Нержавеющая сталь

Союз Советскнк Социалистических Республик(22) Заявлено 041078 (21) 2669371/22-02с присоединением заявки Ио(23) Приоритет -Опубликовано 231080,Бюллетень Мо 39 рм К 3 С 22 С 38/54 С 22 С 38/58 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 2310,80(54) НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ Изобретение относится к металлургии, а именно к немагнитным свариваемым корроэионностойким сталям для криоэлектрических машин, используемых для изготовления нагруженных уэ лов и деталей, работающих в интервале температур от +20 до -269 С.Известна нержавеющая сталь, следующего химического состава, вес.Ъ: 10Углерод 0,01-0,05Хром 13, 5" 16Никель 24,0-34Молибден 1-1,5Титан 1,9-2,3 Е 5Алюминий 0,1-0,35Ванадий О к 1-0 15Марганец 0-0,25 Кремний 0-0,25 Бор 0-0,0015 Железо Остальное ЯХарактеристики пластичности и вязкости указанной стали при темпера" туре эксплуатации криогенных электрических машин (-269 С) низки по срав нению с требуемыми. Сталь характеризуется низкой технологической пластичностью при горячих переделах (см. табл.3, в которой приведены пластичность и вязкость известной стали при 3 О 2температурах 950-1250 ОС, соответствующих интервалу температур горячей деформации). Вследствие этого при горячей деформации в стали возникают микротрещины, резко снижающие пластические свойства при отрицательных температурах.Цель изобретения - повышение технологической пластичности при горя" чих переделах и сохранение высоких механических свойств в интервале рабочих температур от +20 до -269 оС. Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая нержавеющая сталь дополнительно содержит ниобий, лантан, гафний и кальций при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:углерод 0,01-0,07Никель 24-36Хром 10-16Марганец 0,8-4,5Молибден 2-5Бор 0,001-0,005Алюминий 1-5Ниобий 2-6Лантан 0,01-0,5 Гафний 0,01-0,4 Кальций 0,01-0,1 Железо ОстальноеПри этом сумма(ЬаН 1 + Са) й 0,1 А 1,В открытых индукционных печахвыплавляют серию сталей, составкоторых приведен н табл.1.Следствием введения ниобия в 5количестве 2-6, является: но-перных,изменение характера избыточных карбидных фаз, но-нторых, изменениеприроды Фазы, упрочняющей сталь пристарении, Вместо крупноигольчатой 1 ОФазы типа И 1 Т 1 образуется , Фаза(81, Ге) (НЬ, А 1) в форме мелких округлых частиц, когерентно связанных с матрицей. Необходимая прочность стали (на уровне бо = 5960 кг/мм 2) достигается прй содержании ниобия в пределах 2-6. Введение ниобия в состав предлагаемойстали сопронождается образованиемФазы Ланеса типа Ге МЬ. При содержании НЬ в указанных пределах (2-6)частицы фазы ГеИЬ имеют формумелких округлых дискон размером0,04-0,1 мкм, расположенных главнымобразом внутри зерен аустенита. Приэтом существенного влияния на прочность и вязкость они не оказывают.Увеличение содержания 11 Ь свыше 6приводит к увеличению размера частицфазы Ланеса типа ГейЬ свыше 0,30,5 мкм, что существенно снижает ЗОмеханические свойства н условиях гелиеных температур,Эффект дополнительного упрочнениядостигается унеличением содержанияалюминия н сплаве от 1 до 5. Предель ные значения содержания алюминия от1 до 5 выбраны исходя из оптимального состава и геометрии упрочняющейФазы, отвечающей формуле(М 1, Ге) (НЬ, А 1),Введение алюминия в состав упрочняющейфазы позволяет несколько снизить верхнюю температуру интервала существования этой Фазы, и тем самым расширить интервал технологической пластичности при горячих переделах, При этом, при укаэанном соотношении содержания ниобия и алюминияФаза, образующаяся при старении, состоит из мелких сферических частиц 50 диаметром менее 100 Л, когерентно связанных с матрицей, что