[go: up one dir, main page]

RU2318900C2 - Complex modifier for steel - Google Patents

Complex modifier for steel Download PDF

Info

Publication number
RU2318900C2
RU2318900C2 RU2006100979/02A RU2006100979A RU2318900C2 RU 2318900 C2 RU2318900 C2 RU 2318900C2 RU 2006100979/02 A RU2006100979/02 A RU 2006100979/02A RU 2006100979 A RU2006100979 A RU 2006100979A RU 2318900 C2 RU2318900 C2 RU 2318900C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
modifier
steel
calcium
barium
nitrogen
Prior art date
Application number
RU2006100979/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006100979A (en
Inventor
Владимир Яковлевич Гольдштейн
Альберт Ферзинович Исхаков
Сергей Иванович Малько
Сергей Витальевич Пащенко
Леонид Александрович Годик
Борис Васильевич Воронин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ФЕРРОСПЛАВ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "ФЕРРОСПЛАВ" filed Critical Закрытое акционерное общество "ФЕРРОСПЛАВ"
Priority to RU2006100979/02A priority Critical patent/RU2318900C2/en
Publication of RU2006100979A publication Critical patent/RU2006100979A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2318900C2 publication Critical patent/RU2318900C2/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, namely production of heavy steel products with high level of strength, ductile and viscous characteristics and improved wear resistance in given temperature range, widely used in machine engineering, ship making, at manufacture of welded constructions and articles for North regions.
SUBSTANCE: modifier includes in addition nitrogen at next relation of components, mass %: silicon, 40 - 50; calcium, 21 - 42; aluminum, 1 - 2; nitrogen, 1 - 20, iron, the balance. Its phase composition includes at least 2.5 - 25 vol.% of nitrides. Modifier also includes barium in such quantity that total content of calcium and barium is no less than 21 mass%.
EFFECT: possibility for optimizing structural state of steel due to its improved uniformity and fraction size formed at diffusion decomposition of austenite during article cooling.
2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству массивных стальных изделий, имеющих высокий уровень прочностных, пластических и вязкостных характеристик, износостойкости, долговечности в интервале температур от -80°С до +200°С, которые широко применяются в машиностроении, судостроении, на железнодорожном транспорте, при изготовлении сварных конструкций, изделий в «северном исполнении» и т.п.The invention relates to metallurgy, in particular to the production of massive steel products having a high level of strength, plastic and viscosity characteristics, wear resistance, durability in the temperature range from -80 ° C to + 200 ° C, which are widely used in mechanical engineering, shipbuilding, railway transport, in the manufacture of welded structures, products in the "northern version", etc.

Эксплуатационная надежность и долговечность таких изделий определяется сопротивлением хрупкому разрушению, пластичностью и вязкостью стали. Это достигается:The operational reliability and durability of such products is determined by resistance to brittle fracture, ductility and toughness of steel. This is achieved:

а) снижением количества концентраторов напряжения в стали - включений (оксидов, сульфидов, оксисульфидов, шпинелей и т.д.), пор и других дефектов, являющихся источниками возникновения трещин;a) a decrease in the number of stress concentrators in steel - inclusions (oxides, sulfides, oxysulfides, spinels, etc.), pores and other defects that are sources of cracking;

б) дисперсностью структуры матрицы в готовых изделиях, обеспечивающей увеличение работы распространения трещин.b) the dispersion of the matrix structure in finished products, providing an increase in the work of crack propagation.

Реализация этих задач, помимо известных специальных способов выплавки стали - ЭШП, ВДП, обработки инертными газами и т.д., осуществляется модифицированием металла при выплавке особыми составами - модификаторами.The implementation of these tasks, in addition to the well-known special methods of steel smelting - ESR, VDP, inert gas treatment, etc., is carried out by modifying the metal during smelting with special compounds - modifiers.

Так известно использование силикокальция для раскисления и модифицирования сталей. Силикокальций содержит 10-30% Са, 45-55% Si, 1-2% Al, 0,2-1,0% С, 0,02-0,04% Р (см. ГОСТ 4762-71 «Силикокальций. Технические условия.»).So it is known to use silicocalcium for deoxidation and steel modification. Silicocalcium contains 10-30% Ca, 45-55% Si, 1-2% Al, 0.2-1.0% C, 0.02-0.04% P (see GOST 4762-71 "Silicocalcium. Technical conditions.").

