Ферритная сталь

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 771179(23) Приоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Н,П,Талов, Е.А.Ульянин, С.А.Голованенко, Э.Т.Шаповалов,АИ.Бурдо, П,М;Гаврилин, К,А.Вернер, Б.С.Жуковский,А.П.Шлямнев, О.А.Лабунович, Б.Г.Вайнштейн, А.Ш.Гиндини Л.И.Сенюшкин Центральный ордена Трудового Красного Знаменинаучно-исследовательский институт чернойметаллургии им. И.П.Бардина(54) ФЕРРИТНАЧ СТАЛЬ Изобретение относится к металлургии, в частности к ферритным хромистым сталям, предназначенным для использования в качестве коррозионностойкого материала в средах средней и повышенной агрессивности (пищевая, химическая, нефтехимическая, азотная промышленности и др.), в том числе для сварных труб и сварных конструкций. Известна ферритная сталь, содержащая, вес,%:Углерод До 0,2Марганец До 1,2 Кремний До 1,0 Хром 10 у 0-25,0 Цирконий О, 01-0, 50 Железо Остальное 111 Известная сталь легирована одним стабилизирующим карбидообразующим элементом цирконием (0,01-0,50). Однако количество циркония в известной стали недостаточно для полного устранения склонности высокохромистой ферритной стали к охрупчиванию в сварных соединениях. Это подтверждается низкой пластичностью сварных соединений известной стали без отжига после сварки ( д 5,9%), выплавленной и прокатанной на лист толщиной2 мм.Целью изобретения является повышение пластичности сварного соединения,Цель достигается тем, что предлагаемая Ферритная сталь дополнительно содержит алюминий, ванадий и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес.В:Углерод 0,01-0,06Хром 17,5-29,0Кремний 0,3-1,5Марганец 0,1-3,515 Цирконий 0,51-1,50Алюминий 0,03-1,20Ванадий 0,005-1,5Редкоземельныеметаллы 0,001-0,1020 Железо ОстальноеСталь может содержать примеси,вес.Ъ: никель до 0,5; медь до. 0,3;азот до 0,05; сера до 0,025; фосфордо 0,035.Ограничение углерода в стали науровне 0,06 с одной стороны позволя"ет значительно уменьшить склонностьстали к охрупчиванию в сварных со"единениях, а с другой стороны, обес 30 печивает возможность выплавки в обычТ а б л и ц а 1 Сталь 9 1 0,010 0,85 0,25 20,3 0,51 1,20 0,005 0,001 0,010 0,021 0,050 0,10 0,050 2 0,041 0,43 0,75 17,5 0,90 0,75 0,03 0,005 0,018 0,015 0,180 0,25 0,005 3 0,060 0,90. 0,55 29,0 1,50 0,03 001 0,01 0,012 0,010 0,080 0,20 0,040 4 0,038 1,50 0,6 17,5 0,53 0,15 1,50 0,01 0,015 0,020 0,50 0,30 0,027 5 0,060 0,30 0,8 21,70,80 0,80 0,82 0,01 0,013 0,023 0,008 0,18 0,035 6 0,10 0,58 1,85 19,0 0,82 0,75, 0,005 0,01 0,011 0,016 0,25 0,05 0,030 ных открытых электрических плавильных печах с применением низкоуглеродистого феррохрома. Нижний предел по углероду (0,01) ограничен как предел возможности в рамках этого способа выплавки или применения других доступных для серийного производ ,ства способов выплавки.Нижний предел содержания по хромму (17,5) установлен из условий обеспечения коррозионной стойкости в промышленных средах средней и по О нышенной агрессивности. Ограничение по верхнему пределу хрома (29,0) связано с тем, что при больших содержаниях хрома и содержании углерода 0,06 не удается устранить склон-ность стали к охрупчинанию в сварных соединениях даже при полном использовании всего указанного комплекса стабилизирующих и модифицирующих добавок (Яг, Ч РЗМ). Нижние пределы 20 стабилизирующих добавок (2 г Ч, РЗМ) соответствуют минимальным концентрациям, которые дают заметный эффект в стабилизации стали против охрупчивания н сварных соединениях; верхние пределы этих добавок соответствуют концентрациям, которые дают максимальный эффект стабилизации. При более высоких концентрациях эти добавки начинают сами способствовать охрупчинанию стали, 30Нижний предел содержания кремния (0,3) соответствует минимальному количеству кремния, необходимому для раскисления при выплавке стали; верхний предел ограничен 1,5 из условий 35 его полезного присутствия в стали как легирующего элемента для повышения жаростойкости и коррозионной стойкости н некоторых средах, Более высокое содержание кремния способствует охруп чиванию стали и поэтому нежелательно.