RU2321668C2 - Заготовка из пригодной для сварки конструкционной стали и способ ее изготовления - Google Patents
Заготовка из пригодной для сварки конструкционной стали и способ ее изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2321668C2 RU2321668C2 RU2005119207/02A RU2005119207A RU2321668C2 RU 2321668 C2 RU2321668 C2 RU 2321668C2 RU 2005119207/02 A RU2005119207/02 A RU 2005119207/02A RU 2005119207 A RU2005119207 A RU 2005119207A RU 2321668 C2 RU2321668 C2 RU 2321668C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- equal
- less
- workpiece
- blank
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 52
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 title abstract 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 21
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 21
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 11
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 7
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 abstract 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 3
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000712 Boron steel Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010193 dilatometric analysis Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к заготовкам из пригодной для сварки конструкционной стали и способам их изготовления. Предложена заготовка из стали и способ ее изготовления. Заготовка содержит, вес.%: 0,10≤С≤0,22, 0,50≤Si≤1,50, Al≤0,9, 0≤Mn≤3, 0≤Ni≤5, 0≤Cr≤4, 0≤Cu≤1, 0≤Mo+W/2≤1,5, 0,0005≤В≤0,010, N≤0,025, при необходимости, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, в которую входят V, Nb, Та, S и Са, с содержанием, меньшим 0,3, и/или из Ti и Zr с содержанием, меньшим или равным 0,5, при этом остальное составляет железо и примеси, образующиеся при плавке стали, при этом значения содержания алюминия, бора, титана и азота, выраженные в тысячных долях %, упомянутого состава дополнительно ограничены. При этом структура стали является бейнитной, мартенситной или мартенситно-бейнитной и дополнительно содержит от 3 до 20 об.% остаточного аустенита. Способ изготовления заготовки включает аустенизизацию заготовки нагреванием до температуры, находящейся в пределах от Ас3 до 1000°С, предпочтительно от Ас3 до 950°С, ее охлаждение до температуры, меньшей или равной 200°С таким образом, чтобы в сердцевине заготовки скорость охлаждения от 800°С до 500°С превышала или была равной критической бейнитной скорости; при необходимости, отпуск при температуре, меньшей или равной Ac1. Улучшается закаливаемость стали без снижения ее свариваемости. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Настоящее изобретение относится к заготовкам из пригодной для сварки конструкционной стали и к способу их изготовления.
Конструкционные стали должны обладать определенным набором механических характеристик, чтобы отвечать требованиям применения и, в частности, должны иметь повышенную твердость. Для этого используют стали, обладающие способностью к закаливанию, то есть в которых можно получить мартенситную или бейнитную структуру при помощи достаточно быстрого и эффективного охлаждения. Таким образом, определяют критическую бейнитную скорость, за пределами которой получают бейнитную, мартенситную или мартенситно-бейнитную структуру, в зависимости от достигаемой скорости охлаждения.
Закаливаемость этих сталей зависит от содержания в них элементов, повышающих прокаливаемость. Как правило, чем больше количество таких элементов в стали, тем ниже критическая бейнитная скорость.
Кроме механических характеристик конструкционные стали должны обладать хорошей свариваемостью. Однако при сварке стальной детали зона сварки, называемая также зоной термического влияния или ЗТВ, подвергается воздействию сверхвысокой температуры в течение короткого времени, а затем резкому охлаждению, что придает этой зоне повышенную твердость, которая может привести к образованию трещин, что ограничивает свариваемость стали.
Обычно свариваемость стали оценивают при помощи расчета ее «углеродного эквивалента» по следующей формуле:
Ceq=(%С+%Mn/6+(%Cr+(%Мо+%W/2)+%V)/5+%Ni/15).
При первом приближении, чем ниже углеродный эквивалент стали, тем выше свариваемость стали. Становится понятно, что улучшение закаливаемости, достигаемое за счет более высокого содержания элементов, повышающих прокаливаемость, ухудшает ее свариваемость.
Для улучшения закаливаемости этих сталей без ухудшения их свариваемости были разработаны марки микролегированной бором стали за счет того, что, в частности, влияние этого элемента, повышающего прокаливаемость, снижается при повышении температуры аустенизации. Таким образом, ЗТВ становится менее прокаливаемой, чем она была бы в марке с той же закаливаемостью без бора, и, таким образом, можно снизить закаливаемость и твердость этой ЗТВ.
