RU2169205C1 - Stainless steel - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy, more particularly composition of scale-resistant steel sued for thermal equipment. SUBSTANCE: described is stainless steel comprising wt %: carbon, 0.30- 0.39; chromium, 16.10-17.10; manganese, 14.5-16.70; silicon, 2.10-2.40; vanadium, 0.50-0.90; niobium, 0.21-0.25; and iron, the balance, ratio of sum of austenite-forming carbon and manganese to sum of ferriteforming chromium, silicon, vanadium and niobium being 0.78-0.83. EFFECT: steel does not tend to form cracks. 1 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к составу окалиностойкой стали, используемой для термической оснастки. The invention relates to metallurgy, in particular to the composition of scale-resistant steel used for thermal equipment.

Известна жаропрочная сталь 40Х24Н12С2Л ГОСТ 2176-77 следующего состава, мас. %:
Углерод - Не более 0,40
Хром - 22,00 - 26,00
Никель - 11,00 - 13,00
Кремний - 0,50 - 1,50
Марганец - 0,30 - 0,80
Железо - Остальное
Недостатком данной стали является наличие в ее составе дорогостоящего никеля.Known heat-resistant steel 40X24H12C2L GOST 2176-77 of the following composition, wt. %:
Carbon - Not more than 0.40
Chrome - 22.00 - 26.00
Nickel - 11.00 - 13.00
Silicon - 0.50 - 1.50
Manganese - 0.30 - 0.80
Iron - Else
The disadvantage of this steel is the presence in its composition of expensive nickel.

Наиболее близкой к предлагаемой стали является нержавеющая сталь (патент США N 5096664 от 17.03.92 г., кл. C 22 C 38/38; национальная классификация США 420/74) следующего состава, мас. %.:
Углерод - 0,35 - 1,7
Кремний - Не более 2,5
Марганец - 10,0 - 25,0
Хром - 6,0 - 20,0
Ванадий - 0,5 - 7,0
Ниобий - 0,5 - 3,0
Азот - Не более 0,1
Железо - Остальное,
причем взаимосвязь между ванадием (V), ниобием (Nb) и углеродом (C) определяется следующей формулой:
(V/5 + Nb/8) / C > 1,0.Closest to the proposed steel is stainless steel (US patent N 5096664 dated 03/17/92, class C 22 C 38/38; US national classification 420/74) of the following composition, wt. % .:
Carbon - 0.35 - 1.7
Silicon - Not more than 2.5
Manganese - 10.0 - 25.0
Chrome - 6.0 - 20.0
Vanadium - 0.5 - 7.0
Niobium - 0.5 - 3.0
Nitrogen - Not more than 0.1
Iron - The rest,
moreover, the relationship between vanadium (V), niobium (Nb) and carbon (C) is determined by the following formula:
(V / 5 + Nb / 8) / C> 1.0.

Недостатком указанной стали является ее склонность к трещинообразованию. The disadvantage of this steel is its tendency to crack formation.

Была поставлена задача разработать сталь, не склонную к трещинообразованию. The task was to develop steel that is not prone to cracking.

Поставленная задача решается за счет того, что нержавеющая сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, ванадий, ниобий и железо, содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %: углерод 0,30 - 0,39; хром 16,10 - 17,10; марганец 14,50 - 16,70; кремний 2,10 - 2,40; ванадий 0,50 - 0,90; ниобий 0,21 - 0,25; железо - остальное. Причем отношение суммы аустенитообразующих: углерод, марганец - к сумме ферритообразующих: хром, кремний, ванадий, ниобий - составляет 0,78 - 0,83. The problem is solved due to the fact that stainless steel containing carbon, chromium, manganese, silicon, vanadium, niobium and iron, contains components in the following ratio, wt. %: carbon 0.30 - 0.39; chrome 16.10 - 17.10; Manganese 14.50 - 16.70; silicon 2.10 - 2.40; vanadium 0.50-0.90; niobium 0.21 - 0.25; iron is the rest. Moreover, the ratio of the sum of austenite-forming: carbon, manganese - to the sum of ferrite-forming: chromium, silicon, vanadium, niobium - is 0.78 - 0.83.