К недостаткам силикокальция относится его слабая способность диспергировать аустенитное зерно, что приводит к огрублению структуры готовых изделий даже в случае их последующей термообработки. В результате имеет место неудовлетворительный уровень вязкостных и пластических свойств.The disadvantages of silicocalcium are its weak ability to disperse austenitic grain, which leads to coarsening of the structure of finished products even in the event of their subsequent heat treatment. As a result, there is an unsatisfactory level of viscous and plastic properties.

Наиболее близким по технической сущности, достигаемому результату и выбранным в качестве прототипа является модификатор-инокулянт для стали серии INSTEEL. Данный модификатор - это сплав на железокремнистой основе с добавками таких активных элементов как кальций, барий, РМЗ, алюминий и др. в различных комбинациях. Так модификатор INSTEEL-1 содержит (в мас.%): 45-50% Si, 8-10% Са, 8-10% Ва, 8-10% Al, остальное - Fe; модификатор INSTEEL-4 содержит (в мас.%): 40-45% Si, 10-12% Ca, 7-8% РМЗ, 7-8% Al, 1-1,5% Mg, 4-5% Ti, остальное - Fe (см. Каталог ООО Промышленная Компания НПП «Модификаторы для внепечной обработки чугуна и стали», 2004 г., с.10).The closest in technical essence, the achieved result and selected as a prototype is an inoculant modifier for steel of the INSTEEL series. This modifier is an iron-silicon based alloy with the addition of active elements such as calcium, barium, RMZ, aluminum and others in various combinations. So the INSTEEL-1 modifier contains (in wt.%): 45-50% Si, 8-10% Ca, 8-10% Ba, 8-10% Al, the rest is Fe; the INSTEEL-4 modifier contains (in wt.%): 40-45% Si, 10-12% Ca, 7-8% RMZ, 7-8% Al, 1-1.5% Mg, 4-5% Ti, the rest is Fe (see the catalog of OOO Industrial Company NPP "Modifiers for out-of-furnace treatment of cast iron and steel", 2004, p.10).

Данный состав, способствуя раскислению и десульфурации стали, а также формированию глобулярных неметаллических включений, не содержит в достаточном количестве элементы, способствующие измельчению зеренной структуры и, следовательно, не обеспечивает высокий уровень прочности, пластичности и ударной вязкости металла.This composition, contributing to the deoxidation and desulfurization of steel, as well as the formation of globular non-metallic inclusions, does not contain a sufficient number of elements that contribute to the grinding of the grain structure and, therefore, does not provide a high level of strength, ductility and toughness of the metal.

Задачей настоящего изобретения является повышение прочности, пластичности и ударной вязкости стали.The present invention is to increase the strength, ductility and toughness of steel.

Техническим результатом, получаемым при реализации настоящего изобретения, является оптимизация структурного состояния стали, а именно, повышение однородности и дисперсности структуры, формирующейся при диффузном распаде аустенита в процессе охлаждения изделий.The technical result obtained by the implementation of the present invention is the optimization of the structural state of steel, namely, increasing the uniformity and dispersion of the structure formed during the diffuse decomposition of austenite in the process of cooling products.

Указанная задача решается за счет того, что комплексный модификатор для стали, содержащий кремний, кальций, алюминий и железо, согласно изобретению дополнительно содержит азот при следующих соотношениях компонентов, мас.%:This problem is solved due to the fact that the complex modifier for steel, containing silicon, calcium, aluminum and iron, according to the invention additionally contains nitrogen in the following ratios of components, wt.%:

КремнийSilicon 40-5040-50 КальцийCalcium 21-4221-42 АлюминийAluminum 1-21-2 АзотNitrogen 1-201-20 ЖелезоIron остальноеrest

а его фазовый состав включает не менее 2,5-25 объемн. % нитридов.and its phase composition includes at least 2.5-25 vol. % nitrides.

Модификатор может дополнительно включать барий в таком количестве, что суммарное содержание кальция и бария составляет не менее 21 мас.%.The modifier may further include barium in such an amount that the total content of calcium and barium is at least 21 wt.%.

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый модификатор неизвестен и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям новизна и изобретательский уровень.Studies conducted on the sources of patent and scientific and technical information have shown that the claimed modifier is unknown and does not follow explicitly from the studied prior art, i.e. meets the criteria of novelty and inventive step.

Заявляемый модификатор может быть изготовлен на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, и широко использован при производстве стальных изделий, т.е. является промышленно применимым.The inventive modifier can be manufactured at any enterprise specializing in this industry, because this requires well-known materials and standard equipment, and is widely used in the manufacture of steel products, i.e. is industrially applicable.

