RU2119548C1 - Коррозионно-стойкая сталь - Google Patents
Коррозионно-стойкая сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2119548C1 RU2119548C1 RU97120363/02A RU97120363A RU2119548C1 RU 2119548 C1 RU2119548 C1 RU 2119548C1 RU 97120363/02 A RU97120363/02 A RU 97120363/02A RU 97120363 A RU97120363 A RU 97120363A RU 2119548 C1 RU2119548 C1 RU 2119548C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- corrosion
- steel
- mpa
- fluidity
- zirconium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии сталей, в частности, используемых в судостроении и гидротурбостроении, например при производстве гребных винтов и лопаток гидротурбин, работающих в коррозионной среде (морской и пресной воде) под воздействием значительных статических и циклических нагрузок. Техническим результатом изобретения является создание стали, обладающей улучшенной технологичностью при литье (жидкотекучесть и трещиноустойчивость), более высокими прочностными характеристиками и сопротивляемостью коррозионной усталости. Коррозионно-стойкая сталь содержит в следующем соотношении компоненты в % по массе: углерод 0,03 - 0,06, кремний 0,04 - 0,4, марганец 0,6 - 0,9, хром 14,0 - 15,5, никель 4,0 - 4,4, медь 1,0 - 1,5, молибден 0,11 - 0,28, цирконий 0,01 - 0,1, железо - остальное. Указанная сталь после специальной термической обработки имеет следующий уровень механических свойств (не менее): предел текучести 620 МПа; предел прочности 780 МПа; относительное удлинение 18%. 1 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии литых высокопрочных коррозионно-стойких сталей, в частности, используемых в судостроении, гидротурбостроении и других отраслях промышленности, конкретно, при производстве лопастей гребных винтов и лопаток гидротурбин, работающих в коррозионной среде под воздействием значительных статических и циклических нагрузок.
В настоящее время для изготовления этих деталей используются стали мартенситного класса марок 08Х14НДЛ (а. с. N 994576) и 06Х12НЗДЛ (а.с. N 250461). Эти стали, как правило, обладают высоким уровнем механических свойств и коррозионной стойкостью.
Однако они чувствительны к концентраторам напряжений, что обуславливает их низкую сопротивляемость коррозионной усталости и недостаточно технологичны при литье тонкостенных деталей сложной конфигурации и больших габаритов, в результате чего заготовки поражаются различными литейными дефектами типа неслитин, трещин и окисных плен, что является зачастую причиной преждевременного разрушения литых деталей в процессе эксплуатации.
Наиболее близкой по составу ингредиентов и технической сущности к заявляемой стали является сталь марки 08Х15Н4ДМЛ по авторскому свидетельству N 665018, принятая за прототип и содержащая, мас.%:
Углерод - 0,05 - 0,1
Кремний - 0,01 - 0,4
Марганец - 1,0 - 1,5
Хром - 14,0 - 16,0
Никель - 3,5 - 3,9
Медь - 1,0 - 1,5
Молибден - 0,3 - 0,45
Кальций - 0,01 - 0,1
Иттрий - 0,01 - 0,1
Железо - Остальное
Сталь-прототип обладает достаточно высокими механическими свойствами: σ02 ≥ 600 МПа, σв ≥ 750 МПа, δ5 ≥ 17%, ψ ≥ 45%, KV-10 ≥ 40 Дж.
Углерод - 0,05 - 0,1
Кремний - 0,01 - 0,4
Марганец - 1,0 - 1,5
Хром - 14,0 - 16,0
Никель - 3,5 - 3,9
Медь - 1,0 - 1,5
Молибден - 0,3 - 0,45
Кальций - 0,01 - 0,1
Иттрий - 0,01 - 0,1
Железо - Остальное
Сталь-прототип обладает достаточно высокими механическими свойствами: σ02 ≥ 600 МПа, σв ≥ 750 МПа, δ5 ≥ 17%, ψ ≥ 45%, KV-10 ≥ 40 Дж.
Уровень коррозионной усталости на образцах с острым надрезом (коэффициент концентрации ≈ 5) составляет 90 МПа на базе 100•106 циклов в синтетической морской воде.
Сталь-прототип значительно менее чувствительна к концентраторам напряжений, что обеспечивает более высокий уровень коррозионной усталости и более технологична при литье по сравнению с первыми аналогами.
Однако эта сталь имеет следующие недостатки:
- при содержании хрома и молибдена на верхнем пределе легирования в сочетании с имеющимся в этой стали иттрием и кальцием сталь обладает недостаточной жидкотекучестью, наблюдается также явление затягивания стаканчика в разливочном ковше, в связи с чем не обеспечивается заполнение жидким металлом полостей форм деталей сложной конфигурации;
- при содержании углерода и марганца на верхнем пределе легирования сталь обладает пониженной трещиноустойчивостью в процессе изготовления отливок, что приводит к образованию горячих и холодных трещин, которые являются концентраторами напряжений, вызывающих разрушение деталей при эксплуатации;
- содержание в стали хрома и углерода на верхнем пределе состава приводит к заметному снижению ударной вязкости стали.