Вместе с тем, поскольку закаливающий эффект бора в несваренном участке стали стремится к насыщению при значениях содержания от 30 до 50 частей на миллион, то дополнительного улучшения закаливаемости стали можно достичь только путем добавления элементов, повышающих прокаливаемость, эффективность которых не зависит от температуры аустенизации, что автоматически ухудшает свариваемость этих сталей. Точно так же улучшение свариваемости достигается путем уменьшения содержания элементов, повышающих прокаливаемость, что автоматически приводит с снижению закаливаемости.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является Европейский патент ЕР 0725156 А1, из которого известна заготовка из пригодной для сварки конструкционной стали, в химический состав которой входят углерод, кремний, алюминий, марганец, никель, хром, молибден, вольфрам, бор, никель, азот. При этом известная из указанного документа сталь не содержит такие компоненты, как медь (Cu), сера (S), а содержание кремния и алюминия в составе стали отвечает следующему условию:
содержание углерода С выше 0,15% и сумма Si+Al выше 1%.
Однако известной конструкционной стали присущи пониженная закаливаемость и способность к сварке.
Задачей настоящего изобретения является устранение этого недостатка путем разработки конструкционной стали, обладающей улучшенной закаливаемостью, без снижения ее свариваемости.
Поставленная задача решается тем, что заготовка из пригодной для сварки конструкционной стали, в химический состав которой входят углерод, кремний, алюминий, марганец, никель, хром, молибден, вольфрам, бор, никель, азот, согласно изобретению указанные компоненты содержатся в следующих мас.%:
0,10≤С≤0,22,
0,50≤Si≤1,50,
Al≤0,9,
0≤Mn≤3,
0≤Ni≤5,
0≤Cr≤4,
0≤Cu≤1,
0≤Mo+W/2≤1,5,
0,0005≤В≤0,010,
N≤0,025,
при необходимости, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, в которую входят V, Nb, Та, S и Са, с содержанием, меньшим 0,3, и/или из Ti и Zr с содержанием, меньшим или равным 0,5, при этом остальное составляет железо и примеси, образующиеся при варке стали, при этом значения содержания алюминия, бора, титана и азота, выраженные в тысячных долях %, упомянутого состава дополнительно должны отвечать следующему отношению:
при K=Min(I*; J*)
I*=Max(0; I) и J*=Max(0; J)
I=Min(N; N-0,29(Ti-5)
при этом содержание кремния и алюминия в составе должно дополнительно отвечать следующим условиям:
если С>0,145, то Si+Al<0,95,
и структура которой является бейнитной, мартенситной или мартенситно-бейнитной и дополнительно содержит от 3 до 20 об.% остаточного аустенита, предпочтительно от 5 до 20 об.% остаточного аустенита.
В предпочтительном варианте реализации химический состав стали заготовки в соответствии с настоящим изобретением дополнительно отвечает следующему отношению:
В другом предпочтительном варианте реализации химический состав стали заготовки в соответствии с настоящим изобретением дополнительно отвечает отношению:
%Cr+3(%Мо+%W/2)≥1,8, предпочтительно ≥2,0.
Вторым объектом настоящего изобретения является способ изготовления заготовки из пригодной для сварки конструкционной стали, в котором согласно изобретению
- заготовку аустенизируют нагреванием до температуры, находящейся в пределах от Ас3 до 1000°С, предпочтительно от Ас3 до 950°С, затем ее охлаждают до температуры, меньшей или равной 200°С таким образом, чтобы в сердцевине заготовки скорость охлаждения от 800°С до 500°С превышала или была равной критической бейнитной скорости;
- при необходимости осуществляют отпуск при температуре, меньшей или равной Ac1.
Примерно между 500°С и температурой окружающей среды и, в частности, между 500°С и температурой, меньшей или равной 200°С, скорость охлаждения можно при необходимости замедлить, в частности, чтобы способствовать явлению самоотпуска и удерживанию остаточного аустенита в пределах от 3 до 20 об.%. Предпочтительно скорость охлаждения между 500°С и температурой, меньшей или равной 200°С, в этом случае будет составлять от 0,07°С/с до 5°С/с, предпочтительнее - от 0,15°С/с до 2,5°С/с.
В предпочтительном варианте реализации отпуск осуществляют при температуре, меньшей 300°С, в течение времени менее 10 часов после охлаждения до температуры, меньшей или равной 200°С.
В другом предпочтительном варианте реализации способ в соответствии с настоящим изобретением не включает в себя отпуска после охлаждения детали до температуры, меньшей или равной 200°С.
Еще в одном предпочтительном варианте реализации деталь, изготовленная способом в соответствии с настоящим изобретением, является листом толщиной от 3 до 150 мм.
