Сталь

(19) 51)5 С 22 С 38 Н й институт ме. Упшинский, ко, В,И, Боев к металлургии, ойкой стали, и ется сталь 12 Х 2глерод 0,09-0,14ц н.б, 0,8; хромитан 0,25 - 0,50; а0,025; фосФор нь имеет высокь при работе в Н 5 Т, содержаща кремний н.б, О,20,0-22,0; никел люминий н,б. 0,0ойкос ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относитсяв частности к коррозионно-с Изобретение относится к металлургии и машиностроению и может быть использовано при получении коррозионно-стойких материалов, подвергаемых воздействию высокоагрессивных сред при 300-550 С взамен ранее применяемых нержавеющих сталей типа 12 Х 13, 12 Х 18 Н 10 Т.Известна сталь мартенситного класса, хорошо обрабатываемая резанием и имеющая высокую твердость при температурах эксплуатации 300 - 500 С, содержащая, вес,0; углерод 0,06-0,18; кремний 0,60; марганец 1,0; хром 11,0-14,0; никель 3,5 - 5,0; молибден 0,35 - 0,85; ванадий 0,10,Известна сталь аустенитного класса, имеющая высокую коррозионную стойкость, содержащая, вес,0, углерод 0,01 - 0,15; кремний 2,5 - 6,0 марганец 0,01 - 3,0; никель 18,0-25,0; хром 16,0-25,0; титан 0,05-1,0; цирконий 0,05-1,0; селен 0,003-1 и (или) лантян 0,003 - 1,Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретеможет быть использовано в иэделиях, подвергаемых воздействию высокоагрессивных сред при 300-550 С, С целью повышения коррозионной стойкости, обрабатываемости и эксплуатационной стойкости сталь дополнительно содержит молибден, кальций, азот при следующем соотношении компонентов, мас.%; углерод 0,02 - 0,05; кремний 0,2 - 0,8; марганец 0,2- 0,8; хром 17,0 - 19,0: никель 5,5 - 6,5; молибден 1,5 - 2,2; кальций 0,005 - 0; азот 0,03-0,3; алюминий 0,01-0,08; железо остальное, при этом отношение марганец-кальций100, сумма 20 азот)+никель)=7,0 - 11,5. 1 табл,средах,Недостатки известной стали - неудовлетворительная обрабатываемость, особенно при сверлении и прокалывании отверстий малых сечений и сложной койфигурации из-за скоплений нитридов и карбонитридов титана, и недостаточная коррозионная стойкость при работе в высокоагрессивных средах при 300-500 С.Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости, обрабатываемости и эксплуатационной стойкости.Указанная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, железо, алюминий, дополнительно содержит молибден, кальций,азот при следующем соотношении компонентов, мас.0 : углерод 0,02-0,05; кремний0,2 - 0,8; марганец 0,2 - 0,8; хром 17,0-19,0;никель 5,5 - 6,5; алюминий 0,01 - 0,08; молибден 1,5-2,2; кальций 0,005-0,1; азот 0,030,30; железо остальное, При этомотношение марганец/кальций100, сумма20 азот+никель= 7,0-11,5,В предлагаемой стали по сравнению состалью-прототипом понижено содержаниеуглерода. Углерод в пределах 0,02 - 0,050 устраняет склонность стали к межкристаллитной коррозии и обеспечивает хорошуюобрабатываемость стали.При увеличении содержания углеродаболее 0,050 возрастает количество карбидной,фазы, что приводит к ухудшению обрабатываемости. Понижение содержанияуглерода менее 0,020 нежелательно, таккэк не обеспечивается требуемый уровеньмеханических свойств,При уменьшении содержанияуглерода,являющегося аустенитообразующим элементом, фазовый состав предлагаемой стали приближается к чисто ферритнойструктуре, что нежелательно, так как появляется склонность к охрупчиванию, ростузерна. Поэтому содержание хрома, как фер ритообразующего элемента, понижено до17,0-19,0%, а никеля как аустенитообразующего элемента, повышено по сравнениюсо сталью-прототипом до 5,5 - 6,500, чтобыобеспечить структуру аустенитно-ферритной стали, При этом достигается высокийуровень коррозионных свойств и эксплуатационная стойкость. изделий.