RU2271402C1 - High-strength corrosion-resistant steel - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular high-strength corrosion-resistant maraging steel of austenite-martensite class.

SUBSTANCE: claimed steel contains (mass %): carbon not more than 0.03; silicium 0.3-0.8; manganese 0.4-4.0; chromium 11.0-16.0; nickel 2.5-9.0; copper 0.5-3.0; niobium 0.1-0.3; titanium 0.2-1.2; aluminum 0.2-1.2; molybdenum 0.4-3.0; nitrogen 0.05-0.2; calcium 0.01-0.02; cerium 0.01-0.02; and balance: iron. Steel of present invention has yield strength not less than 1275 MPa and toughness not less than 69 J/cm³ and is useful in production of articles processing in aqueous media containing chlorides, sulfurous compounds, hydrogen sulfide at elevated temperatures, such as arbor drowned pump for oil production.

EFFECT: steel of increased yield strength and toughness without losses of high corrosion resistance in aggressive media and resistance under cyclic stress.

1 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению высокопрочной нержавеющей мартенситно-стареющей стали аустенитно-мартенситного класса, которая предназначена для изготовления изделий, работающих при динамических нагрузках, в том числе в условиях воздействия агрессивных водных сред с хлоридами, сернистыми соединениями, сероводородом в сочетании с повышенной температурой, например, для изготовления валов погружных насосов, используемых при добыче нефти.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the production of high-strength stainless martensitic-aging steel of the austenitic-martensitic class, which is intended for the manufacture of products operating under dynamic loads, including under the influence of aggressive aqueous media with chlorides, sulfur compounds, hydrogen sulfide in combination with elevated temperature, for example, for the manufacture of shafts of submersible pumps used in oil production.

Известна коррозионно-стойкая сталь 14Х17Н2 следующего состава, мас.%: углерод 0,11-0,17; кремний 0,6-0,8; марганец 0,6-0,8; хром 16,0-18,0; никель 1,5-2,5; ванадий 0,05-0,15; азот 0,01-0,04; кальций 0,001-0,01; барий 0,001-0,01; медь 0,2-0,5; железо - остальное (см. патент РФ 2073740, МПК С 22 С 38/46, 24.11.1993)Known corrosion-resistant steel 14X17H2 of the following composition, wt.%: Carbon 0.11-0.17; silicon 0.6-0.8; manganese 0.6-0.8; chrome 16.0-18.0; nickel 1.5-2.5; vanadium 0.05-0.15; nitrogen 0.01-0.04; calcium 0.001-0.01; barium 0.001-0.01; copper 0.2-0.5; iron - the rest (see RF patent 2073740, IPC C 22 C 38/46, 11.24.1993)

Мартенситная структура стали после охлаждения на воздухе из аустенитного состояния имеет небольшое количество структурно-свободного феррита. Присутствие в мартенситной структуре участков феррита не позволяет получить в стали высокий предел текучести, хотя обеспечивает удовлетворительную ударную вязкость при комнатной температуре. Сталь имеет повышенную склонность к хрупкому разрушению в связи с возможностью выделения на границах зерен ферритных участков структуры хрупкой σ-фазы. Кроме того, сталь не отличается высокой стойкостью к коррозионному разрушению под напряжением.The martensitic structure of steel after cooling in air from the austenitic state has a small amount of structurally free ferrite. The presence of ferrite in the martensitic structure does not allow a high yield strength to be obtained in steel, although it provides satisfactory toughness at room temperature. Steel has an increased tendency to brittle fracture due to the possibility of separation at the grain boundaries of ferritic sections of the structure of the brittle σ-phase. In addition, steel is not highly resistant to stress corrosion.