Третьим объектом настоящего изобретения является способ изготовления заготовки в виде листа из пригодной для сварки конструкционной стали, толщина которого составляет от 3 мм до 150 мм, в котором согласно изобретению осуществляют закалку упомянутого листа, при этом скорость охлаждения VR в сердцевине листа в пределах от 800°С до 500°С, выраженную в °С/час, и состав стали выбирают таким образом, чтобы выполнялось условие:
1,1%Mn+0,7%Ni+0,6%Cr+1,5(%Мо+%W/2)+logVR≥5,5 и предпочтительно ≥6, при этом log является десятичным логарифмом.
Настоящее изобретение основано на новом выводе о том, что добавление кремния в вышеуказанных количествах позволяет повысить закаливающее действие бора от 30% до 50%. Такой синергетический эффект проявляется без увеличения количества добавляемого бора, тогда как кремний не обеспечивает существенного закаливающего действия в отсутствие бора.
С другой стороны, добавление кремния не мешает способности бора снижать, а затем прекращать свое закаливающее действие при возрастающих температурах аустенизации, как это происходит в ЗТВ.
Таким образом, использование кремния в присутствии бора позволяет еще больше повысить закаливаемость заготовки, не ухудшая ее свариваемости.
Кроме того, было также обнаружено, что благодаря улучшению закаливаемости этих марок стали и добавлению минимального количества карбидообразующих элементов, которыми, в частности, являются хром, молибден и вольфрам, можно получать эти стали, осуществляя лишь отпуск при низкой температуре или даже отказавшись от него.
Действительно, улучшение закаливаемости позволяет охлаждать заготовки более медленно, обеспечивая при этом в основном бейнитную, мартенситную или мартенситно-бейнитную структуру. Это более медленное охлаждение в сочетании с достаточным содержанием карбидообразующих элементов обеспечивает осаждение мелких карбидов хрома, молибдена и/или вольфрама за счет явления, называемого самоотпуском. Этому явлению самоотпуска, кроме того, способствует замедление скорости охлаждения при температуре ниже 500°С. Это замедление способствует также удерживанию аустенита, предпочтительно в количестве от 3% до 20%. Поэтому процесс изготовления становится проще при одновременном улучшении механических характеристик стали, которая не претерпевает значительного размягчения, имеющего место во время отпуска при высокой температуре, который обычно осуществляют в существующей практике. Вместе с тем, остается возможность осуществлять такой отпуск при обычных температурах, то есть меньших или равных Ac1.
Далее следует более подробное описание изобретения, которое не носит ограничительного характера.
Сталь заготовки в соответствии с настоящим изобретением содержит, по весу:
- более 0,10% углерода, чтобы получить отличные механические характеристики, но менее 0,22%, чтобы обеспечить хорошую свариваемость, хорошую обрабатываемость резанием и гибкой и иметь достаточную прочность;
- более 0,50, предпочтительно более 0,75 и еще предпочтительнее - более 0,85% по весу кремния, чтобы обеспечить синергию с бором, но менее 1,5% по весу, чтобы не охрупчивать сталь;
- более 0,0005, предпочтительно более 0,01% бора, чтобы скорректировать закаливаемость, но менее 0,010% по весу, чтобы избежать слишком высокого содержания нитридов бора, отрицательно влияющих на механические характеристики стали;
- менее 0,025, предпочтительно менее 0,015% азота, при этом полученное содержание зависит от способа выплавки стали;
- от 0 до 3% и предпочтительно от 0,3 до 1,8% марганца, от 0 до 5% и предпочтительно от 0 до 2% никеля, от 0 до 4% хрома, от 0 до 1% меди, при этом сумма количества молибдена и половины количества вольфрама должна быть меньше 1,50%, чтобы получить по существу бейнитную, мартенситную или мартенситно-бейнитную структуру; при этом хром, молибден и вольфрам, кроме того, способствуют образованию карбидов, повышающих механическую прочность; кроме того, сумма %Cr+3(%Мо+%W/2) предпочтительно превышает 1,8% и еще предпочтительнее - превышает 2,0%, чтобы, в случае необходимости, иметь возможность ограничить отпуск температурой 300°С или отказаться от него;
- при необходимости, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, в которую входят V, Nb, Та, S, Са, с содержанием менее 0,3% или Ti и Zr с содержанием, меньшим или равным 0,5%, и/или алюминий с содержанием, меньшим 0,9%. Добавлением V, Nb, Та, Ti, Zr добиваются повышения твердости путем осаждения, чрезмерно не ухудшая свариваемость. Титан, цирконий и алюминий могут использоваться для фиксирования азота, присутствующего в стали, что позволяет защитить бор, при этом титан полностью или частично может быть заменен двойным весом Zr. Сера и кальций способствуют улучшению обрабатываемости марки резанием. Содержание алюминия ограничивают значением 0,9%, чтобы избежать забивания желобов во время литья;
- кроме того, содержание алюминия, бора, титана и азота в упомянутом составе, выраженное в тысячных долях %, должно отвечать следующему отношению:
при К=Min(I*; J*)
I*=Max (0; I) и J*=Max(0; J)
I=Min(N; N-0,29(Ti-5)
при соблюдении следующего дополнительного условия:
- если С>0,145 (и предпочтительно >0,140), то Si+Al<0,95 и предпочтительно <0,90, чтобы четко дифференцировать изобретение по отношению к предыдущей заявке ЕР 0725156;
- остальное составляет железо и примеси, образующиеся при варке стали.