Введение модификатора в сталь для улучшения структурных характеристик металла должно решать четыре основные задачи:The introduction of a modifier in steel to improve the structural characteristics of the metal should solve four main problems:

а) дополнительное раскисление и десульфурация;a) additional deoxidation and desulfurization;

б) уменьшение количества оксидов, оксисульфидов, сульфидов и глобуляризация оставшихся неметаллических включений;b) a decrease in the number of oxides, oxysulfides, sulfides and globularization of the remaining non-metallic inclusions;

в) очищение границ зерен и околограничных участков от частиц и сегрегации, приводящих к охрупчиванию металла;c) purification of grain boundaries and near-boundary sections of particles and segregation, leading to embrittlement of the metal;

г) формирование мелкозернистой структуры как после кристаллизации, так и на последующих технологических операциях получения готовых изделий.d) the formation of a fine-grained structure both after crystallization, and in subsequent technological operations to obtain finished products.

Эффективность решения каждой из задач зависит от состава используемого модификатора и условий его ввода в металл. Поскольку в настоящее время введение модификатора, как правило, осуществляется порошковой проволокой, в которой модификатор является наполнителем, а оболочка - свернутая в трубку стальная лента, особое значение приобретает правильный подбор состава модификатора. Снижение содержания кислорода и серы, уменьшение количества неметаллических включений и формирование глобулярной формы частиц в металле обычно обеспечивается за счет наличия в модификаторе 10-15% Са, либо Са+Ва, т.к. поведение в жидкой стали Ва, как одного из щелочноземельных элементов во многом аналогично Са, а также 1-2% Al.The effectiveness of each of the tasks depends on the composition of the modifier used and the conditions for its entry into the metal. Since at present the introduction of the modifier is usually carried out with cored wire, in which the modifier is a filler and the sheath is a steel tape rolled into a tube, the correct selection of the modifier composition is of particular importance. A decrease in the oxygen and sulfur content, a decrease in the number of nonmetallic inclusions, and the formation of a globular particle shape in the metal are usually ensured by the presence of 10-15% Ca or Ca + Ba in the modifier, since Behavior in liquid steel Ba, as one of the alkaline earth elements, is largely similar to Ca, as well as 1-2% Al.

Использование растровой электронной микроскопии, микрорентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализа показало, что Са и Ва в модификаторе, как правило, находятся в виде сплавов и соединений с кремнием, образуя различные фазы: силикокальций - CaSi2, силикобарий - Ba(AlSi)4, комплексный сплав - Ca-Si-Ba. Количество и состав этих фаз в структуре модификатора зависит от содержания Са, Ва, Si, Al и др. элементов. Так известно, что при содержании Са (или суммарного количества Са+Ва) в модификаторе не более 20%, наряду с вышеуказанными фазами, в структуре присутствуют различные низкотемпературные эвтектики: Si-Ca-Fe-Al, Ca2MgSi3, Fe-Si-Ca-Ti и др., концентрирующиеся преимущественно по границам зерен.The use of scanning electron microscopy, X-ray microspectral and X-ray diffraction analysis showed that the Ca and Ba in the modifier, as a rule, are in the form of alloys and compounds with silicon, forming various phases: silicocalcium - CaSi 2 , silicobarium - Ba (AlSi) 4 , complex alloy - Ca-Si-Ba. The amount and composition of these phases in the structure of the modifier depends on the content of Ca, Ba, Si, Al, and other elements. It is well known that when the content of Ca (or the total amount of Ca + Ba) in the modifier is not more than 20%, along with the above phases, various low-temperature eutectics are present in the structure: Si-Ca-Fe-Al, Ca 2 MgSi 3 , Fe-Si -Ca-Ti and others, concentrated mainly along the grain boundaries.