Наиболее близкой к достигаемому результату является высокопрочная коррозионно-стойкая сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,01-0,06; кремний 0,1-0,5; марганец 0,2-0,8; хром 13,5-15,9; никель 5,0-7,0; медь 0,25-1,3; молибден 0,35-0,6; ванадий 0,04-0,15; титан 0,005-0,02 и/или алюминий 0,005-0,08; азот 0,005-0,08; церий 0,005-0,08; кальций 0,001-0,02; алюминий 0,005-0,08; железо - остальное (патент РФ № 2009263 C1 от 15.03.1994, МПК 7 С 22 С 38/50) - прототип.Closest to the achieved result is high-strength corrosion-resistant steel containing components in the following ratio, wt.%: Carbon 0.01-0.06; silicon 0.1-0.5; manganese 0.2-0.8; chrome 13.5-15.9; nickel 5.0-7.0; copper 0.25-1.3; molybdenum 0.35-0.6; vanadium 0.04-0.15; titanium 0.005-0.02 and / or aluminum 0.005-0.08; nitrogen 0.005-0.08; cerium 0.005-0.08; calcium 0.001-0.02; aluminum 0.005-0.08; iron - the rest (RF patent No. 2009263 C1 of 03.15.1994, IPC 7 C 22 C 38/50) - prototype.

Способность стали - прототипа к упрочнению сравнительно невысока вследствие малого количества элементов, обеспечивающих дисперсионное твердение или выделение интерметаллидных частиц при старении мартенсита (Cu, Ti, Al). Более существенным недостатком стали является относительно низкое сопротивление коррозии под напряжением в условиях воздействия агрессивных сред - ионов хлора, сероводорода, солей низкой концентрации из-за недостаточного количества Мо и Cu. Кроме того, сталь склонна к межкристаллитной коррозии, т.к. титан в количестве 0,005-0,02 мас.% или ниобий в количестве 0,01-0,08 мас.% не обеспечивают связывание углерода и не препятствуют выделению карбидов хрома по границам зерен.The ability of the prototype steel to harden is relatively low due to the small number of elements that provide dispersion hardening or the precipitation of intermetallic particles during the aging of martensite (Cu, Ti, Al). A more significant drawback of steel is the relatively low resistance to corrosion under stress under the influence of aggressive environments - chlorine ions, hydrogen sulfide, salts of low concentration due to insufficient amounts of Mo and Cu. In addition, steel is prone to intergranular corrosion, as titanium in an amount of 0.005-0.02 wt.% or niobium in an amount of 0.01-0.08 wt.% do not provide carbon binding and do not prevent the precipitation of chromium carbides at the grain boundaries.

Задачей, решаемой изобретением, является создание стали, обладающей повышенной прочностью (пределом текучести не менее 1275 МПа при высокой ударной вязкости - не менее 69 Дж/см²), обеспечивающей надежность при работе в условиях значительных циклических нагрузок, сохраняющей высокую стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением в условиях работы в водных растворах хлоридов, сернистых соединений, сероводорода и других агрессивных сред.The problem solved by the invention is the creation of steel with high strength (yield strength of at least 1275 MPa at high impact strength of not less than 69 J / cm ² ), providing reliability when working under significant cyclic loads, while maintaining high resistance to corrosion cracking under voltage in working conditions in aqueous solutions of chlorides, sulfur compounds, hydrogen sulfide and other aggressive environments.

Указанная задача решается тем, что нержавеющая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, ниобий, причем содержание кремния в стали составляет 0,4-0,8 мас.%, дополнительно содержит алюминий, титан, молибден, азот, кальций, церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:This problem is solved in that the stainless steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, copper, niobium, and the silicon content in the steel is 0.4-0.8 wt.%, Additionally contains aluminum, titanium, molybdenum, nitrogen , calcium, cerium in the following ratio of components, wt.%:

УглеродCarbon не более 0,03no more than 0,03 МарганецManganese 0,4-4,00.4-4.0 ХромChromium 11,0-16,011.0-16.0 НикельNickel 2,5-9,02.5-9.0 МедьCopper 0,5-3,00.5-3.0 НиобийNiobium 0,1-0,30.1-0.3 ТитанTitanium 0,2-1,20.2-1.2 АлюминийAluminum 0,2-1,20.2-1.2 МолибденMolybdenum 0,5-3,00.5-3.0 АзотNitrogen 0,05-0,20.05-0.2 КальцийCalcium 0,01-0,020.01-0.02 ЦерийCerium 0,01-0,020.01-0.02 ЖелезоIron остальноеrest

