Нержавеющая сталь

 

I. НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ, содержащая железо, углерод, ванадий, азот, хром, отличающая с я тем, что, с цепью повьшдения прочности и пластичности, она допопйитеЛьно содержит кремний, марганец, титан , алюминий при следующем соотношении компонентов, мас,%: Углерод 0,35-0,72 Кремний 0,30-0,50 Марганец 0,35-0,80 Хром12,0-14,0 Ванадий .0,125-0,45 Алюминий0,005-0,03 Азот0,05-0.,15 титан0,005-0,10 железоОстальное 2.. Стгшь по п.1, отличаю- § щ а я с я тем, что отнояение ванадия к азоту равно 2,5-3,0, J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК.,SU„„ A

8() .С 22 С 38/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧМРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

12,0-14,0

0 125-0,45 Ос005-0 ° 03

0,05-0.,15

0,005-0,10

Остальное (21) 3464355/22-02 (22) 05. 07. 82 (46) 15.12.83. Бюл. Р 46 (72) С.Я. Шипицын; IO.З. Бабаскин, В.H Жучин, М.М; Клюев, Б.A. Пшеничный и Л.К. Косарев (71) Институт проблем литья

AH Украинской ССР (53) 669.14 ° 018.831-194(088.8) (56) 1. ГОСТ 5632-61.

2. Патент Австрии Р 187929, кл. 18 В/34, 1952..(54) (57) 1. НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ, содержащая железо, углерод, ванадий, азот, хром, отличающаяся тем, что, с целью повьиаения прочности и пластичности, она дополнитель- . но содержит кремний, марганец, титан, алюминий при следукщем соотношении компонентов, мас. В:

Углерод 0,35-0,72

Кремний 0,30-0,50

Марганец 0 35-0,80

Хром, Ванадий

Алюминий

Азот

Титан

Железо

2, Сталь по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что отношение ванадия к азоту равно 2,5-3,0..

1060698 степени дендритной ликвации, уменьшению размеров и раэориентировок составляющих первичной структуры, повышению дисперсности и однородности вторичных структур.

Указанные факторы обеспечивают повышение пластичности стали и уменьшение карбидной неоднородности.

Азот с ванадием образует нитридную фазу. Термообработкой достигаются заданные дисперсность и распределение нитридов ванадия, что повышает прочность.

При избытке ванадия свыше стехиометрического соотношения к азоту кроме нитридной фазы при охлаждении отливки образуются дополнительно карбиды и карбонитриды ванадия размерами более 10 мкм. Эти соединения не растворяются в матрице вплоть до

1300оС и являются концентраторами напряжений, что понижает пластичность, ударную вязкость и шлифуемость стали. Для предотвращения образования карбидов в стали регламентировано соотношение ванадия к азоту, которое обеспечивает избыток азота по отношению к ванадию. При величине соотношения ванадия к азоту меньше 2,5 возможна газовая пористость в отливке и снижение прочности металла, при соотношении более

3,0 происходит образование карбидов ванадия и снижение пластичности и ударной вязкости стали.

Кремний и марганец являются в основном раскисляющими добавками. При содержании кремния и марганца менее

0,3% и 0,35% соответственно, металл плохо раскислен; при содержании кремния и марганца более 0,5% и 0,8%, соответственно, происходит нарушение фазового состава стали и снижение механических свойств.

Алюминий также является раскисляющей добавкой. При его содержании менее 0,05% металл недораскислен, а при содержании более 0,033 образуются нитриды алюминия, располагающиеся преимущественно в междендритных и межосных участках, происходит резкое падение ударной вязкости стали.

Изобретение относится к металлургии, в частности к нержавеющим сталям, и предназначено для изготовления деталей, работающих при повышенных нагрузках и в относительно сильных агрессивных средах, например деталей химических насосов и режущих инструментов °

Известна хромистая нержавеющая сталь Х1 3 )1)

Недостатком стали является низкая 10 прочностная характеристика.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является нержавеющая сталь, содержащая, мас.Ъ: 15

Углерод 0,2-2

Азот -О, 05-0, 35

Ванадий до 4

Хром 3,5-20

Железо Остальное L2) .

