RU2016132C1 - Steel - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: the steel further comprises calcium and boron, the ratio of the components being as follows (wt %): 0.13-0.18 carbon; 0.15-0.35 silicon; 0.65-1.10 manganese; 0.5-0.8 nickel; 1.8-2.5 chromium; 0.5-0.8 molybdenum; 0.015-0.045 vanadium; 0.01-0.07 aluminium; 0.006-0.012 nitrogen; 0.0002-0.0009 calcium; 0.0002-0.003 boron; and iron, the balance. EFFECT: improved impact viscosity. 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к сталям, которые могут быть использованы для изготовления крупногабаритных изделий, например, сосудов давления типа корпус реактора АЭС с сечением заготовок до 350 мм (КП 45 при 350^оС).The invention relates to metallurgy, in particular to steels which can be used to produce large-sized products, such as pressure vessels housing type nuclear reactor section billets to 350 mm (MP 45 at ³⁵⁰ ° C).

Известна сталь, состоящая из следующих компонентов, мас.%: углерода 0,08-0,12; кремния 0,15-0,35; марганца 0,6-1,2; никеля 0,5-0,9; хрома 1,8-2,5; молибдена 0,5-0,8; ванадия 0,015-0,045; алюминия 0,01-0,07; азота 0,006-0,012; кальция 0,0002-0,0009; железо остальное. Known steel, consisting of the following components, wt.%: Carbon 0.08-0.12; silicon 0.15-0.35; manganese 0.6-1.2; nickel 0.5-0.9; chromium 1.8-2.5; molybdenum 0.5-0.8; vanadium 0.015-0.045; aluminum 0.01-0.07; nitrogen 0.006-0.012; calcium 0.0002-0.0009; iron the rest.

Недостатком указанной стали является пониженная прочность. The disadvantage of this steel is reduced strength.

Наиболее близкой по составу и достигаемому эффекту является сталь, которая может быть принята за прототип предлагаемой стали, состоящая из следующих компонентов, мас.%: углерод 0,13-0,18; кремний 0,17-0,37; марганец 0,30-0,60; хром 1,70-2,40; никель 1,00-1,50; молибден 0,50-0,70; ванадий 0,05-0,12. алюминий 0,01-0,035; азот 0,005-0.012. медь 0,11-0,20. мышьяк 0,0035-0,0055; железо остальное. The closest in composition and achieved effect is steel, which can be taken as a prototype of the proposed steel, consisting of the following components, wt.%: Carbon 0.13-0.18; silicon 0.17-0.37; manganese 0.30-0.60; chromium 1.70-2.40; nickel 1.00-1.50; molybdenum 0.50-0.70; vanadium 0.05-0.12. aluminum 0.01-0.035; nitrogen 0.005-0.012. copper 0.11-0.20. arsenic 0.0035-0.0055; iron the rest.

Недостатком указанной стали является нестабильность ударной вязкости в процессе технологических циклов изготовления (сварки и промежуточных отпусков) и эксплуатации изделия. The disadvantage of this steel is the instability of the toughness during the technological cycles of manufacturing (welding and intermediate tempering) and operation of the product.

Целью данного изобретения является повышение ударной вязкости. The aim of this invention is to increase the toughness.

Цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, молибден, ванадий, алюминий, азот и железо, дополнительно содержит кальций и бор следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,13-0,18; кремний 0,15-0,35, марганец 0,65-1,10; никель 0,5-0,8; хром 1,8-2,5; молибден 0,5-0,8; ванадий 0,015-0,0045; алюминий 0,01-0,07; азот 0,006-0,012; кальций 0,0002-0,0009; бор 0,0002-0,003; железо - остальное. Сталь может содержать примеси, мас.%: меди до 0,2; серы до 0,02; фосфора до 0,02. The goal is achieved in that the steel containing carbon, silicon, manganese, nickel, molybdenum, vanadium, aluminum, nitrogen and iron, additionally contains calcium and boron in the following ratio, wt.%: Carbon 0.13-0.18; silicon 0.15-0.35, manganese 0.65-1.10; nickel 0.5-0.8; chrome 1.8-2.5; molybdenum 0.5-0.8; vanadium 0.015-0.0045; aluminum 0.01-0.07; nitrogen 0.006-0.012; calcium 0.0002-0.0009; boron 0.0002-0.003; iron is the rest. Steel may contain impurities, wt.%: Copper up to 0.2; sulfur up to 0.02; phosphorus up to 0.02.

Предлагаемая сталь содержит в среднем на 0,5% никеля меньше по сравнению с известной сталью при более высоком содержании марганца, что предотвращает падение ударной вязкости при технологических циклах изготовления (сварки и промежуточных отпусках) и эксплуатации изделия за счет повышения точки А₁ до 750-765^оС (по сравнению с 700-730^оС для известной стали) и исключения образования локальных микрообъемов относительно стабильного аустенита в процессе технологических отпусков в интервале температур 620-680^оС (обусловленном допускаемым уровнем остаточных напряжений в зоне сварного шва) общей длительностью до 45 ч.The proposed steel contains an average of 0.5% less nickel compared to known steel at a higher manganese content, which prevents the drop in toughness during manufacturing cycles (welding and intermediate tempering) and operation of the product by increasing point A ₁ to 750- 765 ^C (compared to ^about 700-730 C for a known steel) and prevent the formation of local microvolumes relatively stable austenite during processing leave in the temperature range ^of 620-680 C (conditioned permitted level of tatochnyh stresses in the weld zone) with a total duration of up to 45 hours.