По сравнению с прототипом указанная сталь отличается дополнительным введением титана, алюминия, молибдена, азота, кальция, церия при новом качественном и количественном соотношении легирующих элементов, обеспечивающих образование после охлаждения на воздухе из аустенитного состояния структуры мелкоигольчатого мартенсита с небольшим количеством остаточного стабилизированного аустенита в виде тонких прослоек между мартенситными пластинами, а также упрочнение мартенсита выделением избыточных фаз при старении стали.Compared with the prototype, this steel is distinguished by the additional introduction of titanium, aluminum, molybdenum, nitrogen, calcium, cerium with a new qualitative and quantitative ratio of alloying elements that ensure the formation of fine-needle martensite with a small amount of residual stabilized austenite in the form of thin layers between martensitic plates, as well as hardening of martensite by the release of excess phases during aging of steel.

Малое количество углерода - менее 0,03 мас.% и введение ниобия предотвращают развитие в стали межкристаллитной коррозии. Известно, что для полного связывания углерода необходимо (Сх8)мас.% ниобия (см. стандарт США ASTMA 564/A564M-92), поэтому введение ниобия в количестве 0,1-0,3 мас.% полностью связывает углерод, образуя дисперсные, расположенные в объеме аустенитных зерен карбиды ниобия, что препятствует образованию карбидов хрома по границам зерен и развитию межкристаллитной коррозии. Карбиды ниобия возникают при высокой температуре и поэтому способствуют сохранению малой величины аустенитного зерна при температуре горячей деформации и упрочнению стали. Введение ниобия более 0,3 мас.% при содержании углерода не более 0,03 мас.% экономически нецелесообразно и может привести к охрупчиванию стали. Минимальное содержание углерода определяется технологическими возможностями удаления углерода в процессе выплавки стали.A small amount of carbon - less than 0.03 wt.% And the introduction of niobium prevent the development of intergranular corrosion in steel. It is known that full carbon binding requires (Cx8) wt.% Niobium (see US standard ASTMA 564 / A564M-92), therefore, the introduction of niobium in an amount of 0.1-0.3 wt.% Completely binds carbon, forming dispersed, niobium carbides located in the volume of austenitic grains, which prevents the formation of chromium carbides along grain boundaries and the development of intergranular corrosion. Niobium carbides occur at high temperatures and therefore contribute to maintaining a small value of austenitic grain at hot deformation temperature and hardening of steel. The introduction of niobium of more than 0.3 wt.% When the carbon content is not more than 0.03 wt.% Is not economically feasible and can lead to embrittlement of steel. The minimum carbon content is determined by the technological capabilities of carbon removal in the steelmaking process.