Для изготовления заготовки получают сталь в соответствии с настоящим изобретением, отливают ее в виде полуфабриката, которому затем придают форму путем горячего пластического деформирования, например посредством прокатки или ковки. Полученную деталь аустенизируют нагреванием до температуры, превышающей Ас3, но меньшей 1000°С и предпочтительно меньшей 950°С, затем охлаждают до температуры окружающей среды таким образом, чтобы в сердцевине детали скорость охлаждения от 800°С до 500°С превышала критическую бейнитную скорость. Температуру аустенизации ограничивают пределом 1000°С, так как выше этого значения закаливающее действие бора становится слишком слабым.
Вместе с тем, можно также получать заготовки непосредственным охлаждением в нагревательной установке для формования (без аустенизации), и в этом случае, даже если нагревание перед деформированием превышает 1000°С, оставаясь при этом ниже 1300°С, бор сохраняет свое действие.
Для охлаждения заготовки до температуры окружающей среды, начиная от температуры аустенизации, можно проводить закалку, используя все известные способы (на воздухе, в масле, в воде), но при этом скорость охлаждения остается выше критической бейнитной скорости.
После этого, при необходимости, проводят классический отпуск заготовки при температуре, меньшей или равной Ac1, но предпочтительно при этом следует ограничить температуру пределом 300°С или даже отказаться от этого этапа. Действительно, отказ от отпуска может быть, при необходимости, компенсирован явлением самоотпуска. Этому самоотпуску способствует, в частности, скорость охлаждения при низкой температуре (то есть примерно ниже 500°С), предпочтительно имеющая значение в пределах от 0,07°С/с до 5°С/с, еще предпочтительнее - от 0,15°С/с до 2,5°С/с.
Для этого можно применять любые известные способы закаливания при условии возможности их регулирования при необходимости. Так, например, можно применить закалку в воде, если скорость охлаждения замедляют, когда температура заготовки опускается ниже 500°С, что можно осуществить, в частности, извлечением заготовки из воды и завершением закалки на воздухе.
Таким образом, получают заготовку, в частности лист, из пригодной для сварки конструкционной стали со сквозной бейнитной, мартенситной или мартенситно-бейнитной структурой, содержащей от 3 до 20 об.% остаточного аустенита.
Наличие остаточного аустенита является особым преимуществом с точки зрения поведения стали при сварке. Действительно, чтобы ограничить возможность образования трещин при сварке и дополнительно к упомянутому выше снижению закаливаемости ЗТВ, присутствие остаточного аустенита в базовом металле вблизи ЗТВ позволяет зафиксировать часть растворенного водорода, который может быть включен во время операции сварки, поскольку водород, не будучи зафиксированным, может повысить опасность трещинообразования.
В качестве примера изготовили небольшие пробные заготовки в виде слитков из сталей 1 и 2 в соответствии с настоящим изобретением и из сталей А и В из предшествующего уровня техники со следующими составами, в тысячных вес.%, за исключением железа:
| С | Si | В | Mn | Ni | Cr | Mo | W | V | Nb | Ti | Al | N | |
| 1 | 145 | 875 | 3 | 1160 | 180 | 1600 | 170 | 0 | 0 | 0 | 0 | 55 | 7 |
| А | 147 | 310 | 3 | 1140 | 210 | 1610 | 175 | 0 | 0 | 0 | 0 | 52 | 6 |
| 2 | 215 | 740 | 2 | 1120 | 190 | 1550 | 90 | 240 | 55 | 0 | 120 | 10 | 6 |
| В | 212 | 280 | 3 | 1090 | 200 | 1590 | 120 | 190 | 65 | 0 | 95 | 12 | 6 |
После ковки слитков закаливаемость четырех сталей оценивают при помощи дилатометрического анализа. В данном случае рассматривали, например, мартенситную закаливаемость и, следовательно, критическую мартенситную скорость V1 после аустенизации при 900°С в течение 15 минут.
На основании этой скорости V1 выводят максимальные значения толщины листов, которые можно получить, сохраняя по существу сквозную мартенситную структуру, содержащую также, по меньшей мере, 3 об.% остаточного аустенита. Эти значения толщины были определены при закалке на воздухе (А), в масле (Н) и воде (Е).