Очищение границ зерен и приграничных объемов от частиц, сегрегаций и эвтектик, охрупчивающих металл и содержащих дополнительно фосфор, серу, сурьму и др., является более сложной задачей. Для ее решения важно как само присутствие, так и количественное содержание Са, который помимо раскислительных свойств, является горофильным элементом и, имея ограниченную растворимость в твердом состоянии в сталях (до 0,003%), концентрируется преимущественно в приграничных объемах зерен, вытесняя оттуда соединения и фазы, содержащие фосфор, серу и т.д. Экспериментально установлено наличие Са (не менее 0,002%) в твердом растворе и присутствие его в приграничных объемах только в случае больших концентраций Са в модификаторе - не менее 21%. При этих концентрациях обеспечивается максимальный эффект модифицирования, а в структуре такого модификатора количество Са и Ва содержащих фаз составляет не менее 50 объемн.%. При меньшем содержании Са в модификаторе присутствует значительное количество низкотемпературных эвтектик, концентрирующихся по границам зерен в стали, а Са хватает лишь на раскисление, десульфурацию и глобуляризацию остающихся включений. На практике возможна частичная замена в модификаторе Са на Ва. Совместное их присутствие в стали приводит к снижению активности каждого элемента, уменьшает парциальное давление паров Са и увеличивает тем самым его «живучесть», приводя к повышению остаточного содержания Са в стали. Металлургическая практика показывает, что использование больших количеств Са, либо Са+Ва в составе модификатора (>42-45 мас.%) нежелательно, т.к. в этом случае при обработке стали наблюдается значительный пироэффект, сопровождающийся выбросом металла из ковша.Purification of grain boundaries and boundary volumes from particles, segregations and eutectics, embrittlement of metal and additionally containing phosphorus, sulfur, antimony, etc., is a more difficult task. To solve it, both the presence itself and the quantitative content of Ca are important, which, in addition to deoxidizing properties, is a horophilic element and, having limited solubility in the solid state in steels (up to 0.003%), it is concentrated mainly in the boundary volumes of grains, displacing compounds and phases from there containing phosphorus, sulfur, etc. The presence of Ca (at least 0.002%) in solid solution and its presence in border volumes only in the case of high concentrations of Ca in the modifier was found to be at least 21%. At these concentrations, the maximum modifying effect is ensured, and in the structure of such a modifier the amount of Ca and Ba containing phases is at least 50 vol.%. At a lower Ca content, a significant amount of low-temperature eutectics is present in the modifier, which concentrate along grain boundaries in steel, while Ca is only enough for deoxidation, desulfurization, and globularization of the remaining inclusions. In practice, a partial replacement in the Ca modifier with Ba is possible. Their joint presence in steel leads to a decrease in the activity of each element, reduces the partial vapor pressure of Ca, and thereby increases its “survivability,” leading to an increase in the residual Ca content in steel. Metallurgical practice shows that the use of large amounts of Ca, or Ca + Ba in the modifier (> 42-45 wt.%) Is undesirable, because In this case, when processing steel, a significant pyroelectric effect is observed, accompanied by the ejection of metal from the ladle.

Ранее при всех известных вариантах модифицирования задача измельчения зеренной структуры стали решалась, как правило, за счет использования в составе модификатора дисперсных высокотемпературных частиц (инокулянтов), вводимых в расплавленный металл. При этом частицы должны иметь определенные кристаллографические параметры и диспергировать структуру за счет увеличения количества зародышевых центров. Другой вариант измельчения структуры - введение поверхностно-активных добавок, которые осаждаются при кристаллизации на границах растущих дендритов (зерен), уменьшают поверхностную энергию границ и замедляют скорость их движения.Previously, with all known modification options, the task of grinding the grain structure of steel was solved, as a rule, by using dispersed high-temperature particles (inoculants) introduced into the molten metal as part of the modifier. In this case, the particles must have certain crystallographic parameters and disperse the structure due to an increase in the number of nucleus centers. Another option to refine the structure is the introduction of surface-active additives, which precipitate during crystallization at the boundaries of growing dendrites (grains), reduce the surface energy of the boundaries and slow down their speed.

В данном изобретении предложено иное решение. Подавление роста зерен, и в первую очередь, ограничение размеров аустенитных кристаллитов, осуществляется дисперсными нитридными частицами, выделяющимися из твердого раствора как непосредственно при охлаждении литого металла, так и при последующей термообработке изделий. Необходимое их количество и степень дисперсности обеспечиваются определенным соотношением нитридообразующих элементов и изменением их равновесного содержания в растворе при различных температурах. Подчеркнем, что речь идет не о первичных неметаллических включениях (размером 1-3 мкм), образующихся при кристаллизации стали, а о частицах величиной 100-700Å, выделяющихся из твердого раствора, которые сдерживают рост зерен феррита и аустенита при нагреве, выдержке и охлаждении металла, обеспечивая тем самым высокий уровень прочностных, пластических и вязкостных характеристик готовых изделий. Установлено, что управление дисперсностью и однородностью зеренной структуры оказывается наиболее эффективным, если дисперсные фазы представляют собой нитриды (карбонитриды) алюминия, кремния, ванадия, т.е. такие включения, которые могут растворяться и выделяться в диапазоне температур проведения термообработок. При этом показано, что образование нитридов в количестве, достаточном для торможения роста зерен, происходит при содержании азота в модификаторе 1-20 мас.%, что соответствует суммарному количеству химических соединений нитридов кремния, алюминия и др. в структуре модификатора в пределах 2,5-25 объемн. %.The present invention provides a different solution. The suppression of grain growth, and first of all, the limitation of the size of austenitic crystallites, is carried out by dispersed nitride particles released from the solid solution both directly during cooling of the cast metal and during subsequent heat treatment of the products. Their required number and degree of dispersion are provided by a certain ratio of nitride-forming elements and a change in their equilibrium content in solution at various temperatures. We emphasize that we are not talking about primary non-metallic inclusions (1-3 microns in size) formed during the crystallization of steel, but about particles of 100-700 Å released from a solid solution, which inhibit the growth of ferrite and austenite grains during heating, aging and cooling of the metal thereby providing a high level of strength, plastic and viscosity characteristics of the finished product. It was found that controlling the dispersion and uniformity of the grain structure is most effective if the dispersed phases are nitrides (carbonitrides) of aluminum, silicon, and vanadium, i.e. such inclusions that can dissolve and stand out in the temperature range of the heat treatment. It was shown that the formation of nitrides in an amount sufficient to inhibit grain growth occurs when the nitrogen content in the modifier is 1-20 wt.%, Which corresponds to the total amount of chemical compounds of silicon nitrides, aluminum, etc. in the structure of the modifier within 2.5 -25 vol. %