- при содержании хрома и молибдена на верхнем пределе легирования в сочетании с имеющимся в этой стали иттрием и кальцием сталь обладает недостаточной жидкотекучестью, наблюдается также явление затягивания стаканчика в разливочном ковше, в связи с чем не обеспечивается заполнение жидким металлом полостей форм деталей сложной конфигурации;
- при содержании углерода и марганца на верхнем пределе легирования сталь обладает пониженной трещиноустойчивостью в процессе изготовления отливок, что приводит к образованию горячих и холодных трещин, которые являются концентраторами напряжений, вызывающих разрушение деталей при эксплуатации;
- содержание в стали хрома и углерода на верхнем пределе состава приводит к заметному снижению ударной вязкости стали.
Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является создание высокопрочной коррозионностойкой стали, обладающей более высокой технологичностью при литье (трещиноустойчивостью и жидкотекучестью), более высокой сопротивляемостью коррозионной усталости и более высоким уровнем механических свойств.
Поставленная задача достигается тем, что в сталь, содержащую углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, медь, железо, дополнительно вводят цирконий при следующем содержании компонентов, мас.%:
Углерод - 0,03 - 0,06
Кремний - 0,04 - 0,4
Марганец - 0,6 - 0,9
Хром - 14,0 - 15,5
Никель - 4,0 - 4,4
Медь - 1,0 - 1,5
Молибден - 0,11 - 0,28
Цирконий - 0,01 - 0,1
Предлагаемая сталь исследовалась на металле лабораторных и промышленных плавок, проведенных в ЦНИИКМ "Прометей" по следующим характеристикам:
- литейные свойства (жидкотекучесть и трещиноустойчивость) исследовались на 15 лабораторных и 3 промышленных плавках;
- механические свойства проверены на 12 опытных и 3 промышленных плавках;
- коррозионная усталость исследована на 5 лабораторных и 3 промышленных плавках.
Углерод - 0,03 - 0,06
Кремний - 0,04 - 0,4
Марганец - 0,6 - 0,9
Хром - 14,0 - 15,5
Никель - 4,0 - 4,4
Медь - 1,0 - 1,5
Молибден - 0,11 - 0,28
Цирконий - 0,01 - 0,1
Предлагаемая сталь исследовалась на металле лабораторных и промышленных плавок, проведенных в ЦНИИКМ "Прометей" по следующим характеристикам:
- литейные свойства (жидкотекучесть и трещиноустойчивость) исследовались на 15 лабораторных и 3 промышленных плавках;
- механические свойства проверены на 12 опытных и 3 промышленных плавках;
- коррозионная усталость исследована на 5 лабораторных и 3 промышленных плавках.
Для сравнения исследовались литейные характеристики, механические свойства, коррозионная усталость известной стали-прототипа.
В таблице приведены результаты испытаний предлагаемой стали с содержанием легирующих элементов на верхнем и нижнем пределах легирования, а также среднемарочного состава.
По сравнению с известной сталью (а.с. N 665018) предлагаемая сталь обладает следующими преимуществами:
1. Более высокой сопротивляемостью образованию горячих трещин в отливках вследствие меньшего содержания хрома (14,0 - 15,5%), марганца (0,6 - 0,9%) и углерода (до 0,06%) и введения в состав стали циркония (0,01 - 0,1%), обеспечивающего измельчение первичного зерна при затвердевании металла и очищающего границы первичных зерен. Повышение содержания циркония выше 0,1% приводит к снижению ударной вязкости стали, что связано с образованием нитридов циркония, которые становятся источником трещин расслоения.
1. Более высокой сопротивляемостью образованию горячих трещин в отливках вследствие меньшего содержания хрома (14,0 - 15,5%), марганца (0,6 - 0,9%) и углерода (до 0,06%) и введения в состав стали циркония (0,01 - 0,1%), обеспечивающего измельчение первичного зерна при затвердевании металла и очищающего границы первичных зерен. Повышение содержания циркония выше 0,1% приводит к снижению ударной вязкости стали, что связано с образованием нитридов циркония, которые становятся источником трещин расслоения.
2. Более высокой жидкотекучестью и меньшей склонностью к образованию плен, что позволяет изготавливать как крупные, так и тонкостенные отливки с меньшим количеством дефектов, чем из известной стали. Указанное преимущество достигается путем введения в сталь циркония в указанных пределах, исключения из состава стали кальция и иттрия и снижения содержания молибдена и хрома.