Наконец, провели оценку свариваемости двух сталей путем вычисления процентного содержания в них эквивалентного углерода по формуле:
Ceq=(%С+%Mn/6+(%Cr+(%Мо+%W/2)+%V)/5+%Ni/15).
Ниже приведены характеристики слитков L1 и L2 в соответствии с настоящим изобретением и слитков LA и LB, взятых для сравнения:
| Слиток | V1 (°С/час) | Макс.толщина (мм) | Ceq (%) | ||
| А | Н | Е | |||
| L1 | 12000 | 6 | 50 | 80 | 0,704 |
| LA | 30000 | 2 | 25 | 50 | 0,708 |
| L2 | 7500 | 9 | 60 | 110 | 0,777 |
| LB | 17000 | 4 | 40 | 70 | 0,781 |
Отмечается, что критические мартенситные скорости слитков в соответствии с настоящим изобретением существенно ниже соответствующих скоростей для слитков из стали из предшествующего уровня техники, следовательно, их закаливаемость существенно улучшилась и в то же время их свариваемость не изменилась.
Улучшение закаливаемости позволяет изготовить детали со структурой, прокаленной насквозь в менее строгих условиях охлаждения, чем в известных технических решениях, и/или при больших значениях максимальной толщины.
Claims (11)
1. Заготовка из пригодной для сварки конструкционной стали, в химический состав которой входят углерод, кремний, алюминий, марганец, никель, хром, молибден, вольфрам, бор, никель, азот и железо, отличающаяся тем, что дополнительно в химический состав стали входят медь и сера, причем содержание указанных компонентов следующее, вес.%: 0,10≤С≤0,22; 0,50≤Si≤1,50; Al≤0,9; 0≤Mn≤3; 0≤Ni≤5; 0≤Cr≤4; 0≤Cu≤1; 0≤Mo+W/2≤1,5; 0,0005≤В≤0,010; N≤0,025, при необходимости, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, в которую входят V, Nb, Та, S и Са с содержанием, меньшим 0,3, и/или из Ti и Zr с содержанием, меньшим или равным 0,5, при этом остальное составляет железо и примеси, образующиеся при плавке стали, при этом значения содержания алюминия, бора, титана и азота, выраженные в тысячных долях %, упомянутого состава дополнительно должны отвечать следующему отношению
при K=Min(I*; J*)
I*=Мах(0; I) и J*=Max(0; J)
I=Min(N; N-0,29(Ti-5))
при этом содержание кремния и алюминия в составе должно дополнительно отвечать следующим условиям:
если С>0,145, то Si+Al<0,95,
и структура которой является бейнитной, мартенситной или мартенситно-бейнитной и дополнительно содержит от 3 до 20 об.% остаточного аустенита.
2. Заготовка из стали по п.1, отличающаяся тем, что химический состав стали дополнительно отвечает следующему отношению:
1,1%Mn+0,7%Ni+0,6%Cr+1,5(%Mo+%W/2)≥1.
3. Заготовка из стали по п.1, отличающаяся тем, что химический состав стали дополнительно отвечает следующему отношению:
1,1%Mn+0,7%Ni+0,6%Cr+1,5(%Mo+%W/2)≥2.
4. Заготовка из стали по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что химический состав стали дополнительно отвечает следующему отношению:
%Cr+3(%Mo+%W/2)≥1,8.
5. Заготовка из стали по п.4, отличающаяся тем, что химический состав стали дополнительно отвечает следующему отношению:
%Cr+3(%Mo+%W/2)≥2,0.
6. Способ изготовления заготовки из пригодной для сварки конструкционной стали, отличающийся тем, что заготовку по любому из пп.1-5 аустенизируют нагреванием до температуры, находящейся в пределах от Ас3 до 1000°С, предпочтительно от Ас3 до 950°С, затем ее охлаждают до температуры, меньшей или равной 200°С таким образом, чтобы в сердцевине заготовки скорость охлаждения от 800 до 500°С превышала или была равной критической бейнитной скорости; при необходимости осуществляют отпуск при температуре, меньшей или равной Ac1.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в сердцевине упомянутой детали скорость охлаждения между 500°С и температурой, меньшей или равной 200°С, находится в пределах от 0,07°С/с до 5°С/с.
8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что осуществляют отпуск при температуре, меньшей 300°С, в течение времени менее 10 ч после охлаждения до температуры, меньшей или равной 200°С.
9. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что после охлаждения до температуры, меньшей или равной 200°С, отпуск не проводят.