При повышении никеля 6,50 сталь переходит в.аустенитный класс, в результатечего падает твердость, При понижении содержания хрома менее 17 резко падаеткоррозионная стойкость предлагаемой стали,Присутствие в нержавеющих сталях титана, вводимого для повышения коррозионной стойкости, приводит к образованиюскоплений нитридов, оксинитридов и карбонитридов титана, что значительно снижаетобрабатываемость стали,При введении вместо титана молибдена, как элемента, повышающего коррозионную стойкость, углерод связывается встабильные карбиды на основе молибдена.При этом образуются нежелательные скопления нитридов, так как молибден не является нитридообразующим элементом.Молибден упрочняет ферритную составляащую.При увеличении молибдена более 2,2%в структуре горячекатаной стали при температурах конца горячей деформации образуется о -фаза, которая ухудшает технологическую пластичность вследствие охрупчивания стали, При содержании молибденаменее 1,50 не достигается необходимая5 коррозионная стойкость,Содержание молибдена в пределах 1,52,2 обеспечивает высокую коррозионнуюстойкость, благоприятный фазовый состав сточки зрения как технологической пластич 10 ности, так и получения достаточно высокойтвердости, что повышает эксплуатационнуюстойкость изделий, Так как при замене титана на молибден в составе стали отсутствуютнитридообразующие элементы, азот, в виде.15 атомов внедрения находится в твердом растворе, не образуя неблагоприятные с точкизрения обрабатываемости фазы. Содержание азота в пределах 0,03-0,3 обеспечивает высокую эксплуатационную стойкость20 изделий.При введении азота более 0,30 при выплавке с 1 али образуются газовые пузыри,При содержании азота менее 0,030 не достигается эффект упрочнения твердого рас 25 твора, необходимый для, обеспечениявысокой поверхностной твердости.Кальций, как поверхностно-активныйэлемент, приводит к равномерному распределению карбидов, неметаллических вклю 30 чений, улучшая их форму и очищая границызерен. Кальций обволакивает неметаллические включения, образуя на поверхностиплотную пленку, которая улучшает обрабатываемость стали,35 При содержании кальция менее. 0,0050 образуются хрупкие включения окислов наоснове алюминия остроугольной формы,резко ухудшающие обрабатываемость,Содержание кальция более 0,10 неце 40 лесообразно из-за ограниченного пределарастворимости и возможности выделенияизбыточных фаз эвтектического типа.При соотношении марганцак вводимому кальцию, равным или меньшим 100, на 45 блюдается оптимальное сочетание хорошейобрабатываемости стали и высокой коррозионной стойкости, Образующиеся сульфиды РеЯ - МпЯ, понижающие коррозионнуюстойкость, хорошо удаляются из расплава,50 так как Са, глобуляризуя включения, повышаетдесульфурирующую способность марганца, При этом вокруг небольшогоколичества сульфидов МпЯ - ЕеЯ глобуляр-.ной формы, выделившихся при затвердева 55 нии, увеличивается содержание Сг и Мо всегрегациях.