Содержание кремния и марганца в количестве 0,4-0,8 мас.% обеспечивает раскисление стали. При содержании кремния менее 0,4 мас.% сталь недостаточно раскислена и качество ее недопустимо ухудшается - появляются газовые пузыри, ухудшается макроструктура, что влияет на прочностные характеристики стали. При содержании кремния более 0,8 мас.% ухудшается пластичность стали. При содержании марганца менее 0,4 мас.% сталь недостаточно раскислена. Известно, что введение марганца более 0,8 мас.% до 9,0 мас.% в хромоникелевую сталь взамен никеля не ухудшает свойств стали (см., напр., Гудремон Э. Специальные стали. Пер. с нем, в 2-х т., М., Металлургия, 1966). Однако введение марганца более 4,0 мас.% взамен никеля стабилизирует аустенит, способствует образованию повышенного количества остаточного аустенита при мартенситном превращении и может привести к уменьшению прочности и коррозионной стойкости стали. Введение азота как аустенитообразующего элемента в количестве 0,05-0,2 мас.% позволяет совместно с марганцем заменить часть дорогостоящего никеля и повысить прочность стали. Содержание азота менее 0,05 мас.% не оказывает влияния на структурообразование. Введение азота более 0,2 мас.% приводит к увеличению остаточного аустенита, его стабилизации и уменьшению прочности стали.The content of silicon and manganese in an amount of 0.4-0.8 wt.% Provides deoxidation of steel. When the silicon content is less than 0.4 wt.%, The steel is not sufficiently deoxidized and its quality is unacceptably deteriorating - gas bubbles appear, the macrostructure deteriorates, which affects the strength characteristics of steel. When the silicon content of more than 0.8 wt.% Deteriorates the ductility of steel. When the manganese content is less than 0.4 wt.%, The steel is not sufficiently deoxidized. It is known that the introduction of manganese from more than 0.8 wt.% To 9.0 wt.% In chromium-nickel steel instead of nickel does not impair the properties of steel (see, for example, Goodremont E. Special steels. Trans. With it, in 2 T., M., Metallurgy, 1966). However, the introduction of manganese in excess of 4.0 wt.% Instead of nickel stabilizes austenite, promotes the formation of an increased amount of residual austenite during martensitic transformation, and can lead to a decrease in the strength and corrosion resistance of steel. The introduction of nitrogen as an austenite-forming element in an amount of 0.05-0.2 wt.% Allows, together with manganese, to replace part of the expensive nickel and increase the strength of steel. A nitrogen content of less than 0.05 wt.% Does not affect the structure formation. The introduction of nitrogen more than 0.2 wt.% Leads to an increase in residual austenite, its stabilization and a decrease in the strength of steel.

Введение никеля в количестве 2,5-9,0 мас.% при содержании хрома 11,0-16,0 мас.% вместе с минимальным содержанием углерода необходимо для получения нестабильного аустенита с пониженной до определенного предела точкой начала мартенситного превращения, что обеспечивает при охлаждении на воздухе от температуры горячей деформации до комнатной температуры образование мартенситной структуры с небольшим (до 10-15%) количеством остаточного аустенита, расположенного в виде тонких прослоек между мартенситными пластинами. При содержании хрома менее 11,0 мас.% снижается коррозионная стойкость стали. Содержание хрома более 16,0 мас.% может привести к появлению в структуре кроме мартенсита участков феррита и снижению прочности стали.The introduction of Nickel in an amount of 2.5-9.0 wt.% With a chromium content of 11.0-16.0 wt.% Together with a minimum carbon content is necessary to obtain unstable austenite with a reduced to a certain limit point onset of martensitic transformation, which provides cooling in air from the temperature of hot deformation to room temperature, the formation of a martensitic structure with a small (up to 10-15%) amount of residual austenite located in the form of thin layers between martensitic plates. When the chromium content is less than 11.0 wt.%, The corrosion resistance of the steel is reduced. A chromium content of more than 16.0 wt.% Can lead to the appearance of ferrite regions in the structure besides martensite and to a decrease in the strength of steel.

Содержание никеля менее 2,5 мас.% приводит к появлению участков феррита и к снижению прочности стали. При содержании никеля более 9,0 мас.% положение точки начала мартенситного превращения понижается настолько, что аустенит стабилизируется и становится неспособным к мартенситному превращению при охлаждении на воздухе до комнатной температуры от температуры горячей деформации, т.е. сталь из аустенито-мартенситной становится аустенитной с невысокой прочностью.Nickel content of less than 2.5 wt.% Leads to the appearance of areas of ferrite and to a decrease in the strength of steel. With a nickel content of more than 9.0 wt.%, The position of the onset point of the martensitic transformation decreases so that austenite stabilizes and becomes incapable of martensitic transformation upon cooling in air to room temperature from the temperature of hot deformation, i.e. austenitic-martensitic steel becomes austenitic with low strength.