10. Способ изготовления заготовки, в частности, листа из пригодной для сварки конструкционной стали, толщина которого составляет от 3 мм до 150 мм, отличающийся тем, что заготовку в виде листа по любому из пп.1-5 подвергают закалке, при этом скорость охлаждения VR в сердцевине листа в пределах от 800°С до 500°С и состав стали выбирают таким образом, чтобы выполнялось условие
1,1%Mn+0,7%Ni+0,6%Cr+1,5(%Mo+%W/2)+logVR≥5,5.
11. Способ изготовления заготовки в виде листа по п.10, отличающийся тем, состав стали выбирают из условия
1,1%Mn+0,7%Ni+0,6%Cr+1,5(%Mo+%W/2)+logVR≥6.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0214422A FR2847273B1 (fr) | 2002-11-19 | 2002-11-19 | Piece d'acier de construction soudable et procede de fabrication |
| FR02/14422 | 2002-11-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005119207A RU2005119207A (ru) | 2006-01-20 |
| RU2321668C2 true RU2321668C2 (ru) | 2008-04-10 |
Family
ID=32187693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005119207/02A RU2321668C2 (ru) | 2002-11-19 | 2003-11-13 | Заготовка из пригодной для сварки конструкционной стали и способ ее изготовления |
Country Status (22)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7754031B2 (ru) |
| EP (1) | EP1563110B1 (ru) |
| JP (1) | JP4535879B2 (ru) |
| KR (1) | KR101051934B1 (ru) |
| CN (1) | CN100396810C (ru) |
| AR (1) | AR042069A1 (ru) |
| AT (1) | ATE368134T1 (ru) |
| AU (1) | AU2003294049B2 (ru) |
| BR (1) | BR0315696B1 (ru) |
| CA (1) | CA2506353C (ru) |
| DE (1) | DE60315182T2 (ru) |
| DK (1) | DK1563110T3 (ru) |
| ES (1) | ES2291728T3 (ru) |
| FR (1) | FR2847273B1 (ru) |
| PE (1) | PE20040485A1 (ru) |
| PL (1) | PL209397B1 (ru) |
| PT (1) | PT1563110E (ru) |
| RU (1) | RU2321668C2 (ru) |
| SI (1) | SI1563110T1 (ru) |
| UA (1) | UA80010C2 (ru) |
| WO (1) | WO2004048631A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA200504149B (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013188100A1 (en) * | 2012-05-25 | 2013-12-19 | Cola Gary M | Microtreatment and microstructure of carbide containing iron-based alloy |
| RU2703085C1 (ru) * | 2015-11-16 | 2019-10-15 | Дойче Эдельштальверке Спешелти Стил Гмбх Унд Ко. Кг | Конструкционная сталь с бейнитной структурой, получаемые из нее кованые детали и способ производства кованой детали |
| RU2721767C2 (ru) * | 2014-11-18 | 2020-05-22 | Зальцгиттер Флахшталь Гмбх | Сверхвысокопрочная, закаливающаяся на воздухе, многофазная сталь, обладающая отличными технологическими характеристиками, и способ получения указанной стали |
| RU2791207C1 (ru) * | 2019-05-28 | 2023-03-06 | Баошан Айрон Энд Стил Ко., Лтд | Сталь, стальной стержень и способ его производства |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006133668A1 (de) * | 2005-06-16 | 2006-12-21 | Georgsmarienhütte Gmbh | Stahl für die herstellung von verschleissteilen für die baumaschinenindustrie |
| EP1832667A1 (fr) * | 2006-03-07 | 2007-09-12 | ARCELOR France | Procédé de fabrication de tôles d'acier à très hautes caractéristiques de résistance, de ductilité et de tenacité, et tôles ainsi produites |
| ES2430839T3 (es) | 2006-09-29 | 2013-11-22 | Ezm Edelstahlzieherei Mark Gmbh | Acero de alta resistencia y usos de un acero de este tipo |
| ES2391312T3 (es) * | 2008-03-10 | 2012-11-23 | Swiss Steel Ag | Producto longitudinal laminado en caliente y procedimiento para su fabricación |
| BRPI0901378A2 (pt) * | 2009-04-03 | 2010-12-21 | Villares Metals Sa | aço bainìtico para moldes |