При содержании азота в модификаторе менее 1 мас.% не образуется достаточная плотность вторичных нитридов и формируется крупнозернистая структура готовых изделий. При содержании азота в модификаторе более 20 мас.% и, соответственно, при наличии в структуре более 25 объемн.% фаз, содержащих азот, в стали образуются крупные нитриды и увеличивается хрупкость металла.When the nitrogen content in the modifier is less than 1 wt.%, A sufficient density of secondary nitrides does not form and a coarse-grained structure of the finished products is formed. When the nitrogen content in the modifier is more than 20 wt.% And, accordingly, in the presence of more than 25 vol.% Phases containing nitrogen in the structure, large nitrides are formed in the steel and the brittleness of the metal increases.

Заявляемый модификатор был опробован при производстве боковых рам тележек грузовых вагонов.The inventive modifier was tested in the production of side frames of freight wagon trolleys.

Комплексный модификатор предлагаемого состава получали следующим образом. Исходные материалы, включающие силикокальций (20 и 30 мас.% Са), азотированный ферросилиций (34 мас.% N), силикобарий (22 мас.% Ва), металлический кальций, механически смешивали в различных пропорциях, получая комплексные модификаторы, отличающиеся по химическому и фазовому составу.A comprehensive modifier of the proposed composition was obtained as follows. The starting materials, including silicocalcium (20 and 30 wt.% Ca), nitrided ferrosilicon (34 wt.% N), silicobarium (22 wt.% Ba), calcium metal, were mechanically mixed in various proportions, obtaining complex modifiers that differ in chemical and phase composition.

Выплавку стали, содержащей (в мас.%): 0,20% С; 0,26% Si; 1,2% Mn; 0,14% Cr; 0,13% Ni; 0,13% Ca; 0,05% Al; 0,008 N, осуществляли в 30-тонной электропечи. Далее металл порционно выпускали в разливочные ковши, в которых осуществляли окончательное раскисление Al из расчета 0,5 кг/т жидкой стали, а затем модифицирование порошковой проволокой с различным химическим и фазовым составом наполняющих ее модификаторов в количестве 1,1 кг проволоки на тонну жидкой стали. Модифицированный металл заливали в формы и после кристаллизации изделия подвергали термообработке при 900°С в течение часа с последующим охлаждением на воздухе. В термообработанном металле оценивали структуру, временное сопротивление, относительное удлинение и ударную вязкость на образцах с V-образным надрезом при температуре -60°С по ГОСТ 9454-78. Фазовый состав используемых модификаторов изучали с использованием растровой электронной микроскопии, микрорентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализа.Smelting of steel containing (in wt.%): 0.20% C; 0.26% Si; 1.2% Mn; 0.14% Cr; 0.13% Ni; 0.13% Ca; 0.05% Al; 0.008 N was carried out in a 30-ton electric furnace. Next, the metal was portioned into the pouring ladles, in which the final deoxidation of Al was carried out at the rate of 0.5 kg / t of liquid steel, and then the modification with flux-cored wire with different chemical and phase composition of the modifiers filling it in the amount of 1.1 kg of wire per ton of liquid steel . The modified metal was poured into molds and, after crystallization, the products were subjected to heat treatment at 900 ° C for one hour, followed by cooling in air. In the heat-treated metal, the structure, tensile strength, elongation, and impact strength were evaluated on samples with a V-shaped notch at a temperature of -60 ° C according to GOST 9454-78. The phase composition of the modifiers used was studied using scanning electron microscopy, X-ray spectral and X-ray diffraction analysis.

