификатор обладает низкой модифицирующей способностью макроструктуры отливок из нержавеющей сталей, что является причиной кристаллизации отливок с грубой макро- и микроструктурой и невысокими механическими служебными свойствами. This modifier has a low modifying ability of the macrostructure of stainless steel castings, which is the reason for the crystallization of castings with a rough macro- and microstructure and low mechanical service properties.

Целью изобретения является повышение механических свойств отливок из нержавеющих сталей. The aim of the invention is to increase the mechanical properties of castings from stainless steels.

Поставленная цель достигается тем, что модификатор для нержавеющих сталей, содержащий ультрадисперсные порошки тугоплавких соединений на группы карбид, нитрид, оксид, карбонитрид и порошок железо в качестве протектора, причем протектор дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ультрадисперсный порошок инокулятора из группы кар- бид, нитрид, оксид карбонит- рид 1-10 Молибден 5-80 Железо Остальное
Модификатор не содержит в составе химических элементов, обладающих высоким средством к кислороду при температурах обработки расплава.This goal is achieved by the fact that the modifier for stainless steels containing ultrafine powders of refractory compounds on the carbide, nitride, oxide, carbonitride and iron powder groups as a tread, and the tread additionally contains molybdenum in the following ratio of components, wt.%: Ultrafine inoculator powder from groups carbide, nitride, oxide carbonitride 1-10 Molybdenum 5-80 Iron Else
The modifier does not contain chemical elements that have a high oxygen response at melt processing temperatures.

Модификатор не содержит в своем составе сильных карбидонитридообразующих элементов, приводящих к образованию на частицах УДП продукта взаимодействия, обладающего способностью инициировать только кристаллизацию карбидных фаз. The modifier does not contain strong carbidonitride-forming elements, leading to the formation of an interaction product on the particles of the UDP that has the ability to initiate only crystallization of carbide phases.

Состав модификатора подобран так, чтобы увеличить активность железа к химическим элементам, входящим в состав УДП, что дает возможность при приготовлении модифицирующего комплекса создать вокруг частиц УДП продукт взаимодействия, состоящий из железа и элементов УДП и обладающий способностью модифицировать δ -феррит. The composition of the modifier is selected so as to increase the activity of iron to the chemical elements that make up the UDP, which makes it possible, when preparing the modifying complex, to create an interaction product around the particles of UDP, consisting of iron and UDP elements and capable of modifying δ ferrite.

Ввод в состав модификатора порошка молибдена дает возможность модифицировать как макроструктуру отливок, так и карбидную и карбонитридую фазы. The introduction of molybdenum powder into the modifier makes it possible to modify both the macrostructure of castings and the carbide and carbonitride phases.

Предлагаемый модификатор содержит компоненты, избирательно модифицирующие микроструктуру и избыточные фазы сплава. The proposed modifier contains components that selectively modify the microstructure and excess phases of the alloy.

Порядок приготовления модификатора и его применения для модифицирования нержавеющих сталей иллюстрируется примерами. The procedure for preparing the modifier and its use for the modification of stainless steels is illustrated by examples.

П р и м е р 1. Модификатор применяли для обработки стали ЭИ268-Л следующего химического состава, мас. %: C 0,07; Si 1,0; Mn 1,0; Cr 17,5; Ni 4,5; Ti - не более 0,05. Сталь плавили в индукционной печи с основной футеровкой с наведением защитного шлака. Расплав перегревали до 1650± 20^оС. После модифицирования металла предложенной или известной добавкой его заливали в керамические формы с температурой 700-800^оС. Из полученных отливок вырезали образцы для исследований макро- и микроструктуры сплава и контроля механических свойств. Испытания на механические свойства проводили на универсальной разрывной машине УМЭ-10Т. Размер, форму и количество избыточных фаз определяли на металлографическом микроскопе МИМ-8 по известным методикам.PRI me R 1. The modifier was used to treat steel EI268-L of the following chemical composition, wt. %: C 0.07; Si 1.0; Mn 1.0; Cr 17.5; Ni 4.5; Ti - not more than 0.05. Steel was smelted in an induction furnace with a main lining with guidance of protective slag. The melt was superheated to 1650 ± 20 ° ^C. After the metal modification proposed or known additive it was poured into a ceramic mold with a temperature of 700-800 ° ^C. From the obtained moldings were cut samples for research macro- and microstructure of the alloy and the testing of mechanical properties. Tests for mechanical properties were carried out on a universal tensile testing machine UME-10T. The size, shape and number of excess phases were determined using a MIM-8 metallographic microscope using known methods.