3. Более высоким уровнем коррозионной усталости, достигаемой за счет измельчения структуры стали и повышения прочностных характеристик, при высоком уровне пластичности и вязкости стали, что достигается снижением содержания углерода (до 0,06%) и повышением в ней содержания никеля (4,0 - 4,4%).
Для получения требуемых механических свойств сталь должна подвергаться специальной термической обработке, обеспечивающей следующий уровень механических свойств: σ02 ≥ 620 МПа, σв ≥ 780 МПа, δ5 ≥ 18%, ψ ≥ 48%, KV-10 ≥ 42 Дж.
Критическая температура перехода стали из вязкого в хрупкое состояние при динамическом изгибе (Тк) равна минус 100oC и при статическом изгибе (Ткдс) равна минус 60oC.
Сталь имеет высокую стойкость против язвенной коррозии.
Условный предел коррозионной усталости стали (σ-1к) при испытании в морской воде образцов диаметром 10 мм с надрезом (коэффициент концентрации ≈ 5) на базе 100• 106 циклов составляет не менее 130 МПа.
Указанные преимущества позволяют использовать предлагаемую сталь для изделий ответственного назначения сложной конфигурации, работающих в коррозионной среде, а также при пониженных температурах под воздействием значительных статических и ударноциклических нагрузок.
Claims (1)
- Коррозионно-стойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, молибден и железо, отличающаяся тем, что дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,03 - 0,06
Кремний - 0,04 - 0,4
Марганец - 0,6 - 0,9
Хром - 14,0 - 15,5
Никель - 4,0 - 4,4
Медь - 1,0 - 1,5
Молибден - 0,11 - 0,28
Цирконий - 0,01 - 0,1
Железо - Остальноее
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97120363/02A RU2119548C1 (ru) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | Коррозионно-стойкая сталь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97120363/02A RU2119548C1 (ru) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | Коррозионно-стойкая сталь |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2119548C1 true RU2119548C1 (ru) | 1998-09-27 |
RU97120363A RU97120363A (ru) | 1999-02-10 |
Family
ID=20199801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97120363/02A RU2119548C1 (ru) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | Коррозионно-стойкая сталь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2119548C1 (ru) |
-
1997
- 1997-12-17 RU RU97120363/02A patent/RU2119548C1/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jayashree et al. | Review on effect of silicon carbide (SiC) on stir cast aluminium metal matrix composites | |
Azarbarmas et al. | Microstructure, hardness and tensile properties of A380 aluminum alloy with and without Li additions | |
US20100310412A1 (en) | Austenitic heat-resistant nickel-base alloy | |
US11352683B2 (en) | Production of HIC-resistant pressure vessel grade plates using a low-carbon composition | |
JP2018525520A (ja) | マイクロアロイング乗用車カーボンハブベアリング用鋼及びその製造方法 | |
CN102171375A (zh) | 用于制造Ni基合金的方法以及Ni基合金 | |
CN113493882B (zh) | 一种具有优异抗点蚀能力的高疲劳寿命弹簧用钢及其热处理方法和生产方法 | |
Lei et al. | Effect of RE on molybdenum partitioning and resultant mechanical and microstructural behavior of a duplex stainless steel during hot working condition | |
Fang et al. | Squeeze casting of aluminum alloy A380: Microstructure and tensile behavior. | |
RU2119548C1 (ru) | Коррозионно-стойкая сталь | |
Herbert et al. | Tensile properties of cast and mushy state rolled Al–4· 5Cu alloy and in situ Al4· 5Cu–5TiB2 composite | |
Ovat et al. | The influence of aluminum and manganese on some mechanical properties of brass | |
US1941648A (en) | Ferrous alloy | |
RU2125114C1 (ru) | Коррозионно - стойкая сталь | |
JP2019173110A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄とその製造方法 | |
Uhríčik et al. | The influence of the structure on the fatigue properties of aluminium alloys for the casting | |
RU2009259C1 (ru) | Аустенитная коррозионностойкая сталь | |
RU2026401C1 (ru) | Жаропрочный сплав | |
Gupta | Effect of precipitation on the bulk hardness and the ultimate tensile strength of a 6061/SiC composite | |
RU2085610C1 (ru) | Феррито-перлитная литейная сталь | |
JPS6013050A (ja) | 耐熱合金 | |
RU2184793C2 (ru) | Коррозионно-стойкая сталь | |
Pancho et al. | Influence of Fe on the microstructure and mechanical properties of low Al-SI alloys | |
KR20220055204A (ko) | Nab 합금 조성물 | |
SU994576A1 (ru) | Нержавеюща сталь |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060426 |