| FI20115702L (fi) * | 2011-07-01 | 2013-01-02 | Rautaruukki Oyj | Menetelmä suurlujuuksisen rakenneteräksen valmistamiseksi ja suurlujuuksinen rakenneteräs |
| CN102400052B (zh) * | 2011-11-29 | 2013-05-15 | 宁波万冠精密铸造厂 | 窄淬透性齿轮钢的制备方法 |
| CN103469102B (zh) * | 2013-09-30 | 2015-09-30 | 南阳汉冶特钢有限公司 | 一种塔式起重机用钢hg785d及生产方法 |
| CN104060177A (zh) * | 2014-07-01 | 2014-09-24 | 南通志邦新材料科技有限公司 | 一种高韧性弹簧钢 |
| US11384415B2 (en) | 2015-11-16 | 2022-07-12 | Benteler Steel/Tube Gmbh | Steel alloy with high energy absorption capacity and tubular steel product |
| SE543967C2 (en) * | 2020-02-11 | 2021-10-12 | Blykalla Reaktorer Stockholm Ab | A martensitic steel |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4171233A (en) * | 1978-05-22 | 1979-10-16 | Bethlehem Steel Corporation | Lens quality of die steel |
| JPS58136716A (ja) * | 1982-01-28 | 1983-08-13 | Nippon Steel Corp | 加工用強高度低降伏比複合組織熱延鋼板の製造方法 |
| JP2698374B2 (ja) * | 1988-05-26 | 1998-01-19 | 川崎製鉄株式会社 | 高張力ｐｃ鋼棒の製造方法 |
| US4854976A (en) * | 1988-07-13 | 1989-08-08 | China Steel Corporation | Method of producing a multi-phase structured cold rolled high-tensile steel sheet |
| JPH0331443A (ja) * | 1989-06-29 | 1991-02-12 | Aichi Steel Works Ltd | 熱間鍛造用強靭非調質鋼 |
| JPH04297548A (ja) * | 1991-03-27 | 1992-10-21 | Kobe Steel Ltd | 高強度高靭性非調質鋼とその製造方法 |
| JP3003451B2 (ja) * | 1992-03-11 | 2000-01-31 | 日本鋼管株式会社 | 加工性および溶接性に優れた耐摩耗鋼 |
| GB2297094B (en) * | 1995-01-20 | 1998-09-23 | British Steel Plc | Improvements in and relating to Carbide-Free Bainitic Steels |
| FR2729974B1 (fr) * | 1995-01-31 | 1997-02-28 | Creusot Loire | Acier a haute ductilite, procede de fabrication et utilisation |
| US6544354B1 (en) * | 1997-01-29 | 2003-04-08 | Nippon Steel Corporation | High-strength steel sheet highly resistant to dynamic deformation and excellent in workability and process for the production thereof |
| BE1011149A3 (fr) * | 1997-05-12 | 1999-05-04 | Cockerill Rech & Dev | Acier ductile a haute limite elastique et procede de fabrication de cet acier. |
| US6159312A (en) * | 1997-12-19 | 2000-12-12 | Exxonmobil Upstream Research Company | Ultra-high strength triple phase steels with excellent cryogenic temperature toughness |
| JP3749615B2 (ja) * | 1998-03-31 | 2006-03-01 | 新日本製鐵株式会社 | 疲労特性に優れた加工用高強度冷延鋼板およびその製造方法 |
| FR2781506B1 (fr) * | 1998-07-21 | 2000-08-25 | Creusot Loire | Procede et acier pour la fabrication d'une enceinte chaudronnee travaillant en presence d'hydrogene sulfure |
| JP2000355735A (ja) * | 1999-06-15 | 2000-12-26 | Nippon Steel Corp | 材質バラツキの小さい加工性に優れた熱延高強度鋼板とその製造方法 |
| JP3182141B2 (ja) * | 1999-12-22 | 2001-07-03 | 新日本製鐵株式会社 | 溶接性に優れた高強度高延性せん断補強筋用熱間圧延鋼材及びその製造方法 |
| JP4306076B2 (ja) * | 2000-02-02 | 2009-07-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 伸びフランジ性に優れた高延性熱延鋼板およびその製造方法 |
-
2002
- 2002-11-19 FR FR0214422A patent/FR2847273B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-11-13 DK DK03789465T patent/DK1563110T3/da active
- 2003-11-13 AU AU2003294049A patent/AU2003294049B2/en not_active Expired
- 2003-11-13 UA UAA200505983A patent/UA80010C2/uk unknown
- 2003-11-13 PL PL375529A patent/PL209397B1/pl unknown
- 2003-11-13 JP JP2004554597A patent/JP4535879B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2003-11-13 PT PT03789465T patent/PT1563110E/pt unknown
- 2003-11-13 US US10/535,306 patent/US7754031B2/en active Active
- 2003-11-13 SI SI200330933T patent/SI1563110T1/sl unknown
- 2003-11-13 AT AT03789465T patent/ATE368134T1/de active