Результаты определения химического и фазового состава модификаторов приведены в таблице 1. Составы модификаторов по вариантам 1 и 2 соответствуют модификаторам-инокулянтам INSTEEL-1 и INSTEEL-4 (состав модификаторов приведен в описании прототипа), выбранным в качестве прототипа.The results of determining the chemical and phase composition of the modifiers are given in table 1. The composition of the modifiers in options 1 and 2 correspond to the inoculant modifiers INSTEEL-1 and INSTEEL-4 (the composition of the modifiers is given in the description of the prototype), selected as a prototype.

В таблице 2 представлены результаты оценки зеренной структуры и механических свойств термообработанных изделий, полученных из отливок, модифицированных приведенными в таблице составами модификаторов.Table 2 presents the results of assessing the grain structure and mechanical properties of heat-treated products obtained from castings modified with the modifier compositions given in the table.

Из анализа данных, приведенных в таблицах 1 и 2, видно, что:From the analysis of the data shown in tables 1 and 2, it is seen that:

1. Применение модификатора, состав которого соответствует прототипу (варианты 1 и 2) приводит к формированию в модификаторе кальций и барийсодержащих фаз в количестве 28-37 объемн.%, а в готовых изделиях крупнозернистой (d>27 мкм) структуры, низких значений прочности σв, пластичности δ и ударной вязкости аKCV-60°C1. The use of a modifier, the composition of which corresponds to the prototype (options 1 and 2) leads to the formation of calcium and barium-containing phases in the modifier in the amount of 28-37 vol.%, And in the finished products a coarse-grained (d> 27 μm) structure, low strength values σ c , ductility δ and impact toughness a KCV- 60 ° C

2. Применение модификатора, имеющего заявленный химический состав, приводит к формированию в модификаторе 2,5-25 объемн.% нитридов не менее 50 объемн.% кальций и барийсодержащих фаз (варианты 4-7, 10-13), а в готовых изделиях мелкозеренной структуры (d≤23 мкм) и высоких значений прочности (σв>58 кг/см2), пластичности (δ>26,8%) и ударной вязкости (аKCV-60°C≥2 кгс·м/мм2).2. The use of a modifier having the stated chemical composition leads to the formation in the modifier of 2.5-25 vol.% Nitrides of at least 50 vol.% Calcium and barium-containing phases (options 4-7, 10-13), and in the finished products fine-grained structure (d≤23 μm) and high strength values (σ in > 58 kg / cm 2 ), ductility (δ> 26.8%) and impact strength (and KCV- 60 ° C≥2 kgf · m / mm 2 ) .

3. Использование модификатора, имеющего в составе достаточное суммарное количество Са и Ва, но не содержащего азот (варианты 3, 9) либо имеющего в составе более 25 мас.% азота (варианты 8, 14), приводит к огрублению структуры готовых изделий и падению уровня механических свойств.3. The use of a modifier containing a sufficient total amount of Ca and Ba, but not containing nitrogen (options 3, 9) or having more than 25 wt.% Nitrogen (options 8, 14), leads to a coarsening of the finished product structure and a fall level of mechanical properties.

Таким образом, анализ приведенных в таблицах данных показывает, что заявляемый модификатор обеспечивает повышение прочности, пластичности и ударной вязкости за счет оптимизации структурного состояния стали, а именно, повышения однородности и дисперсности структуры, формирующейся при диффузном распаде аустенита в процессе охлаждения изделий.Thus, the analysis of the data in the tables shows that the inventive modifier provides an increase in strength, ductility and toughness by optimizing the structural state of steel, namely, increasing the uniformity and dispersion of the structure formed during diffuse decomposition of austenite in the process of cooling products.