сульфидов и сохраняется высокая коррозионная стойкость,При соотношении Мп/Са 100 образуется большое количество пленочных включений сульфидов РеЯ - МпЯ, ухудшающих1747533 Бракдетаэлей лриобрв"ботке,Ф Хнннческнй состав, 2 Спосо Иэносфсеэи,нг Тее р"достьдета"лей,йо Утсненне об. раэцов, нКн Стой- кость 11 лСа208+1114 Ге С, ББ ПБ По Св П А 1 Ст деталей,0,6 0,7 0,18 0,17 0,2 0,2 0,5 0,7 0,8 0,8 0,85 0,87 0,3 0,7 0,4 0,5 0,04 0,005 0;01 0,05 0,08 0,09 0,05 0,03 49 22 9 4 7 25 5 189 100 190 150 200 180 260 220 240 190 230 120 220 190 220 200 Прототип 0,12 Предлага" 0,017 внии 0,020,03 0,05 0,06 0,02 0,03 21,6516,517,018,619,019,5518,5СВ,9 4,95 5,0 5,5 5,7 6,5 7,0 6,4 5,5 0,43 0,085 3,234 0,055 1,549 0,049 1,207 0,026 0859 0,035 1,139 О 060 1745 0,039 0,905 0,040 0,870 Остальное н 5,4 6,1 7,В 12,5 13,6 7,0 11,5 4,24087в5,81005 13 1,004 0,02 1,50,005 0,03 1,90;008 0,08 2,2 0,1 0,3 2,27 015 О 33 1,5 0,007 0,03 1,7 0,1 0,3н нн Ф ФСоставитель Л.СуязоваТехред М,Моргентал Корректор Т.Палий Редактор М.Бандуоа.Заказ 2475 ТиражПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, 1 К, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 5 6коррозионную стойкость и обрабатывае- раметрах: обработка в расплаве нитрита намость стали, трия при 470 ОС 3 ч; обработка в кипящсйСоблюдение соотношения 20 Я+К= воде 2 ч; обработка в концентрированной= 7,0 - 11,5 при введении в сталь азота позво-ортофосфорной кислоте при 20 С 20 мин;ляет обеспечить благоприятный фазовый 5 обработка в кипящей вГде 2 ч; повторноесостав предлагаемой стали, сохраняя высо- кипячение в свежей порции воды 2 ч.кую коррозионную и эксплуатационную Испытания на обрабатываемость простойкость," водили по потере массы фрезы при обработПри соотношении 11,5 фазовый состав ке одной детали.изменяется в сторону аустенитной структу Результаты испытаний приведены вры, твердость падает, При соотношении таблице.7,0 структура стали приближается к фер- Как видно из представленных результа-.ритной, в результате чего появляется склон- тов, отбраковка деталей при их изготовленость к охрупчиванию при температурах нии снизилась на 450 по сравнению соэксплуатации 450 - 500 С, 15 сталью-прототипом, а стойкость деталейП р и м е р, Выплавку исходной заготов-. при эксплуатации повысилась в 2,2 раза,ки стали предлагаемого состава и стали- Окидаемый экочомический эффект отпрототипа производили в индукционной использования стали в производстве состапечи ИСТ,16, Азот вводили в металл путем вит 120 руб. на 1 т стали,присадки в печь перед выпуском азотиро Ф о р м у л а и з о б р е т е н и яванного феррохрома. При выпуске металла Сталь, содержащая углерод, кремний,в ковш давали ЯСа, Сталь разливали в из- . марганец, хром, никель, алюминий, железо,ложницы сечеййемф 90 мм, Электрошлако-о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью, вый переплав осуществляли на печи типа повышения коррозионной стойкости, обЭШП,25 в кристаллизатор сечениемф 200 25 рабатываемости и эксплуатационноймм на смеси флюсов АНФи АНв стойкости, она дополнительно содержитравном соотношении. Ток. переплава 2,5- молибден, кальций, азот при следующем со 3,0 кА, напряжение 45-48 В. отношении компонентов, мас.оо;Вариайты составов стали приведены в Углерод 0,02-0,05таблице. 30 Кремний 0,2-0,8Полученные слитки ковали при 1200 С Марганец 0,2-0,8на прессе АКПдоф 180 мм с последую- Хром 17,0-19,0буцим охлаждением на воздухе, Из поковок . Никель5,5 - 6,5изготавливали фильерыф 160 мм и капилля- Алюминий 0,01 - 0,08рами ф 0,25 мм, которые испытывали в про " Молибден 1,5 - 2,2мышленных условиях при производстве Кальций 0,005 - 0,1синтетического волокна.Азот 0,03 - 0,30Коррозионную стойкость. оценивали по Железо Остальноеутонению образцов после 15 циклов обра- при этом отношение марганец/кальцийботки при следующих технологических па100, сумма 20 азот+никель=7,0 - 11,5,