способствует увеличению сопротивления хрупкому разрушению. Кроме указанного выше сдвига температуры выделенияфазы, 55 нижний предел содержания алюминия определяется полнотой раскисления стали, которое необходимо для предотвращения выведения в шлак поверхностно- активных элементов - лантана, гафния или кальция, авляющихся сильными раскислителями. Вер.;ний предел содержания алюминия связан с тем, что при большом содержании алюминия частицыфазы становятся более крупными и происходит разрыв когерентности, заметно сказывающийся на уровне механических свойств. Кроме того, при большем содержании алюминия возможно образование нежелательных интерметаллических фаз, сильно снижающих вязкость и пластичность.Увеличение содержания молибдена до 2-5 связано с необходимостью упрочнения аустенитной матрицы и затруднения рекристаллиз.ации, огрубляющей структуру стали при горячих переделах. При большем чем 5 содержании молибдена наблюдается образование крупных частиц карбидов, играющих роль концен" траторов напряжений. Это вредно влияет на пластичность стали при тем" пературах горячей деформации в случае применения значительных обжатий и сильно снижает ударную вязкость при криогенных температурах.Введение в состав стали поверхностно-активных элементов: а - 0,01-0,5 НГ - 0,01-0,4, Са - 0,01-0,1, способствует тому, что наблюдаемые в микроструктуре стали карбидные частицы типа МЬС, (МЬ, Ио)6 С принимают форму близкую к сферической, и становятся более мелкими - 0,2-0,5 мкм. При этом карбидные частицы располагаются главным образом в теле зерна. Фрактографическое исследование изломов показывает, что в этом случае наблюдается транскристаллитный излом. Например, в известной стали, содержащей, как указывалось крупные карбиды типа Т 1 С и УС и размером свыше 0,5 мкм, расположенные главным образом цепочками по границам зерен, частицы карбидов служат концентраторами напряжений и источниками зарождений хрупких трещин. При меньшем, чем указано, содержании действие поверхностно-активных элементов не эффективно. Большее, чем, указано, содержание этих элементов приводит к возникновению интерметаллических соединений.Помимо этого, выполнение указанного соотношения н содержании компонентов.а + Н 1 + Са) ( 0,1 А 1позволяет иметь увеличенную до 5концентрацию алюминия без опасностивозникновения нежелательных интерметаллических Фаз.Механические свойстна выплавленных сталей при +20 и -269 С приведены в табл.2, а в табл.3 - пластичность и вязкость в интервале температур 950-1250 С, характернозующие технологическую пластичность при горячих переделах.773134 таблица 1 Поедлагаемая сталь Остальное То ае773134 Ю ф гИ сГ Ос с с с М иЪ Л сЭ Е ф1 ОР фФ Ю Ч сЧч н с10 773134 Формула изобретения УглеродНикельХром 0,01-0,07 24-36 10-16 Составитель Л. СуязоваТехред Й.гаврилешко Корректор И.Пожо Редактор Е.Дорошенко Заказ 7436/35 Тираж 694 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1. Нержавеющая сталь, содержащая углерод, никель, хром, марганец, молибден, бор, алюминий и железо, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения технологической пластичности при горячих переделах и сохранения высоких механических свойств в интервале рабочих температур от +20 до -269 ОС, она дополнительно содержит ниобий,лантан, гафний и кальций при следующем соотношении компонентов, вес.В: Марганец 0,8-4,5Молибден 2-5Бор 0,001"0,005Алюминий 1"5Ниобий 2-6Лантан Оу 01-0,55 Гафний 0,01-0,4Кальций 0,01-0,1Железо Остальное2, Сталь по п.1, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что сумма10(.а + НЮ + Са) 1 О,1 АИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент СаШ 9 3895939,кл. 75-124, опублик, 1975.