Нижний предел по содержанию марганца (01) связан также с раскисляющим его действием при выплавке, а верхнийпредел (3,5) соответствует его полезной концентрации как легирующегоэлемента, способствующего повышениюпределов растворимости углерода и азота в твердом растворе (феррите),составляющем основу стали, что способствует уменьшению склонности ферритной стали к охрупчиванию, Болеевысокое содержание марганца вредно,так как вызывает охрупчивание сталикак за счет выделения второй фазы пограницам зерен, так и эа счет увеличения склонности стали к выделениюхрупкой составляющей - О-фазы.Пределы содержания.по алюминию(0,03-1,20) соответствуют его оптимальному содержанию в ферритной стали как легирующего элемента, связывающего примеси газов (кислорода иазата) в устойчивые соединения (оксиды и нитриды) и способствующеготем самым рафинированию твердогораствора от их вредного влияния,приводящего к охрупчиванию стали всварных соединениях. Присутствие алюминия в этой стали свыше 1,20 приводит к загрязнению стали неметаллическими включениями за счет вторичного окисления стали при ее разливке.Сталь ныплавляется в обычных электрических плавильных печах с применением низкоуглеродистого феррохрома иизготанлинается методом горячей ихолодной прокатки в виде листа и ленты, а также сварных труб и другихизделий по обычной технологии.В табл. 1 даны химические составыопытных плавок предлагаемой стали сразличным содержанием циркония, алюминия, ванадия и РЗМ (сталь Р 1-12),а также известной стали (сталь 9 13),которые были выполнены и прокатанына ленту толщиной 2 мм.В табл, 2 приведены механическиесвойства основного металла после отжига и сварных образцов с продольнымшвом без отжига после сварки опытныхплавок предлагаемой и известнойсталей.Из данных табл, 2 следует, чтопластичность сварного соединения предлагаемой стали в 2-3 раза выше пластичности сварного соединения известной стали. Сталь устойчива противМКК по ГОСТ 6032-75,771179 Продолжение табл. 1 Химический состав вес.ЪС 81 Мп Сг 2 г А 1 Ч РЗМ Я Стал9 Р 01 Сц Н 7 0,030 0,65 0,58 18,5 0,61 0,90 0,5 0,01 0,020 0,020 0,015 0,12 0,025,0,050 8 Ок 045 1 г 11 Зг 5 22 к 5 1 к 00 003 Ок 05 9 0,037 0,72 0,32 19,3 0,74 1,05 0,01 0,10 О,025 0,018 0,25 0,21 0,05 0,008 0,015 0,38 0,15 0,014 11 0,060 0,56 2,0 29,0 0,90 1,20 0,30 0,05 0,013 0,013 0,30 0,11 0,050 12 0,045 0,75 0,40 17,5 1,10 0,03 0,10 Ок 10 Ою 022 Ок 016 Ос 08 Ок 10 Оф 021 Й 2 ОЙЯ 2 а 7 ддд 13 0 08 0 70 0 5 21 3 0 50 Т а б л и ц а 2 Механические свойства Сталь 9на сварных образцах с продольным швом без отжига основного металла после отжигаа,кгс/мм д- В зота б йьсткгс/мм кгс/мм В 1 45,3 26,4 39,6 25,4 80 63 53,0 21,3 83 2 47,8 25,0 44,3 60 53,5 83 18,7 3 50,1 28,0 35,6 66 56,7 18,1 83 4 45,8 27,1 40,0 66 57,0 83 19,0 5 51,2 28,2 42,1 68 58,0 19,5 83 б 47,3 27,3 41,7 63 55,5 82 21,0 7 46,0 25,5 43 у 5 63 57,6 8 48,0 28,0 39,3 66 56,0 9 47,3 27,0 42,5 63 53,5 10 47,3 28,2 42,1 63 55,0 11 51,0 30,5 37,4 68 57,0 12 49,5 26,0 43,3 63 56,5 13 ф 53,0 31,7 34,7 73 51,3 80 22,7 77 24,0 20,5 80,24,7 75 73 21,55,9 77 Трещины в сварном шве. следующем соотношении компонентов,вес,В: Формула изобретения Ферритная сталь, содержащая углерод, хром, кремний, марганец, цирко ний и железо, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения пластичности сварного соединения,она дополнительно содержит алюминий, ва- надий, редкоземельные металлы при 65 УглеродХромКремниЯМарганецЦирконийАлюминий 0,01-0,0617,5-29,00,3-1,50,1-3,5Ок 51-1,500,03-1,20 10 0,015 0,50 0,1 20,1 0,51 0,80 0,50 0,001 0,009.0,021 0,010 0,01 0,050.,Редактор Н.Корченко Техред Н, Ковалева Корректор И.Мускат ВВЕЕ Е тет ютеещеь ввв юе, Эаказ бб 31/37 Тираж 694 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП фПатент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ВанадийРедкоземельныеметаллыЖелезо Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ Ю 1298292,кл, 40 В 39/11, 1969.