ZIP архив

Текст

(22) 31.01,90 к обл 3 Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(21) 4800439/02 (46) 10.02.96 Бюл.4 (72) Соболев Ю.В., Масленок Б.А., Лебедев В.В., Козлов А.Ф., Повышев И.А, (71) Производственное объединение Ижорский завод (56) Каталог Химические составы сталей и сплавов; Электрометаллургический завод Электросталь им. И.Ф. Тевосяна, Сталь ЭП 882", 1981.(54) СТАЛЬ (57) Изобретение относится асти металлургии, в частности к легированной стали с особыми физическими свойствами, и предназначено для использования в энергетическом и судовом машиностроении при производстве высоконадежных электромагнитных приводов современных исполнительных механизмов и элементов теплообменного оборудования, Цель изобретения - повышение стабильности магнит 19) 80 (11) 1665711 (1 З) А 1(51) 6 С 22 С 38/6 ных свойств, сопротивления хрупкому разрушению стали. Сталь дополнительно содержит сурьму при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,005 - 0,015, кремний 0,05 - 0,30, марганец 0,1 - 0,5, хром 16,5 - 18,5, молибдсн О 1,5 - 2,5, ниобий 0,25 - 0,50, цсрий 0,008 р0,05, азот 0,005 - 0,015, сурьма 0,001 0,010, сера 0,005 - 0,020, фосфор 0,005 0,015, железо - остальное, при выполнении следующих условий: суммарное содержание углерода и азота не должно превышать 0,025; отношение ниобия к суммарному содержанию углерода и азота должно быть не менее 15; суммарное содержание фосфора и сурьмы не должно превышать 0,02.Применение стали обеспечит повышсние эксплуатационной надежности и ресурса работы создаваемого энергетического оборудования. 2 табл.Изобретение относится к металлургииконструкционных сталей и сплавов, содержащих в качестве основы железо и хром, а такжедругие легирующие элементы, и может бытьиспользовано в судовом и энергетическоммашиностроении при производстве высоконадежных электромэгнитных приводов современных исполнительных механизмов итеплообменного оборудования.Известны металлические материалы,применяемые Ъ указанных областях техники(например, стали и сплавы марок ЭП 638, ЭП882 и ЧС 72), Однако эти материалы имеютнедостаточно высокий уровень основных физико-механических и служебных свойств, что 15не обеспечивает требуемой эксплуатационной надежности и срока службы разрабатываемого энергетического оборудования.Наиболее близкой к предлагаемой композиции по назначению и составу компонентов является высокохромистая ферритнаясталь марки ЭП 882, содержащая, мас,:Углерод 0,015Кремний 0,30Марганец 0,50Хром 16,5-18,5Никель 0,30Молибден 1,5-2,0Ниобий 0,3-0,5Алюминий 1020 30Медь 0,15Церий 0,05Азот 0,015Сера 0,02Фосфор О,01535Железо ОстальноеЭта сталь предназначена для применения в химической и нефтеперерабатывающей.промышленности, а также может бытьрекомендована для изготовления теплообменного оборудования энергетических установок, Однако этот материал не обладаеттребуемым уровнем конструктивной прочности и характеризуется нестабильностьюмагнитных свойств в процессе длительнойэксплуатации.Целью изобретения является повышение стабильности магнитных свойств и сопротивления стали хрупкому разрушению.Поставленная цель достигается применением системы рационального легирования, в частности изменением соотношенияосновных легирующих и примесных элементов, а также введением в состав стали микродобавок сурьмы,Предлагаемая сталь содержит. мас,:Углерод 0,005-0,015Кремний 0,05-0,30Марганец 0,1-0,5 Хром 16,5-18,5 Молибден 1,5-2,5 Ниобий 0,25-0,50 Церий 0,008-0,05 Азот 0,005-0,015 Сурьма 0,001-0,010 Сера 0,005-0,020 фосфор 0,005-0,015 Железо Остальное Соотношение указанных легирующих элементов выбрано таким, чтобы сталь после соответствующей термической обработки обеспечивала требуемые уровень и стабильность основных физико-механических и служебных свойств, определяющих эксплуатационную надежность и работоспособность энергетического оборудования.