Недостатком стали является развитая структурная неоднороднбсть грубые выделения карбидов хрома и 25 ванадия по границам первичного зерна, что определяет недостаточные пластические и прочностные свойства, неудовлетворительную шлифуемость.

Цель изобретения — повышение проч 30 ности и пластичности стали.

Поставленная цель достигается тем, что нержавеющая сталь, содержащая железо, углерод, ванадий, азот, хром, дополнительно содержит кремний, марганец, титан, алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

0,35-0,72

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Ванадий

Алюминий

Азот

Титан

0,30-0,50

0,35-0,80

12,0-14,0

0,125-0,45

0,005-0,03

0,050-0,15

0,005-0,1

Титан образует нитриды в расплаве стали. Нитриды титана, являясь эффективными подложками кристаллизации и препятствиями для миграции высокоугловых границ в остывающем металле отливки, снижают .степень физико-химической неоднородности стали. При содержании титана менее

0,005% модифицирующий эффект отсутr ствует, а при содержании титана более 0,1ОЪ происходит коагуляция нитридов,.ухудшение механических и технологических свойств стали.

Железо Остальное 50

Отношение ванадия к азоту в стали составляет 2,5-3,0.

Азот, как поверхностно-активный и концентрационно-уплотняющий элемент, значительно тормозит рост твердой фазы при кристаллизации металла. При этом реализуется большое число зародышей кристаллизации, развитие получает объемная кристаллизация. Сокращается зона столбчатых дендритов, 60 уменьшаются размеры дендритов и повышается.плотность дендритной струк- туры". В свою очередь это приводит к повышению химической и физической однородности: металла: уменьшению

1060698 с

l»

Содержание элементов, вес.%Fe

Cr А1

Si Mn Ti.

0,05 12,0 0,005 0 125 0 050 2,5

Остальное

1 0 35 0,3 0,8

2 0,72 0,5 0,35

3 0,,65 0,4 0 5

0 10. 14,0 0,03 0 45. 0,150 3,0

0,07 13,1 0,02 0,15 0,055 2,7

0;002 10,9 0,003 . О, 0 025 3,6

4 0,55 0,2 0,95

0,25

0,15 15,1 0,04 0,55 0,180 3,1

5 0 80 0 б

0,9

0,15 6,0

12,5 б 0,67 жиму отжиг при калка от 1150 о С при 650 С.

Таблица

950 С, заи отпуск б 69 к r /мм кг/мм

S,%

Ок> кгс/см

Р пп

НВ

1 1165 106

2 117 107,5

12,3 369

29,2

34,0

10,6 370

108

11,8 364

7, 6 301

4,5 .352

30,5

3 118

4 95

5 101 ,б 102

84,3

22,1

13,2

6,1 346

19,7

93,0

ВНИИПИ Заказ 9976/29 Тираж 627 Подписное

Филиал ППП "Патент, r.Óæãoðoä,óë.Ïðoåêòíàÿ, Химический состав сталей представлен в табл. 1.

Были выплавлены плавки предлагаемой сталй, а также плавки стали, выходящими из предлагаемых пределов (4,5 табл. 1) и известная сталь

5 (6 табл. 1).

Механические свойства сталей приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2 сталь с химическим составом в предлагаемых 1О пределах (1-3) по сравнению с иэвест. ной сталью (6) и со сталями с химическими составами, выходящими из заявляемых пределов, обладает более высокими прочностными (на 14 15

16 кг/мм ) и пластическими (8 на

50-70% и a„ почти на 100%) свойствами.

Образцы для определения механических свойств вырезаются иэ клиньев и термообрабатываются по реМеталлографический анализ показал, что предлагаемая сталь не имее; грубых строчечных выделений карбидов хрома и крупных карбидов ванадия, характерных для известной стали. .I

Повышение прочности и пластичности стали, уменьшение карбидной неоднородности позволяет повысить надежность и долговечность иэделий на .

40-50% и уменьшить на 15-30% их металлоемкость.

Ожидаемый экономический эффект использования предлагаемой стали при производстве деталей химических насосов составит .991,2 тыс. руб. в год.

Таблица 1