Результаты испытаний образцов и отливок, приведенные в табл.1, показали, что предлагаемый модификатор позволяет измельчить макроструктуру в 2-3 раза, уменьшить количество δ -феррита в микроструктуре до 3-5% при глобуляризации остаточного δ -феррита. В результате этого происходит повышение прочности σ_B на 25-30% при росте пластичности на 10-20%.The test results of the samples and castings, shown in table 1, showed that the proposed modifier allows you to grind the macrostructure by 2-3 times, reduce the amount of δ-ferrite in the microstructure to 3-5% with globularization of residual δ-ferrite. As a result of this, the strength _B increases by 25-30% with an increase in ductility by 10-20%.

П р и м е р 2. Модификатор применяли для обработки сплав ВНЛ-5 следующего химического состава, мас.%: C 0,14; Cr 11,2; Ni 5,8; Mo 4,0. PRI me R 2. The modifier was used for processing alloy VNL-5 of the following chemical composition, wt.%: C 0.14; Cr 11.2; Ni 5.8; Mo 4.0.

Сталь плавили в индукционной вакуумной печи ИСВ-0,16 НФ с основной футеровкой. При температуре (1650+10)^оС раскисляли силикокальцием СК25 в количестве 0,1% и мишметаллом МЦ. После модифицирования сталь разливали в керамические формы с температурой 700-800^оС. Причем отливали детали диаметром 350 мм толщиной 45 мм. Из полученных отливок вырезали образцы для исследований макро- и микроструктуры отливок и контроля их механических свойств. Испытания на механические свойства проводили на универсальной разрывной машине УМЭ 10Т. Размер и форму избыточных фаз определяли на металлографическом микроскопе МИМ-8М.Steel was smelted in an ISV-0.16 NF induction vacuum furnace with a main lining. At a temperature of (1650 + 10) ^C SK25 deoxidizing silicocalcium at 0.1% mischmetal and MC. After inoculation steel poured into the ceramic mold with a temperature of 700-800 ° ^C. Moreover cast parts with a diameter of 350 mm 45 mm thick. Samples were cut from the obtained castings to study the macro- and microstructure of the castings and to control their mechanical properties. Tests for mechanical properties were carried out on a universal tensile testing machine VME 10T. The size and shape of the excess phases were determined using a MIM-8M metallographic microscope.

Результаты испытаний образцов и отливок приведены в табл.2, из которой видно, что предложенный модификатор позволяет повысить предел прочности стали ВН Л-5 на 30-45% и пластичности в 1,2-1,7 раз. При этом содержание δ-феppита снижается до 3-5%. The test results of the samples and castings are given in table 2, from which it can be seen that the proposed modifier can increase the tensile strength of steel VN L-5 by 30-45% and ductility 1.2-1.7 times. In this case, the content of δ-feppit decreases to 3-5%.

Экономическую эффективность Э применения предложенного модификатора рассчитали из условия снижения брака отливок по δ -ферриту на стали ЭИ-268Л на агрегатном заводе им. В.В.Куйбышева г.Омска, по следующей формуле:
Э = С ˙П, где С - себестоимость тонны годного литья из стали ЭИ268Л;
П - снижение процента брака по δ-ферриту.The economic efficiency of the application of the proposed modifier was calculated from the conditions for reducing the rejects of δ-ferrite castings on steel EI-268L at the aggregate plant named after V.V. Kuybysheva, Omsk, according to the following formula:
E = C ˙P, where C is the cost of a ton of suitable casting from EI268L steel;
P - decrease in the percentage of rejects on δ-ferrite.

Claims

1. MODIFIER FOR STAINLESS STEELS, containing inoculator - ultrafine powder of one component from the group of refractory metal compounds of groups IV - VI of the Periodic system of elements: nitride, carbide, boride, oxide, carbonitride, tread - iron powder, characterized in that, in order to increase mechanical properties of stainless steels, it additionally contains molybdenum in the following ratio of components, wt.%:
Ultrafine powder of one component from the group of refractory metal compounds of groups IV - VI of the Periodic system of elements: nitride, carbide, boride, oxide, carbonitride 1 - 10
Molybdenum 5 - 80
Iron powder
2. The modifier according to claim 1, characterized in that it contains titanium carbide as carbide.

3. The modifier according to claim 1, characterized in that it contains zirconium nitride as a nitride.

4. The modifier according to claim 1, characterized in that it contains titanium boride as a boride.

5. The modifier according to claim 1, characterized in that it contains titanium oxide as an oxide.

6. The modifier according to claim 1, characterized in that as the carbonitride it contains titanium carbonitride, or niobium carbonitride, or zirconium carbonitride.