Введение в предлагаемую композицию микролегирующих добавок сурьмы в указанном соотношении с другими элементами улучшает ее структурную стабильность в процессе длительной эксплуатации и повышает пластичность и вязкость хромистого феррита, При этом меняется механизм пластической деформации. Фрактографический анализ поверхности зоны разрушения, проведенный на растровом электронном микроскопе методом сканирования, свидетельствует о значительном увеличении в изломе вязкой составляющей, являющейся важной структурной характеристикой деформационной способности материала,Изменение содержания этого элемента вне указанных в формуле изобретения пределов не дает положительного эффекта с точки зрения повышения сопротивления металла хрупкому разрушению, особенно в коррозионных средах, содержащих ионы хлора и кислород.Повышению трещиностойкости стали способствует также исключение из состава известной стали дефицитных никеля и меди, а также ограничение суммарного содержания других аустенитообразующих элементов (С+ й), что продиктовано уменьшением возможного образования в приграничных областях продуктов распада аустенита, а также подавлением процессов мартенситообразования, что в целом повышает однородность структуры, снижает склонность стали к межкристаллитному разрушению и оказывает положительное влияние на стабильность ее магнитных и демпфирующих свойств. Термодинамический анализ взаимодействия аустенитообраэующих элементов в хромистом феррите показывает, что присутствие в твердом растворе атомов никеля и меди как некарбидообразующих элементов существенно повышает, термодинамическую активность углерода и1665711 Таблица 1 Химический состав исследованных материалов СоСо е жание химических элементов, мас Сталь А Сг Мп став 0,30 1,5 16,5 0,1 0,05 1 0,005 Предлагаемая 0,3 0,5 0,25 0,50 2,0 2,5 17,5 18,5 0,200,30 0,010 0,015 С содержанием легирующих элементовниже предельных значений предлагаемой композицииС содержанием легирующих элементов выше предельных значений предлагаемой композицииИзвестная 0,15 1,3 0,08 16,0 0,03 4 0004 18,918,5 0,60 0,4 2,7 2,0 0,6 0,5 0,350,3 0,020,015 0,2 0,3 азота. Наличие в известном составе ЭП 882 никеля и меди равносильно увеличению содержания углерода и азота, что может во многом определить коррозионное поведение стали и находит свое отражение в повышении чувствительности металла к коррозионному растрескиванию под напряжением.Кроме ограничения суммарного содержания (С + й), ответственных эа образование высокохромистых карбонитридных фаз, задачу снижения склонности стали к межкристаллической коррозии и межкристаллитному растрескиванию в водных растворах хлоридов и щелочей помогает решить правильно выбранное отношение МЬ/(С + й). При величине этого отношения, равной 15 и более, практически весь углерод и азот в стали связаны в специальные карбиды и нитриды, что обеспечивает более равномерное распределение хрома по всему сечению зерна и полное подавление склонности стали к указанным видам коррозии, При невыполнении этого соотношения свободные атомы углерода и азота взаимодействуют с атомами хрома, образуют высокохромистые карбиды и нитриды типа СггзСв и Сгной, тем самым обедняя приграничные области по хрому и повышая чувствительность границ зерен к межкристаллитной коррозии.