SU885331A1 - Steel - Google Patents

Description

tt

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к изысканию сталей дл  элементов сварнолитых и литых конструкций рабочих колес гидротурбин, работающих в услови х кавитационного разрушени .The invention relates to metallurgy, in particular, to the search for steels for elements of welded and cast structures of impellers of hydroturbines operating under conditions of cavitation destruction.

Дл  обеспечени  высокой эксплуатационной стойкости стали дл  гидротурбин должны обладать высокой прочностью в сочетании с достаточной пластичностью , а также высокой кавитационной стойкостью.To ensure high operational durability, steels for water turbines must have high strength combined with sufficient ductility as well as high cavitation resistance.

Известна сталь fll, используема  дл  изготовлени  гидротурбин, следующего химического состава, вес.: УглеродНе более 0,1Known steel fll, used for the manufacture of hydraulic turbines, the following chemical composition, weight .: Carbon Not more than 0.1

Кремний0,17-0,Silicon 0.17-0,

Марганец0,2-0,6Manganese 0.2-0.6

Хром11,5-13Chrom11.5-13

Никель1-1,5Nickel1-1,5

Медь0,8-1,1Copper 0.8-1.1

ЖелезоОстальноеIronErest

Недостатком стали  вл етс  присутствие в ней структурно-свободного фер (Sk) СТАЛЬThe disadvantage of steel is the presence in it of a structure-free fer (Sk) STEEL

рита, особенно в толстых сечени х, что приводит к значительному снижению работы развити  трещины и увеличению хрупкости стали.Rita, especially in thick sections, which leads to a significant reduction in the work of cracking and an increase in the brittleness of steel.

Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  сталь 2 следующего химического состава, вес.:The closest to the proposed is steel 2 of the following chemical composition, weight .:

Углерод0,01-0, itCarbon 0,01-0, it

Кремний0,05-2Silicon 0.05-2

Марганец0,05-8Manganese 0.05-8

10ten

Хром8-20Chrome 8-20

Ни кел ь1-13Nor kel1-13

МедьДо fCopper up to f

АзотДо О ,6Nitrogen Do Oh 6

АлюминийДо 4Aluminum up to 4

ISIS

МолибденДо Molybdenum

ВанадийДо kVanadium up to k

ЖелезоОстальноеIronErest

Недостатком известной стали  вл етс  низка  кавитационна  стойкость.A disadvantage of the known steel is low cavitation resistance.

2020

Цель изобретени  - повышение кавитационной стойкости.Поставленна  цель достигаетс  тем, что сталь, содержаща  углерод. 3 марганец, хром, никель, мед кремнии, азот, алюминий и железо дополнительно содержит титан и кальций при сле дующем соотношении компонентов,вес. Углерод0,05-0,10 Кремний0,01-0, it МарганецО ,4-1 ,2 Хром11,5-13,5 Никель1,5-2,25 Медь0,8-1,30 Азот0,005-0,025 Алюминий0,005-0,025 Титан0,025-0,04 Кальций0,002-0,02 ЖелезоОстальное Введение титана в количестве 0,02 0,0k вес. способствует измельчению зерна аустенита высокодисперсными частицами карбидов и карбонитридов титана, а также тормозит рост зерна при нагревании. Титан св зывает част азота в относительно компактные и устойчивые нитриды, что резко снижает возможность образовани  и выделе ни  на поверхност х аустенитных зере нитридов алюмини  развитой формы Уаеличение содержани  титана выше указанного предела оказывает отрицательное воздействие,вызыва  развитие межзеренного разрушени  литой стали,что св зано с обогащением бывших границ аустенитных з.ере карбидами титана. Дополнительное содержание кальци ( 0,002-0,02 вес.) способствует измельчению вторичных фаз и их равном ному распределению, повышению пластичности и плотности металла.The purpose of the invention is to increase the cavitation resistance. The goal is achieved by the fact that steel containing carbon. 3 manganese, chromium, nickel, silicon honey, nitrogen, aluminum and iron additionally contain titanium and calcium in the following ratio of components, weight. Carbon0.05-0.10 Silicon0.01-0, it Manganese O, 4-1, 2 Chromium 11.5-13.5 Nickel1.5-2.25 Copper0.8-1.30 Nitrogen0.005-0.025 Aluminum0.005 -0.025 Titanium0.025-0.04 Calcium0.002-0.02 IronOstal Implantation of titanium in the amount of 0.02 0k weight. promotes the grinding of austenite grain by highly dispersed particles of titanium carbides and carbonitrides, and also inhibits grain growth during heating. Titanium binds nitrogen into relatively compact and stable nitrides, which drastically reduces the possibility of the formation of aluminum nitrides of a developed form on the surfaces of austenitic grains of aluminum. the enrichment of the former austenitic z.ere boundaries with titanium carbides. The additional calcium content (0.002–0.02 wt.) Contributes to the grinding of the secondary phases and their equal distribution, an increase in the plasticity and density of the metal.