Введение в состав стали титана и алюминия способствует упрочнению мартенсита при старении в результате образования интерметаллидов. Содержание титана и алюминия в количествах менее 0,2 мас.% не оказывает существенного влияния на упрочнение мартенсита из-за малого количества упрочняющих фаз. Введение титана и алюминия в количествах более 1,2 мас.% приводит к охрупчиванию стали из-за большого количества хрупких интерметаллидных фаз.The introduction of titanium and aluminum into the composition of steel contributes to the hardening of martensite during aging as a result of the formation of intermetallic compounds. The content of titanium and aluminum in amounts of less than 0.2 wt.% Does not significantly affect the hardening of martensite due to the small number of hardening phases. The introduction of titanium and aluminum in amounts of more than 1.2 wt.% Leads to embrittlement of steel due to the large number of brittle intermetallic phases.

Присутствие в составе стали молибдена и меди способствует улучшению коррозионной стойкости в водных растворах соляной, серной кислот, сероводорода и, особенно, в присутствии ионов хлора, в том числе и стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением в этих агрессивных средах. Кроме того, введение меди способствует упрочнению стали в результате выделения избыточного количества меди при старении мартенсита. Введение меди менее 0,5 мас.% не оказывает заметного влияния на коррозионную стойкость и никакого влияния на упрочнение стали. В количестве 1,5-3,0 мас.% медь оказывает упрочняющее воздействие при старении мартенсита, но слабое влияние на коррозионную стойкость.The presence of molybdenum and copper in the steel helps to improve the corrosion resistance in aqueous solutions of hydrochloric, sulfuric acids, hydrogen sulfide and, especially, in the presence of chlorine ions, including resistance to stress corrosion cracking in these aggressive environments. In addition, the introduction of copper contributes to the hardening of steel as a result of the release of excess copper during aging of martensite. The introduction of copper less than 0.5 wt.% Does not have a noticeable effect on the corrosion resistance and no effect on the hardening of steel. In an amount of 1.5-3.0 wt.%, Copper has a strengthening effect during aging of martensite, but a weak effect on corrosion resistance.

Совместное введение молибдена и меди в указанных соотношениях значительно увеличивает сопротивление коррозии вследствие уменьшения потенциала растворения стали. Введение молибдена менее 0,5 мас.% оказывает слабое воздействие на коррозионную стойкость. Одновременное введение молибдена и меди более 0,5 мас.% до 3,0 мас.% благоприятно сказывается на повышении коррозионной стойкости стали. Содержание молибдена и меди более 3,0 мас.% нецелесообразно по экономическим соображениям.The combined introduction of molybdenum and copper in the indicated proportions significantly increases the corrosion resistance due to a decrease in the dissolution potential of steel. The introduction of molybdenum of less than 0.5 wt.% Has a weak effect on corrosion resistance. The simultaneous introduction of molybdenum and copper of more than 0.5 wt.% Up to 3.0 wt.% Favorably affects the increase in corrosion resistance of steel. The content of molybdenum and copper of more than 3.0 wt.% Is impractical for economic reasons.

Введение церия в количестве 0,01-0,02 мас.% способствует равномерности распределения неметаллических включений и улучшению качества стали.The introduction of cerium in an amount of 0.01-0.02 wt.% Promotes uniform distribution of non-metallic inclusions and improves the quality of steel.

Введение кальция в пределах 0,01-0,02 мас.% преобразует сернистые соединения стали, располагающиеся по границам зерен, в более благоприятные глобулярные, располагающиеся внутри зерен, что повышает вязкость разрушения стали.The introduction of calcium in the range of 0.01-0.02 wt.% Converts sulfur compounds of steel located along the grain boundaries into more favorable globular compounds located inside the grains, which increases the fracture toughness of steel.