Полученный более высокий уровень физико-механических свойств и коррозионнОй трещиностойкости стали обеспечивается комплексным легированием предлагаемой композиции в указанном соотношении с другими элементами,Проведены лабораторные и опытно- промышленные плавки в плазменно-дуговых и вакуумных индукционных печах, а также пластическая и термическая обработки металла, определены требуемые физикомеханические и коррозионные свойствапредлагаемого и известного составов. Химический состав исследованных материа 5 лов, а также результаты определения. необходимых свойств и характеристикпредставлены в табл. 1 и 2,Результаты механических испытанийусреднены по трем образцам на точку(Т10 "20 С),Определение механических свойств исследуемых составов проводили после стабилизирующего отжига при 780 С 2 ч.Склонность материала к хрупкому раз 15 рушению определялась в процессе сериЯ-ных испытаний на удар по критерию То, т.е,при температуре, когда в изломе ударногоразрушения содержится 50 вязкой составляющей, а также по критическому коэффи 20 циенту интенсивности напряжений (К 1 о),определяемому при испытании образцов навнецентренное растяжение и коррозионную трещиностойкость (К 1 ы) в хлоридсодержащих средах при 20 С.25 Определение критической температурыхрупкости Тю исследуемых составов.проводили на образцах после провокационногонагрева на тепловое охрупчивание по режиму: 400 С - 100 ч.30 Логарифмический декремент колебаний определяли на установке ДМ в условиях чистого изгиба при циклическомнапряжении о = 0,1(ю,2.Стабильность магнитных характеристик35 исследуемых материалов, характеризуемаякоэффициентом Кис, определяли после длительных тепловых выдержек на магнитноестарение по режиму, рекомендованномуГОСТ 21427-73, 150 С - 200 ч,401 ббь 111 Продолжение табл. 1 Со е жание химических элементов мас Сталь Се Ее 0,005 0.005 0,01 0,008 0,015 Остальное То жеПредлагаемая 0,001 0,005 0,010 0,015 0,010 0,020 0,005 0,010 0,03 0,05 0,004 0,003 0,0009 0,006 0,004 0,09 005 0,025 0,015 0,03 0,02 0,012 0,020 0,015 0,15 Таблица 2 Результаты определения основных физико-механических свойств и коррозионной трещиностойкости исследованных материаловПродолжение табл. 2 Коэффициент магнитногостарения,Кис Вязкость разрушения, К 1 о, мПа Йа Порог хладоломкости, Т 5 о Сталь 85 74+25 +15 С содержание легирующих элементов ниже предельных значений предлагаемой композиции С содержание легирующих элементов выше предельных значений предлагаемой композицииИзвестная С содержанием легирующих элементов ниже предельных значений предлагамой композиции С содержанием легирующих элементов выше предельных значений предлагаемой композицииИзвестная Логарифмический декрементколебанийо Корроэионная трещи- ностойкость К 1 сс, МПа м10 1665711 Составитель Л.СуязоваТехред М. Моргентал Корректор А, Маковская Редактор Т.Иванова Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 1536 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретения СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ниобий, азот, церий, серу, фосфор, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения стабильности магнитных свойств, сопротивления хрупкому разрушению, она дополнительно содержит сурьму при следующем соотношении компонентов, мас.:Углерод 0,005 - 0,015 Кремний 0,05 - 0,30 Марганец 0,1- 0,5 Хром 16,5 - 18,5 Молибден 1,5 - 2,5 Ниобий 0,25 - 0,50 Азот 0,005 - 0,015 Церий 0,008 - О,05 Сера 0,005 - 0,020 Фосфор 0,005 - 0,015 Сурьма 0,001 - 0,010 Железо Остальноепри выполнении условий: суммарное содержание углерода и азота не должно превышать 0,025, отношение ниобия к суммарному содержанию углерода и азота должно быть не менее 15, суммарное содержание фосфора и сурьмы не должно превышать 0,02.

Смотреть

Заявка

4800439/02, 31.01.1990

Производственное объединение "Ижорский завод"

Соболев Ю. В, Масленок Б. А, Лебедев В. В, Козлов А. Ф, Повышев И. А

МПК / Метки

МПК: C22C 38/60

Метки: сталь

Опубликовано: 10.02.1996

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1665711-stal.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Сталь</a>

Похожие патенты