Введение в предлагаемую сталь дополнительного количества марганца (0,65-1,10% ) для сохранения необходимой прокаливаемости не приводит к снижению ударной вязкости по указанной причине, так как суммарная дендритная ликвация по этим аустенитообразующим элементам уменьшается (дендритная ликвация марганца в крупных поковках рассматриваемых сталей составляет, как правило, 0,15-0,18% , в то время как никеля 0,30-0,35%). Уменьшение содержания никеля в стали приводит также к снижению стоимости стали. Introduction to the proposed steel of an additional amount of manganese (0.65-1.10%) to maintain the necessary hardenability does not lead to a decrease in toughness for this reason, since the total dendritic segregation of these austenitic-forming elements decreases (dendritic segregation of manganese in large forgings of the considered steels is usually 0.15-0.18%, while nickel is 0.30-0.35%). A decrease in the nickel content in steel also leads to a decrease in the cost of steel.

Введение в сталь дополнительно бора в указанном количестве повышает прокаливаемость и способствует улучшению однородности свойств толстостенных заготовок в результате замедления выделения феррита при низких скоростях охлаждения. The introduction of additional boron into the steel in the specified amount increases hardenability and helps to improve the uniformity of the properties of thick-walled workpieces as a result of slowing the release of ferrite at low cooling rates.

Наличие в предлагаемой стали кальция в количестве 0,0002-0,0009 мас.% вызывает увеличение ее пластичности за счет благоприятного влияния на распpеделение сульфидных включений. The presence in the proposed steel of calcium in an amount of 0.0002-0.0009 wt.% Causes an increase in its ductility due to the beneficial effect on the distribution of sulfide inclusions.

В табл. 1 приведен состав трех плавок предлагаемой стали с содержанием компонентов на нижнем, среднем и верхнем пределах и известной стали двух плавок с содержанием компонентов на нижнем и верхнем пределах, а в табл.2 приведены механические свойства предлагаемой и известной стали после оптимальной термообработки, имитирующей термообработку поковки сечение 350 мм на КП 45 (при 350^оС), а также результаты испытаний ударной вязкости после специальной циклической обработки при отрицательных температурах (до минус 190^о), направленной на выявление нестабильности ударной вязкости.In the table. 1 shows the composition of the three melts of the proposed steel with the content of the components in the lower, middle and upper limits and the known steel of the two melts with the content of the components in the lower and upper limits, and Table 2 shows the mechanical properties of the proposed and known steel after optimal heat treatment, simulating the heat treatment of forgings section 350 to the CP 45 mm (at 350 ^C) and the results of the toughness test after cyclic special processing at low temperatures (minus ^190), aimed at identifying nestab lnosti toughness.

Как видно из табл.2, предлагаемая сталь при одинаковом с известной сталью уровне прочностных и пластических характеристик характеризуется неизменностью значений ударной вязкости при -25^оС после дополнительного трехкратного охлаждения до -190^оС.As seen from Table 2, the proposed steel with the same steel with a certain level of strength and plastic characteristics characterized by unchanging values of the toughness at -25 ^{° C} after an additional triple cooling to -190 ° ^C.

У известной стали после аналогичной обработки происходит падение ударной вязкости почти в 1,5 раза. Металлографическими исследованиями (цветная металлография) и дилатометрическими исследованиями падение ударной вязкости для известной стали связали с распадом при циклическом охлаждении до -190^оС небольших количеств (2-5% ) аустенита, образовавшегося в процессе отпуска при температурах, близких к точке А_с1.In known steel, after a similar treatment, the impact strength drops by almost 1.5 times. Metallographic examination (color metallography) and dilatometric studies toughness drop to become associated with known decay during cyclic cooled to -190 ^C of small amounts (2-5%) of austenite formed during tempering at temperatures close to the A _c1 point.

Применение предлагаемой стали для изготовления сосуда высокого давления типа реактора АЭС позволит снизить затраты на изготовление одного корпуса. The use of the proposed steel for the manufacture of a pressure vessel such as a nuclear power plant reactor will reduce the cost of manufacturing one body.

Claims (1)

СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, хром, молибден, ванадий, алюминий, азот и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения ударной вязкости, она дополнительно содержит кальций и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 0,13 - 0,18
Кремний 0,15 - 0,35
Марганец 0,65 - 1,1
Никель 0,5 - 0,8
Хром 1,8 - 2,5
Молибден 0,5 - 0,8
Ванадий 0,015 - 0,045
Алюминий 0,01 - 0,07
Азот 0,006 - 0,012
Кальций 0,0002 - 0,0009
Бор 0,0002 - 0,003
Железо ОстальноеSTEEL containing carbon, silicon, manganese, nickel, chromium, molybdenum, vanadium, aluminum, nitrogen and iron, characterized in that, in order to increase the impact strength, it additionally contains calcium and boron in the following ratio of components, wt.%:
Carbon 0.13 - 0.18
Silicon 0.15 - 0.35
Manganese 0.65 - 1.1
Nickel 0.5 - 0.8
Chrome 1.8 - 2.5
Molybdenum 0.5 - 0.8
Vanadium 0.015 - 0.045
Aluminum 0.01 - 0.07
Nitrogen 0.006 - 0.012
Calcium 0.0002 - 0.0009
Boron 0.0002 - 0.003
Iron Else

Images