SU874761A1

SU874761A1 - Коррозионностойка свариваема сталь

Info

Publication number: SU874761A1
Application number: SU792824223A
Authority: SU
Inventors: Евгений Александрович Ульянин; Наталия Александровна Сорокина; Валентина Ивановна Федорова; Анатолий Петрович Шлямнев; Ольвирд Антонович Лабунович; Георгий Николаевич Грикуров; Порфирий Петрович Евстафьев; Борис Григорьевич Вайнштейн; Абрам Шлемович Гиндин; Эрик Освальдович Нодев; Владимир Аркадьевич Алешин
Priority date: 1979-09-28
Filing date: 1979-09-28
Publication date: 1981-10-23

Description

(54) КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СВАРИВАЕМАЯ Изобретение относитс к металлур гии, а именно к металлургии нержавеющих сталей, используемых в криогенной технике. Известные хромоникелевые стали т па 18-10 обладают хорошими технолог ческими свойствами при гор чей и хо лодной деформации, но имеют низкук прочность (предел текучести 6о5 4 25 кгс/мм 1 . Наиболее близкой к предлагаемой технической сущности и достигаемому эффекту вл етс сталь следующего химического состава, вас.%: Углерод 0,1-0,2 Хром15-17 Марганец 4-10 Никель 3,5-4,5 : Азот 0,035 Молибден i 0,5 Медь 2,0 Кремний 1 Железо Остальное 2. Известна сталь после закалки обладает высокими значени ми прочности , пластичности и в зкости при всех температурах. Дополнительный отпуск , 30 мин вызывает резк снижение в зкости, особенно сильно при криогенных температурах. , СТАЛЬ Обрабатываемость давлением оценивали по методике ASTM величиной R, котора характеризует способность металлов сопротивл тьс утонению или-, утолщению при раст жении или сжатии в плоскости листа. Rj определ етс из услови vb.. . Вл и Ви - начальна и конечна ширина листа; Ьр и 11 - начальна и конечна . :толщина листа. Деформируемость стали тем лучше, чем ближе значение Й приближаетс к . R-2 известной стали составл ет 1,181-1,214 дл закаленного и 1,344-1,356 дл отпущенного состо ний . Цель изобретени - повышение в зкости сварного шва при криогенных пластичности при хотемпературах , лодной обработке давлением, привод щим к расширению температурного интервала применени от -253° до 700°С. Поставленна цель достигаетс тем, что сталь, содержаща углерод.

хром, марганец, никель и железо, дополнительно содержит титан, цирконий алк ииний, бор, редкоземельные металлы при следующем соотношении компоHeHtOB , вес.%:

0,01-0,15

Углерод

12-15

Хром

13-15,5

Марганец

0,5-6,0

Никель

0,01-0,8

Титан

0,001-0,3

Цирконий

0,01-0,5 ,

Алкминий

0,0001-0,005

Бор Редкоземельные

металлы

0,05-0,1 Остальное Железо В качестве редкоземельных металлов может быть вз т мишметалл, содержащий один или несколько элементов лантаноидов: лантан, церий, празеодим , неодим.

Углерод, как аустенитообразующий элемент, вводитс в сталь в количестве не менее 0,01% дл получени в стали аустенитной структуры. Верхний предел по углероду 0,15% ограничен с целью предупреждени образовани в закаленной стали карбидов хрома (), которые оказывают отрицательное вли ние на склонность стали к межкристаллитной коррозии.

Нижний предел по хрому 12% соответствует концентрации, при которой сталь имеет положительный электрохимический потенциал и вл етс коррозйонностойкой . Содержание хрома ниже 12% приводит к смене знака электрохимического потенциала и сталь становитс некоррозионностойкой. Верхний предел по хрому 15% ограничен с целью исключить образование при нагреве « -феррита, который вл етс хрупкой фазой при низких температурах .

Прин тые пределы по марганцу обусловлены необходимостью получить стал со структурой аустенита. Дл этого при прин том соотношении компонентов требуетс не менее 13% марганца.Верхний предел 15,5% обусловлен тем, что при такой концентрации марганца сталь еще не про вл ет сильной склоности к деформационному упрочнению, что приводит к охрупчиванию стали.

Нижнее содержание никел 0,8% определ ет количество этого элемента , необходимое дл получени служебных свойств при температурах до , верхнее 6% при температурах до j253C.

