Нержавеющая сталь

СОЮЗ СОВЕТСКИ ЦИАЛИСТИЧЕСН СПУБЛИН 22 С 38/2 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОБР ПИСА РСИОМУ С но" тан, алюминшении компоУглеродР 46 Ю.З. БКлюев, Б ба скин,А. Пшенич Кремний,35-0,80 20-14,0 125-0,45 н ит 8,8) 929,194 ВанадийАлюминий зо ит ЕЮЩАЯ СТАЛ лерод, ван ч а ю щ а овьваения п она дополймарганец со дий, я с я рочностель- . ел а ю ван ти(71) Институт проблемАН Украинской ССР,(54) (57) 1. НЕРЖдержащая железо,азот, хром, о т лтем, что, с цельюти и пластичностино содержит кремн ИДЕТЕ ЛЬСТВ Ю, ДНЮЮТ при следукщем тов, мас,В:0,35-0,72 0,30-0,50 0,005-0,030,05-0.,150,005-0,10Остальное 2 Сталь по п.1, о т ла я с я тем, что отнсшея к азоту равно 2,5-3,0,0,35-0,72 УглеродКремнийМарганецХромВанадийАлюминийАзотТитан 0,30-0,50 0,35-0,80 12,0-14,0 0,125-0,45 40 0,005-0,03 0,050-0,15 0,005-0,1 65 Изобретение относится к металлургии, в частности к нержавеющим сталям, и предназначено для изготовления деталей, работающих при повышенных нагрузках и в относительно сильных агрессивных средах, например деталей химических насосов и режущих инструментовИзвестна хромистая нержавеющая сталь Х 1 3 11Недостатком стали является низкая 10 прочностная характеристика.Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является нержавеющая сталь, содержащая, мас.: 15Углерод 0,2-2Азот -О, 05-0,35 Ванадий до 420Хром 3,5-20Железо Остальное 21,Недостатком стали является развитая структурная неоднороднбсть грубые выделения карбидов хрома и 25 ванадия по границам первичного зерна, что определяет недостаточные пластические и прочностные свойства, неудовлетворительную шлифуемость.Цель изобретения - повышение проч 30 ности и пластичности стали.Поставленная цель достигается тем, что нержавеющая сталь, содержащая железо, углерод, ванадий, азот, хром, дополнительно содержит кремний, мар ганец, титан, алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.: Железо Остальное 50Отношение ванадия к азоту в стали составляет 2,5-3,0.Азот, как поверхностно-активный и концентрационно-уплотняющий элемент, значительно тормозит рост твердой фазы при кристаллизации металла. При этом реализуется большое число зародышей кристаллизации, развитие получает объемная кристаллизация. Сокращается зона столбчатых дендритов, б 0 уменьшаются размеры дендритов и повышается.плотность дендритной струк- туры". В свою очередь это приводит к повышению химической и Физической однородностиметалла: уменьшению степени дендритной ликвации, умень.шению размеров и раэориентировоксоставляющих первичной структуры,повышению дисперсности и однородности вторичных структур,Указанные факторы обеспечиваютповышение пластичности стали иуменьшение карбидной неоднородности.Азот с ванадием образует нитридную фазу. Термообработкой достигаются заданные дисперсность и распределение нитридов ванадия, чтоповышает прочность.При избытке ванадия свыше стехиометрического соотношения к азотукроме нитридной фазы при охлажденииотливки образуются дополнительно карбиды и карбонитриды ванадия размерами более 10 мкм. Эти соединенияне растворяются в матрице вплоть до1300 оС и являются концентратораминапряжений, что понижает пластичность, ударную вязкость и шлифуемость стали. Для предотвращения образования карбидов в стали регламентировано соотношение ванадия к азоту, которое обеспечивает избытоказота по отношению к ванадию. Привеличине соотношения ванадия к азоту меньше 2,5 возможна газовая пористость в отливке и снижение прочности металла, при соотношении более3,0 происходит образование карбидовванадия и снижение пластичности иударной вязкости стали,Кремний и марганец являются в основном раскисляющими добавками, Присодержании кремния и марганца менее0,3 и 0,35 соответственно, металлплохо раскислен; при содержании кремния и марганца более 0,5 и 0,8, соответственно, происходит нарушениефазового бостава стали и снижениемеханических свойств.Алюминий также является раскисляющей добавкой. При его содержаниименее 0,05 металл недораскислен,а при содержании более 0,03 образуются нитриды алюминия, располагающиеся преимущественно в междендритных и межосных участках, происходитрезкое падение ударной вязкости стали. Титан образует нитриды в расплаве стали. Нитриды титана, являясь эффективными подложками кристаллизации и препятствиями для миграции высокоугловых границ в остывающем металле отливки, снижают степень физико-химической неоднородности стали. При содержании титана менее 0,005 модифицирующий эффект отсут ствует, а при содержании титана более 0,10 происходит коагуляция нитридов,.ухудшение механических и технологических свойств стали,се Содержание элементов, вес Ге Сг А 1 5 Мп Т. 0 05 12 0 0 005 0 125 0 050 2 5 Остальное1 0,35 0,.3 0,8 2 0,72 0,5 0,35 30,65 0,4 0,5 0,10. 14,0 0,03 0,45. 0,150 3,0 0,0713,1 0,02 0,15 0,055 2,7 0;002 10,9 0,003 0,09 0,025 3,6 4 0,55 0,2 0,95 0,25 0,15 15,1 0,04 0,55 0,180 3,1 5 0,80 0,6 0,9 0,15 6,0 12,5 б 0,67 жиму; отжиг при калка от 1150 о С при 650 С.Таблица 950 С, заи отпуск б 69кг/мм кг/мм Ок кгс/см 2Рпп НВ 1 116,5 1062 117 107,5 12,3 369 29,2 34,0 10,6 370 108 11,8 364 7, б 301 4,5 352 30,5 3 1184 95 5 101 ,б 102 84,3 22,1 13,2 89 6,1 346 19,7 93,0 ВНИИПИ Заказ 9976/29 Тираж 627 Подписное4 Филиал ППП "Патент , г,ужгород,ул.Проектная,Химический состав сталей представлен в табл, 1,Были выплавлены плавки предлагаемой сталй, а также плавки стали,выходящими из предлагаемых пределов(6 табл. 1),Механические свойства сталейприведены в табл. 2,Как видно из табл. 2 сталь с химическим составом в предлагаемых определах (1-3) по сравнению с иэвестной сталью (6) и со сталями с химическими составами, выходящими из заявляемых пределов, обладает болеевысокими прочностными (на 14 1516 кг/мм) и пластическими (8 на50-70 и пк почти на 100) свойствами,Образцы для определения механических свойств вырезаются иэ клиньев и термообрабатываются по ре Металлографический анализ показал, что предлагаемая сталь не имее; грубых строчечных выделений карбидов хрома и крупных карбидов ванадия, характерных для известной стали.Повышение прочности и пластичности стали, уменьшение карбидной неоднородности позволяет повысить надежность и долговечность иэделий на .40-50 и уменьшить на 15-30 их металлоемкость. Ожидаемый экономический эффектиспользования предлагаемой сталипри производстве деталей химическихнасосов составит 991,2 тыс. руб.в год.