Снижение содержания углерода при вышеуказанном соотношении компонентов позволило исключить трещинообразование. The reduction in carbon content with the above ratio of the components eliminated cracking.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемая сталь отличается от прототипа. A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the claimed steel is different from the prototype.

Если в прототипе содержание углерода 0,35 - 1,7, то в предлагаемой стали - 0,30 - 0,39. Ниобия в прототипе 0,5 - 3,0, в предлагаемой - 0,21 - 0,25. If the prototype has a carbon content of 0.35 - 1.7, then in the proposed steel - 0.30 - 0.39. Niobium in the prototype is 0.5 - 3.0, in the proposed one - 0.21 - 0.25.

В прототипе регламентируется взаимосвязь между ванадием, ниобием и углеродом по формуле
(V/5 + Nb/8) / C > 1,0,
в предлагаемой стали устанавливается отношение суммы аустенитообразующих: углерод, марганец - к сумме ферритообразующих: хром, кремний, ванадий, ниобий - в размере - 0,78 - 0,83.The prototype regulates the relationship between vanadium, niobium and carbon by the formula
(V / 5 + Nb / 8) / C> 1.0,
in the proposed steel, the ratio of the sum of austenite-forming: carbon, manganese - to the sum of ferrite-forming: chromium, silicon, vanadium, niobium - in the amount of - 0.78 - 0.83.

Эти отличительные признаки обеспечивают устранение дефектов в виде трещин на отливках. These distinguishing features provide the elimination of defects in the form of cracks in the castings.

Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию "новизна". Thus, this technical solution meets the criterion of "novelty."

Анализ авторских свидетельств, патентов и научно-технической информации не выявил использование новых существенных признаков предлагаемого изобретения по их функциональному назначению. Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". The analysis of copyright certificates, patents and scientific and technical information did not reveal the use of new significant features of the invention according to their functional purpose. Thus, the present invention meets the criterion of "inventive step".

Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.

Выплавку стали производили в печи с основной футеровкой методом сплавления исходных шихтовых материалов. В качестве шихты использовали следующие материалы:
феррохром ФХ015А-3;
ферромарганец ФМн 1,0-3;
ферросилиций ФС 45-4;
феррониобий ФН-3;
феррованадий ФВд40.Steel was smelted in a furnace with a main lining by the method of fusion of the initial charge materials. The following materials were used as a charge:
ferrochrome ФХ015А-3;
ferromanganese FMN 1.0-3;
ferrosilicon FS 45-4;
ferroniobium FN-3;
ferrovanadium FVd40.

Перед загрузкой шихту взвешивали. Загрузку шихты производили в плавильную печь в следующей последовательности:
подавали на подину известняк (раскислитель) в количестве 1,0 - 1,5% от веса металлозавалки;
сверху загружали феррохром, ферромарганец, ферросилиций, остальной лом.Before loading the mixture was weighed. The charge was loaded into the melting furnace in the following sequence:
limestone (deoxidant) was fed to the bottom in an amount of 1.0-1.5% of the weight of the metal filling;
ferrochrome, ferromanganese, ferrosilicon, and the remaining scrap were loaded from above.

После расплавления металлозавалки и прогрева ванны до температуры 1550 - 1560 градусов C вводили в расплав расчетное количество феррониобия и феррованадия. После выдержки ванны и полного усвоения добавок отбирали пробу металла на химический состав. В случае необходимости по результатам анализа производили корректировку химического состава сплава. After melting the metal filling and heating the bath to a temperature of 1550 - 1560 degrees C, the calculated amount of ferroniobium and ferrovanadium was introduced into the melt. After holding the bath and complete assimilation of the additives, a metal sample was taken for the chemical composition. If necessary, the chemical composition of the alloy was adjusted according to the results of the analysis.