- 2003-11-13 WO PCT/FR2003/003361 patent/WO2004048631A1/fr active IP Right Grant
- 2003-11-13 EP EP03789465A patent/EP1563110B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2003-11-13 BR BRPI0315696-6B1A patent/BR0315696B1/pt active IP Right Grant
- 2003-11-13 CA CA2506353A patent/CA2506353C/fr not_active Expired - Lifetime
- 2003-11-13 RU RU2005119207/02A patent/RU2321668C2/ru active
- 2003-11-13 ES ES03789465T patent/ES2291728T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2003-11-13 CN CNB2003801036458A patent/CN100396810C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2003-11-13 DE DE60315182T patent/DE60315182T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-11-13 KR KR1020057009040A patent/KR101051934B1/ko active IP Right Grant
- 2003-11-18 AR ARP030104255A patent/AR042069A1/es not_active Application Discontinuation
- 2003-11-18 PE PE2003001168A patent/PE20040485A1/es not_active Application Discontinuation
-
2005
- 2005-05-23 ZA ZA2005/04149A patent/ZA200504149B/en unknown
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013188100A1 (en) * | 2012-05-25 | 2013-12-19 | Cola Gary M | Microtreatment and microstructure of carbide containing iron-based alloy |
| CN104641006A (zh) * | 2012-05-25 | 2015-05-20 | 加里·M·科拉 | 含碳化物的铁基合金的微处理和微结构 |
| CN104641006B (zh) * | 2012-05-25 | 2018-02-13 | 加里·M·科拉 | 含碳化物的铁基合金的微处理和微结构 |
| RU2721767C2 (ru) * | 2014-11-18 | 2020-05-22 | Зальцгиттер Флахшталь Гмбх | Сверхвысокопрочная, закаливающаяся на воздухе, многофазная сталь, обладающая отличными технологическими характеристиками, и способ получения указанной стали |
| RU2703085C1 (ru) * | 2015-11-16 | 2019-10-15 | Дойче Эдельштальверке Спешелти Стил Гмбх Унд Ко. Кг | Конструкционная сталь с бейнитной структурой, получаемые из нее кованые детали и способ производства кованой детали |
| RU2791207C1 (ru) * | 2019-05-28 | 2023-03-06 | Баошан Айрон Энд Стил Ко., Лтд | Сталь, стальной стержень и способ его производства |
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11279994B2 (en) | Weldable component of structural steel and method of manufacture | |
| RU2321668C2 (ru) | Заготовка из пригодной для сварки конструкционной стали и способ ее изготовления | |
| CN108474049B (zh) | 具有贝氏体组织结构的优质结构钢，由其生产的锻造件和锻造件的生产方法 | |
| US6454881B1 (en) | Non-refined steel being reduced in anisotropy of material and excellent in strength, toughness and machinability | |
| US5648044A (en) | Graphite steel for machine structural use exhibiting excellent free cutting characteristic, cold forging characteristic and post-hardening/tempering fatigue resistance | |
| RU2691809C1 (ru) | Способ производства толстолистового высокопрочного износостойкого проката (варианты) | |
| CN113692456B (zh) | 剪切加工性优异的超高强度钢板及其制造方法 | |
| CN112877591A (zh) | 一种高强韧五金工具及链条用钢及其制造方法 | |
| JP3896365B2 (ja) | 高強度鍛造用鋼およびこれを用いた大型クランク軸 | |
| JP3900690B2 (ja) | 時効硬化型高強度ベイナイト鋼およびその製造方法 | |
| JPH09111401A (ja) | 被削性および耐焼割れ性に優れた機械構造用鋼材およびその製造方法 | |
| JPH07116550B2 (ja) | 低合金高速度工具鋼およびその製造方法 | |
| JPH09291344A (ja) | 低硬度マルテンサイト系ステンレス鋼 | |
| JPH06240353A (ja) | 溶接性と低温靱性に優れた７８０ＭＰａ級高張力鋼の製造方法 | |
| JP4306887B2 (ja) | 局部延性及び熱処理後の靭性に優れた低合金鋼熱延鋼板及びその製造方法 | |
| JPH0797656A (ja) | 冷間鍛造用鋼 | |
| JPH0987801A (ja) | 被削性および耐焼割れ性に優れた機械構造用鋼材およびその製造方法 | |
| JPH03111541A (ja) | 高硬度高靭性低合金高速度工具鋼 | |
| JPH0657331A (ja) | 厚肉高張力鋼板の製造方法 | |
| JP2000234148A (ja) | 高サイクル疲労寿命および被削性に優れた冷間工具鋼 | |
| JPH06158220A (ja) | 被削性の優れた高強度調質品 | |
| JPH0931538A (ja) | 溶接性に優れた調質型高張力鋼の製造方法 | |
| JPH05195140A (ja) | 非調質高強度鋼 |