Пример получения высокопрочной коррозионно-стойкой стали. Сталь состава, мас.%: углерод - 0,02; кремний - 0,5; марганец - 0,8; хром -11,8; никель - 8,0; молибден - 2,0; медь - 1,8; азот - 0,06; титан - 0,4; алюминий - 1,1; ниобий - 0,15; кальций - 0,015 (по расчету); церий - 0,015 (по расчету) выплавляли в основной дуговой электропечи. Малое содержание углерода обеспечивали обработкой расплава на установке вакуумно-кислородного обезуглероживания. Разливка стали осуществлялась в слитки 1,15 т. Слитки обжимались в несколько проходов на блюминге на заготовки квадрат 100 мм. Заготовки прокатывали на непрерывном стане «250» на прутки диаметром 19 и 21 мм длиной от 4500 до 6500 мм, температура нагрева металла под прокат не превышала 1100 ± 20°С, температура окончания проката была установлена 950 ± 20°С. Твердость мартенситоаустенитной структуры после закалки была в пределах 321 - 302 НВ, что позволяло производить механическую обработку прутков на линии «Кизерлинг».An example of obtaining high-strength corrosion-resistant steel. Steel composition, wt.%: Carbon - 0.02; silicon - 0.5; Manganese - 0.8; chromium -11.8; nickel - 8.0; molybdenum - 2.0; copper - 1.8; nitrogen - 0.06; titanium - 0.4; aluminum - 1.1; niobium - 0.15; calcium - 0.015 (as calculated); cerium - 0.015 (calculated) was smelted in the main arc furnace. A low carbon content was provided by melt processing in a vacuum oxygen decarburization unit. Steel was cast into 1.15 tonnes of ingots. The ingots were crimped in several passes on blooming onto blanks of 100 mm square. The billets were rolled on a continuous mill “250” on bars with a diameter of 19 and 21 mm, lengths from 4,500 to 6,500 mm, the temperature of metal heating for rolled products did not exceed 1,100 ± 20 ° C, the temperature of the end of rolling was set to 950 ± 20 ° C. The hardness of the martensite – austenitic structure after quenching was in the range 321–302 HB, which made it possible to perform machining of the rods on the Kizerling line.

Термообработка прутков состояла из двух частей: первая - при температуре 720°С в течение 6 часов; вторая - при температуре 520°С в течение 6 часов.The heat treatment of the rods consisted of two parts: the first - at a temperature of 720 ° C for 6 hours; the second - at a temperature of 520 ° C for 6 hours.

Испытания механических свойств проводились по ГОСТ 1497-43, ударной вязкости - по ГОСТ 9454-78. После окончательной термообработки получены следующие характеристики: σ_0.2=1401-1421 МПа; σ_в=1450-1470 МПа; δ=10-12%; ψ=52-53%; а_н =75-76 Дж/см ²; твердость 430-444 НВ.Tests of mechanical properties were carried out according to GOST 1497-43, impact strength - according to GOST 9454-78. After the final heat treatment, the following characteristics were obtained: σ _0.2 = 1401-1421 MPa; σ _in = 1450-1470 MPa; δ = 10-12%; ψ = 52-53%; a _n = 75-76 J / cm ² ; hardness 430-444 HB.

Стойкость стали к коррозионному растрескиванию под напряжением проводили по методике стандарта ASTM 0177-96 (США). Образцы, помещенные в среду 5% водного раствора поваренной соли + 0,5% водного раствора сероводорода и подвергнутые растягивающему усилию 900 МПа при температуре 20°С, выдержали до разрушения 1440 часов.The resistance of steel to stress corrosion cracking was carried out according to the method of standard ASTM 0177-96 (USA). Samples placed in the medium of a 5% aqueous solution of sodium chloride + 0.5% aqueous solution of hydrogen sulfide and subjected to a tensile force of 900 MPa at a temperature of 20 ° C were held for 1440 hours to failure.