Содержание химических элементов, вес.%The content of chemical elements, wt.%

Кавитационна  стойкость 1 Сталь.выплавл етс  в электродуговой печи с основным тиглем. Химический состав и кавитационна  стойкость предлагаемой и известной сталей приведена в таблице. Кавитационные исследовани  провод тс  на магнитострикционной установке с амплитудой колебани  70 мкм с частотой вибратора 8100 Гц. Продолжительность испытаний составл ет 3 ч, взвешивание осуществл ют через каждый час. После термической обработки (отпуск при 650-870°С в течение 6 ч, нормализаци  от 950°С с выдержкой k ч , отпуск при 650-670°С в течение 8 ч) сталь имеет следующий комплекс-механических свойств: Предел прочности, кгс/мм 84-77,5 Предел текучести, кгс/мм 70,5-64,0 Относительное удлинение , %16-14,5 Относительное сужение , 55-52 Ударна  в зкость, кгс.м/см 14-10 Сварку деталей из предлагаемой стали можно осуществл ть без подогрева . Экономический эффект от использовани  стали дл  изготовлени  конструкций рабочих колес гидротурбин за счет повышени  кавитационной стойкости составит 384562 р.Cavitation Resistance 1 Steel is melted in an electric arc furnace with a main crucible. The chemical composition and cavitation resistance of the proposed and known steels are given in the table. Cavitation studies were carried out on a magnetostriction unit with an oscillation amplitude of 70 µm with a vibrator frequency of 8100 Hz. The test duration is 3 hours, weighing every hour. After heat treatment (tempering at 650-870 ° С for 6 h, normalization from 950 ° С with an exposure of k h, tempering at 650-670 ° С for 8 h) the steel has the following complex mechanical properties: Strength, kgf / mm 84-77,5 Yield strength, kgf / mm 70.5-64.0 Relative elongation,% 16-14,5 Relative narrowing, 55-52 Shock viscosity, kgf / cm 14-10 Welding of parts from The proposed steel can be carried out without preheating. The economic effect from the use of steel for the manufacture of designs of turbine impellers by increasing the cavitation resistance will be 384562 r.

.Предлагаема  сталь 0,05 0,01 0, 11,5 1,5 0,8 0,005 0,005 0,025 0,002 - 0 ,08 0,2 0,8 12,5 1,85 U05 0,018 0,015 0,1 О,А 1,2 13,5 2,25 1,3 0,025 0,025 .We offer steel 0.05 0.01 0, 11.5 1.5 0.8 0.8 0.005 0.005 0.025 0.002 - 0, 08 0.2 0.8 12.5 1.85 U05 0.018 0.015 0.1 O, A 1 , 2 13.5 2.25 1.3 0.025 0.025

Известна Known

0.09 0,37 1,02 16,5 ,4 2,7 30.09 0.37 1.02 16.5, 4 2.7 3

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula Сталь, содержаща  углерод, кремний , марганец, хром, никель, медь, азот, алюминий и железо, отли10 ,7 30,2 50,6Steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, copper, nitrogen, aluminum and iron, 10, 7 30.2 50.6 5555 - 2,951,5 12,5 31.2- 2,951.5 12.5 31.2 чающа с  тем, что, с целью повышени  кавитационной стойкости,она дополнительно содержит титан и кальций при следующем соотношении компонентов , весД: 0,03 0,012- - .10 29,2 50 0,04 0,02 - 9,8 28,1 18,2 0,05-0,1 Углерод 0,01-0,4 Кремний О,,2 Марганец 11,5-13,5 1,,255 Никель 0,8-1,3 0,005-0,025 0,005-0,025 Алюминий 0,025-0, 8853 16 Кальций . 0,002-0,02 Железо Остальное Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Отливки из высоколегированной стали со специальными свойствами. ГОСТ 2176-77. so that, in order to increase cavitation resistance, it additionally contains titanium and calcium in the following ratio of components, weight D: 0.03 0.012 - - .10 29.2 50 0.04 0.02 - 9.8 28.1 18.2 0.05-0.1 Carbon 0.01-0.4 Silicon O ,, 2 Manganese 11.5-13.5 1, 255 Nickel 0.8-1.3 0.005-0.025 0.005-0.025 Aluminum 0.025-0, 8853 16 Calcium. 0,002-0,02 Iron Else Sources of information taken into account during the examination 1. Castings of high-alloy steel with special properties. GOST 2176-77. 2. Патент Англии If 936872, кл. С 7 А, опублик. 1961.2. England patent If 936872, cl. C 7 A, publish. 1961.