Перед выпуском плавки из печи проводили раскисление шлака печи путем введения на шлак шамотного боя из расчета 1% от веса металлозавалки, измельченный ферросилиций и алюминий. Избыток шлака после его раскисления в печи скачивали в шлаковню под печью. Температура выпуска металла из печи в чайниковый 3-х тонный ковш 1680 - 1700 градусов C. Before releasing the smelting from the furnace, the furnace slag was deoxidized by introducing fireclay into the slag at the rate of 1% of the weight of the metal filling mill, crushed ferrosilicon and aluminum. The excess slag after deoxidation in the furnace was downloaded into the slag under the furnace. The temperature of the metal from the furnace into the teapot 3-ton bucket 1680 - 1700 degrees C.

С каждой залитой плавки отбирали пробы металла для контроля окончательного химического состава: столбик и скрапину. Metal samples were taken from each cast melting to control the final chemical composition: column and scrapbook.

Механические свойства определялись растяжением на стандартных пятикратных разрывных образцах. Испытания проводились с использованием пяти образцов для получения каждой экспериментальной точки. Разброс результатов укладывался в 10%. Образцы были вырезаны из прутков, предварительно отожженных в вакууме 0,005 Top при 1050 градусов C в течение 2 часов. The mechanical properties were determined by stretching on standard five-fold explosive samples. The tests were carried out using five samples to obtain each experimental point. The scatter of the results fit into 10%. Samples were cut from rods previously annealed in a 0.005 Top vacuum at 1050 degrees C for 2 hours.

Окалиностойкость определялась по удельному привесу ΔP грамм на метр квадратный образцов, выдержанных в печи с воздушной атмосферой при 950 градусов C в течение 160 часов. Scale resistance was determined by the specific weight gain ΔP grams per square meter of samples aged in an oven with an air atmosphere at 950 degrees C for 160 hours.

Значения механических свойств и окалиностойкости предлагаемой стали (сталь N 1) и стали 45Х25Н9С2Л (сталь N 2), используемой в настоящее время на Камском кузнечном заводе ОАО КАМАЗ для термической оснастки, приведены в таблице 1. The values of the mechanical properties and scale resistance of the proposed steel (steel N 1) and steel 45Kh25N9S2L (steel N 2), currently used at the Kama Forge Plant of OJSC KAMAZ for thermal equipment, are shown in Table 1.

В таблице 2 приведены значения механических свойств этих сталей при температуре 900 градусов C и средний процент брака по трещинам на отливках. Table 2 shows the values of the mechanical properties of these steels at a temperature of 900 degrees C and the average percentage of rejects on cracks in castings.

По сравнению с используемой в настоящее время в производстве сталью 45Х25Н19С2Л предлагаемая не содержит дорогостоящего никеля и обладает более высоким уровнем механических свойств и окалиностойкость. По сравнению с прототипом предлагаемая сталь не склонна к трещинообразованию. Compared with the steel 45Kh25N19S2L currently used in production, the proposed one does not contain expensive nickel and has a higher level of mechanical properties and scale resistance. Compared with the prototype, the proposed steel is not prone to cracking.

Claims (1)

Нержавеющая сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, ванадий, ниобий и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, маc.%:
Углерод - 0,30-0,39
Хром - 16,10-17,10
Марганец - 14,50-16,70
Кремний - 2,10-2,40
Ванадий - 0,50-0,90
Ниобий - 0,21-0,25
Железо - Остальное
причем отношение суммы аустенитообразующих: углерод, марганец к сумме ферритообразующих: хром, кремний, ванадий, ниобий - составляет 0,78 - 0,83.Stainless steel containing carbon, chromium, manganese, silicon, vanadium, niobium and iron, characterized in that it contains components in the following ratio, wt.%:
Carbon - 0.30-0.39
Chrome - 16.10-17.10
Manganese - 14.50-16.70
Silicon - 2.10-2.40
Vanadium - 0.50-0.90
Niobium - 0.21-0.25
Iron - Else
moreover, the ratio of the sum of austenite-forming: carbon, manganese to the sum of ferrite-forming: chromium, silicon, vanadium, niobium - is 0.78 - 0.83.

Images