Коррозионные испытания проводили весовым методом в статических и динамических условиях в соответствии с ASTM В 117-97. Скорость коррозии определялась по ГОСТ 9.506-87 гравиметрическим методом. Коррозионные испытания в течение 24 часов в 5% водном растворе поваренной соли + 3% раствор соляной кислоты, проведенные в статических условиях, показали при температуре 20°С скорость коррозии 0,2 г/м^2·час; при температуре 80°С - скорость коррозии 0,8 г/м²·час; в динамических условиях при скорости потока 1 м/сек и температуре 20°С скорость коррозии 0,26 г/м² час; при температуре 80°С скорость коррозии 2,2 г/м²·час.Corrosion tests were carried out by the gravimetric method under static and dynamic conditions in accordance with ASTM B 117-97. The corrosion rate was determined according to GOST 9.506-87 by the gravimetric method. Corrosion tests for 24 hours in a 5% aqueous solution of sodium chloride + 3% hydrochloric acid solution, carried out under static conditions, showed at a temperature of 20 ° C a corrosion rate of 0.2 g / m ^{2 ·} hour; at a temperature of 80 ° C - corrosion rate of 0.8 g / m ² · hour; in dynamic conditions at a flow rate of 1 m / s and a temperature of 20 ° C the corrosion rate of 0.26 g / m ² hour; at a temperature of 80 ° C the corrosion rate of 2.2 g / m ² · hour.

Таким образом, заявляемый состав стали позволяет получить сталь аустенито-мартенситного класса с упрочнением мартенсита при старении с прочностными характеристиками более чем на 30% превышающими прочность стали-прототипа. Сталь заявляемого состава характеризуется устойчивостью к межкристаллитной коррозии за счет малого содержания углерода и введения ниобия в количестве, достаточном для полного связывания углерода, в то время как в прототипе содержание ниобия не гарантирует полного связывания углерода. Введение в состав стали хрома и никеля в заявленном количестве и наличие в составе стали алюминия, титана, меди обеспечивает повышенную прочность и вязкость стали по сравнению с прототипом вследствие упрочнения мартенсита интерметаллидами и наличия прослоек остаточного аустенита между мартенситными пластинами. За счет введения марганца и азота обеспечивается возможность замены части дорогостоящего никеля и уменьшения стоимости стали. Совместное введение молибдена и меди обеспечивает двукратное увеличение стойкости стали к коррозии под напряжением по сравнению с прототипом.Thus, the claimed composition of the steel allows to obtain steel of austenitic-martensitic class with hardening of martensite during aging with strength characteristics more than 30% higher than the strength of the steel of the prototype. The steel of the claimed composition is characterized by resistance to intergranular corrosion due to the low carbon content and the introduction of niobium in an amount sufficient to fully bind carbon, while in the prototype the content of niobium does not guarantee complete carbon binding. The introduction of chromium and nickel in the declared amount and the presence of aluminum, titanium, copper in the composition of the steel provides increased strength and toughness of the steel compared to the prototype due to the hardening of martensite by intermetallic compounds and the presence of layers of residual austenite between martensitic plates. Due to the introduction of manganese and nitrogen, it is possible to replace part of the expensive nickel and reduce the cost of steel. The combined introduction of molybdenum and copper provides a twofold increase in the resistance of steel to stress corrosion in comparison with the prototype.

Claims (1)

Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь, включающая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, ниобий, титан, алюминий, молибден, азот, кальций, церий и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:High-strength corrosion-resistant steel, including carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, copper, niobium, titanium, aluminum, molybdenum, nitrogen, calcium, cerium and iron, characterized in that it contains components in the following ratio, wt.%: УглеродCarbon Не более 0,03No more than 0,03 КремнийSilicon 0,4 - 0,80.4 - 0.8 МарганецManganese 0,4 - 4,00.4 - 4.0 ХромChromium 11,0 - 16,011.0 - 16.0 НикельNickel 2,5 - 9,02.5 - 9.0 МедьCopper 0,5 - 3,00.5 - 3.0 НиобийNiobium 0,1 - 0,30.1 - 0.3 ТитанTitanium 0,2 - 1,20.2 - 1.2 АлюминийAluminum 0,2 - 1,20.2 - 1.2 МолибденMolybdenum 0,5 - 3,00.5 - 3.0 АзотNitrogen 0,05 - 0,20.05 - 0.2 КальцийCalcium 0,01 - 0,020.01 - 0.02 ЦерийCerium 0,01 - 0,020.01 - 0.02 ЖелезоIron ОстальноеRest