Таблица 1Table 1 Химический и фазовый состав использованных модификаторовThe chemical and phase composition of the modifiers used Химический состав модификаторов, мас.%The chemical composition of the modifiers, wt.% Фазовый состав модификаторов, объемн.%The phase composition of modifiers, vol.% № п/пNo. p / p SiSi CaCa BaBa AlAl РМЗRMZ TiTi MgMg NN FeFe Силикокальций CaSi2 Silicocalcium CaSi 2 Силикобарий Ba(SiAl)4 Silicobarium Ba (SiAl) 4 Силикокальцийбарий Ca-Si-BaSilicon-calcium barium Ca-Si-Ba Нитриды Si3N4, AlN4 и др.Nitrides Si 3 N 4 , AlN 4 , etc. 1one 50fifty 1010 1010 88 -- -- -- -- ост.rest 20twenty 55 1212 -- 22 4545 1212 -- 88 88 4four 1one -- ост.rest 2828 -- -- -- 33 4545 2121 -- 1,01,0 -- -- -- -- ост.rest 50fifty -- -- -- 4four 4545 2121 -- 1,21,2 -- -- -- 1one ост.rest 5151 -- -- 2,52,5 55 4545 30thirty -- 1,01,0 1010 22 -- 55 ост.rest 7070 -- -- 1313 66 4545 30thirty -- 1,01,0 -- -- -- 1010 ост.rest 7272 -- -- 18eighteen 77 50fifty 2525 -- 1,21,2 -- -- -- 20twenty ост.rest 5858 -- -- 2525 88 4545 2525 -- 1,21,2 -- -- -- 2525 ост.rest 6060 -- -- 30thirty 99 4545 15fifteen 66 1,01,0 -- -- -- -- ост.rest 2828 33 2222 -- 1010 50fifty 15fifteen 66 1,01,0 -- -- -- 1one ост.rest 2828 22 2121 2,52,5 11eleven 4545 15fifteen 66 1,01,0 88 22 -- 55 ост.rest 30thirty 22 2121 14fourteen 1212 4545 2525 55 1,51,5 -- -- -- 1010 ост.rest 5252 1one 15fifteen 18eighteen 1313 4545 2525 55 1,01,0 -- -- -- 20twenty ост.rest 50fifty 1one 1616 2525 14fourteen 4545 20twenty 55 1,01,0 -- -- -- 2525 ост.rest 4242 1one 15fifteen 2929th

Таблица 2table 2 Влияние состава модификаторов на зеренную структуру и механические свойства термообработанных изделийThe effect of the composition of modifiers on the grain structure and mechanical properties of heat-treated products № п/пNo. p / p Содержание элементов, мас.%The content of elements, wt.% Суммарное содержание фаз, объемн.%The total content of phases, vol.% d, мкмd, μm σв, кг/см2 σ in , kg / cm 2 δ, %δ,% аKCV-60°C, кгс·м/мм2 and KCV-60 ° C , kgf · m / mm 2 SiSi CaCa BaBa AlAl Кальций-барийсодержащие фазы (таблица 1)Calcium-barium-containing phases (table 1) Нитриды (таблица 1)Nitrides (table 1) 1one 50fifty 1010 1010 88 3737 -- 2929th 55,255,2 21,221,2 1,01,0 22 4545 1212 -- 88 2828 -- 30thirty 54,054.0 23,023.0 1,11,1 33 4545 2121 -- 1,01,0 50fifty -- 2828 55,355.3 22,322.3 1,21,2 4four 4545 2121 -- 1,21,2 5151 2,52,5 2323 58,358.3 27,627.6 2,02.0 55 4545 30thirty -- 1,01,0 7070 1313 1919 59,059.0 28,328.3 2,62.6 66 4545 30thirty -- 1,01,0 7272 18eighteen 18eighteen 59,159.1 28,228,2 3,03.0 77 50fifty 2525 -- 1,21,2 5858 2525 1717 58,958.9 27,827.8 2,92.9 88 4545 2525 -- 1,21,2 6060 30thirty 2727 56,156.1 21,021.0 1,01,0 99 4545 15fifteen 66 1,01,0 5353 -- 30thirty 55,255,2 21,021.0 1,01,0 1010 50fifty 15fifteen 66 1,01,0 5151 2,52,5 2323 58,258.2 26,826.8 2,22.2 11eleven 4545 15fifteen 66 1,01,0 5353 14fourteen 20twenty 58,058.0 27,227,2 2,82,8 1212 4545 2525 55 1,51,5 6868 18eighteen 18eighteen 59,359.3 28,128.1 3,03.0 1313 4545 2525 55 1,01,0 6767 2525 1616 60,560.5 28,028.0 2,952.95 14fourteen 4545 20twenty 55 1,01,0 5858 2929th 2626 56,256.2 22,322.3 1,151.15

Claims (2)