Нижний предел по титану 0,01% указывает концентрацию, начина с которой про вл етс положительное вли ние титана на снижение склонности стали к межкристаллитной коррозии , которое заключаетс в том, что введенный в сталь титан св зывает углерод в карбид Т«С. Благодар этому затрудн ютс услови дл образовани карбида который снижает коррозионную стойкость стали за счет уменьшени концентрации хрома ниже минимального предела в приграничных зонах. Содержание титана выше 0,8% нецелесообразно, так как излишний против указанного титан в стали предлагаемого состава не принимает участи в образовании карбида Ti С.

Нижний предел по бору 0,0001% указывает концентрацию, при которой улучшаютс гор ча пластичность стали , верхний предел 0,005% обозначает содержание, выше которого бор образует избыточную фазу и ухудшает пластические свойства стали при высоких температурах.

Нижние пределы по цирконию (0,001 и алюминию (0,01%) при легировании показывают наименьшее их содержание, начина с которого указанные элементы повышают прочность стали при +700С за счет образовани мелкодисперсного и труднорастворимого карбида Zf и тонкого сло окисла А1jOj затрудн ющего диффузионные процессы и дальнейшее окисление металла при высоких температурах, способствуют получению более мелкого зерна за счет образовани соединений A1N и , которые при затвердевании слитка кристаллизуютс в виде субмикроскопической пыли , играющей роль барьеров дл роста зерна при последующих нагревах,а также повышают ударную в зкость при криогенных температурах и улучшают деформируемость стали в холодном состо нии за счет оттеснени избыточных фаз в тело, зерна.

Верхние пределы по цирконию 0,3% и алюминию 0,5% ограничены с целью предупреждени завьааенного легировани твердого раствора, так как содержание циркони и алюмини выще указанных пределов из-за их ограниченной растворимости в аустените може привести к образованию и выпадению избыточньох фаз в межзеренные пространства в виде грубых вьщелений и вызвать охрупчивание металла.

Прин тое ограничение по сумме элементов-лантаноидов: лантана, цери , празеодима, неодима 0,05-0,1% продиктовано так, что присутствие одного или всех элементов в указанных количествах,благодар их высокой поверхностной активности и сродству к фосфору и сере, тормозит диффузионную подвижность у границ зерен углерода, хрома, серы, фосфора и способствует оттеснению избыточных фаз в тело зерна.

Опытные плавки сталей приведены в табл..

В табл.2, представлены механические свойства,деформируемость основного металла и сварного шва. Из данных табл.2 следует, что пре имущества предлагаемой стали про вл ютс , главным образом, при испытании металла после провоцирующего отпуска , имитирующего термические услови после сварки. При работа развити трещины (dp) основного металла предлагаемой стали равн 3,9-6,3 кгсм/см,тогда как у известной , dp 1, 5-1,6 кгсм/см. Еще большее различие в величинах ударной в зкости (Ян и ар при криогенных температурах предлагаемой и известной сталей наблюдаетс при испытании сварного шва - работа, развити ctp составл ет 3,1-4,3 кгсм/см и 0,5-0,6 кгсм/см соответственно. Исследование фрактрг IpaNM подтвердило, что все образцы предлагаемой стали,испытанные при разрушались в зко, образцы известной стали имели участки полностью хрупкого разрушени . Преимущество предлагаемой стали наблюдаТаблица етс; также при исследовании деформируемости Й вГ отпущенном состо нии величина Rj предлагаемой стали значительно меньше отличаетс от , чем у известной. Применеиие предлагаемой стали позвол ет сократить номенклатуру сталей при изготовлении конструкций химического машиностроени и криогенной техники, сократить расход дорогосто щего хладагента при захолаживании, так как конструкции из предлагаемой стали имеют меньшие геометрические размер , снизить вес конструкций, экономить остродефицитный никель в количестве 65 кг на тонну металла. Применение стали целесообразно дл изготовлени сварных и несварных конструкций, работак цих при темпеоатурах от до практически во всех област х машиностроени .

В10,18 15,1 4,0 6,0 0,025

Б20,05 17,1 4,5 10,0 0,030

Специально не вводилс .

0,45 1,2 0 ,4 1,8 |Сварной шов термообработке не подвергалс . Определ ли на основном металле после закалки + отпуска , 30 мин.

Claims

Формула изобретени

Коррозионностойка свариваема сталь, содержаща углерод, хром, никель , марганец, железо, отличающа с тем, что, с целью повышени ударной в зкости сварного шва при криогенных температурах, пластичности при холодной обработке давлением , она дополнительно содержит титан , цирконий, алюминий, бор, редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 0,01-0,15

Хром12-15

Марганец 13-15,5

Таблица 2