1. Комплексный модификатор для стали, содержащий кремний, кальций, алюминий и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит азот при следующих соотношениях компонентов, мас.%:1. A complex modifier for steel containing silicon, calcium, aluminum and iron, characterized in that it additionally contains nitrogen in the following ratios of components, wt.%: КремнийSilicon 40-5040-50 КальцийCalcium 21-4221-42 АлюминийAluminum 1-21-2 АзотNitrogen 1-201-20 ЖелезоIron Остальное,Rest,
а его фазовый состав включает не менее 2,5-25 об.% нитридов.and its phase composition includes at least 2.5-25 vol.% nitrides.
2. Модификатор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит барий в таком количестве, что суммарное содержание кальция и бария составляет не менее 21 мас.%.2. The modifier according to claim 1, characterized in that it additionally contains barium in such an amount that the total content of calcium and barium is at least 21 wt.%.
RU2006100979/02A 2006-01-10 2006-01-10 Complex modifier for steel RU2318900C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006100979/02A RU2318900C2 (en) 2006-01-10 2006-01-10 Complex modifier for steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006100979/02A RU2318900C2 (en) 2006-01-10 2006-01-10 Complex modifier for steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006100979A RU2006100979A (en) 2007-07-20
RU2318900C2 true RU2318900C2 (en) 2008-03-10

Family

ID=38430907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006100979/02A RU2318900C2 (en) 2006-01-10 2006-01-10 Complex modifier for steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2318900C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2567928C1 (en) * 2014-08-22 2015-11-10 Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э.Дзержинского" (АО "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод") Modifying mix for steel out-of-furnace processing

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1323579A1 (en) * 1986-02-20 1987-07-15 Орско-Халиловский металлургический комбинат Method of producing vanadium-containing steel
SU1744138A1 (en) * 1989-04-27 1992-06-30 Уральский научно-исследовательский институт черных металлов Nitrogen containing alloying additive for steels and a high strength steel
RU2233339C1 (en) * 2003-04-04 2004-07-27 Открытое акционерное общество "Нижнетагильский металлургический комбинат" Method of making steel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1323579A1 (en) * 1986-02-20 1987-07-15 Орско-Халиловский металлургический комбинат Method of producing vanadium-containing steel
SU1744138A1 (en) * 1989-04-27 1992-06-30 Уральский научно-исследовательский институт черных металлов Nitrogen containing alloying additive for steels and a high strength steel
RU2233339C1 (en) * 2003-04-04 2004-07-27 Открытое акционерное общество "Нижнетагильский металлургический комбинат" Method of making steel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Каталог ООО Промышленная компания НПП «Модификаторы для внепечной обработки чугуна и стали», Челябинск, 2004, с.10. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2567928C1 (en) * 2014-08-22 2015-11-10 Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод" имени Ф.Э.Дзержинского" (АО "Научно-производственная корпорация "Уралвагонзавод") Modifying mix for steel out-of-furnace processing

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006100979A (en) 2007-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102985575B (en) The steel for steel pipes had excellent sulfide stress cracking resistance
US4279646A (en) Free cutting steel containing sulfide inclusion particles with controlled aspect, size and distribution
CA2181918C (en) Long-life induction-hardened bearing steel
MX2007000628A (en) Steel for steel pipe.
JP3238031B2 (en) Long life carburized bearing steel
WO2023062856A1 (en) Ni-based alloy having excellent surface properties and production method thereof
US3527597A (en) Carbide suppressing silicon base inoculant for cast iron containing metallic strontium and method of using same
US4326886A (en) Steel for cold forging having good machinability and the method of making the same
CN103667928A (en) Cold shortness resistant N80 petroleum pipe steel and manufacturing method thereof
CN114959510A (en) Thick steel plate with temper brittleness resistance for high-temperature equipment and manufacturing method thereof
JP2019178363A (en) AUSTENITIC STAINLESS STEEL WITH HIGH CONTENT OF Si, HAVING EXCELLENT MANUFACTURABILITY
JPH1161351A (en) High hardness martensitic stainless steel with excellent workability and corrosion resistance
US5711914A (en) Rail steel
US5824264A (en) High-temperature stainless steel and method for its production
RU2318900C2 (en) Complex modifier for steel
CN109536840B (en) Continuous casting high-quality die steel improved by micro-magnesium treatment and preparation method thereof
CN109594007B (en) Vermicular graphite cast iron and preparation process and application thereof
JP3537685B2 (en) Slab for thin steel sheet with less inclusion defect and method for producing the same
JP2001234279A (en) Steel for cold forging excellent in treatment of chip
JP3726562B2 (en) Melting method of steel with excellent resistance to hydrogen-induced cracking
TW202231889A (en) Precipitation-hardened martensitic stainless steel having excellent fatigue-resistance characteristics
RU2387727C2 (en) Modifying agent for carbon and low-alloyed steel for rolled products and tubes from steel with increased corrosion resistance
RU2375463C2 (en) Wire for out-of-furnace treatment of metallurgical melts
US1990591A (en) Method of producing chromium steel castings
JP3535026B2 (en) Slab for thin steel sheet with less inclusion defect and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080111

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20091110

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150111