Нержавеющая сталь

 

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ, содер- . жащая углерод, хром, никель, марганец , молибден, кремний, медь,ниобий,, кальций, церий, железо, от л и чающаяся тем, что, с целью повышения прочности, она дополнительно содержит азот, алюминий, ванадий при следующем соотношении компонентов , мае.%: 0,03-0,1 Углерод 20-22 Хром 13-16 Никель 1-3 Марганец 0,5-2,5 Молибден 1,5-2,5 Кремний 1,5-2,5 Медь 0,2-0,4 Ниобий 0,005-0,05 Церий 0,008-0,01 Кальций 1-1,5 Алюминий 0.,2-0,4 Азот В 0,2-0,3 Ванадий (Л Остальное Железо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛНСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И ) ) 3(Д) С 22 С 38/48

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3467376/22-02 (22) 14.07.82 (46) 28.02.84. Бюл. Р 8 (72) Ю.П.Солнцев, Г.Г.Колчин, С.A.Ãoðe óíîâ, Л.A.Båðè÷åâà и Т.Ю.Федорова (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт холодильной промышленности (53) 669.14.018.821-194(088.8) (56) 1. Сталь ООХ18Н20СЗМЗДЗБ.

ТУ 14»1-1799-76.

2. Авторское свидетельство СССР . по заявке Р 3455172/02, кл. С 22 С

38/48, 05.04.82 (54)(57) НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод хром, никель, марга1 нец, молибден, кремний, медь, ниобий,. кальций, церий, железо, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения прочности, она дополнитель. но содержит азот, алюминий, ванадий при следующем соотношении компонен тов, мас.Ъ|

Углерод 0,03-0,1

Хром 20-22

Никель 13-16

Марганец 1-3

Молибден 0,5-2,5

Кремний 1,5-2,5

Медь 1,5-2,5

Ниобий 0,2-0,4

Церий 0,005-0(05

Кальций 0,008-0,01

Алюминий 1-1,5

Азот 0:,2-0,4

Ванадий 0,2-0,3

Железо Остальное

1076487 марга нец, молибниобий, кальций, олнительно содерванадий при слекомпонентов, род, хром, никель ден, кремний, медь церий, железо, доп жит азот, алюминий дующем соотношении мас.%:

Углерод

Хром

Никель

Марганец

Молибден

Кремний

Медь

Ниобий

Церий

Кальций

Алюминий

Азот

Ванадий

Железо

0,03-0,1

20-22

13-16

1-3

0,5-2,5

1,5-2,5

1,5-2,5

0,2-0,4

0,005-0,05

0,008-0,01

1-1,5

0,2-0,4

0,2-0,3

Остальное

0,01-0i03

0,1-0,5

1,5-3,5

16-20

18-22

1,5-3

1,5-3,5

0 1-0,4

0,001-0 1

0,001-0,1

Изобретение относится к металлургии, а именно к аустенитным нержавеющим сталям, обладающим повышенной коррозионной стойкостью, технологичностью и эксплуатационной надежностью при достаточно высокой

5 пр оч н о сти для на гр уже н ных де тал ей машин и аппаратов, работающих в агрессивных химических, нефтехимических, пищевых, медицинских и других средах.

Известна аустенитная коррозионностойкая сталь, содержащая, мас.%:

Углерод До 0,03

Хром 17-19

Никель 19-21 15

Кремний 2, 3-3

Молибден 2,5-3

Медь 2-2,75

Ниобий 0,2-0,4

Цирконий 0,1-0,2

Марганец До 0,7

Сера До g О?

Фосфор До 0,035

Железо Остальное

После термической обработки — закалки в воде от 1050-1100 С - укад 25 занная сталь имеет следующие механические характеристики (не менее ): временное сопротивление 650 МПа, йредел текучести 320 МПа, относительное удлинение 40% относительное сужение 55% ; ударная вязкость

200 цж/см2 f1 j.

При довольно высоких пластических характеристиках указанная аустенитная кислотостойкая сталь имеет 35 низкую прочность. Кроме того, сталь содержит в значительных (до 21% f. количествах остродефицитный никель.

Наиболее близкой к предлагаемой по достигаемому эффекту является 40 нержавеющая сталь (? ), содержащая, мас.%:

Углерод

Марганец

Кремний

Хром

Никель

Медь

Молибден

Ниобий

Кальций 50

Магний

Резкоземельные металлы 0,002-0,02

Железо Остальное

Недостатком известной стали яв- 55 ляются низкие прочностные свойства.

Цель изобретения — повышение прочности..

Для достижения укаэанной цели нержавеющая сталь, содержащая угле- 60

Повышение содержания хрома в стали выше верхнего предела (22%) приводит к снижению.технологичности стали, к появлению второй с(фазы, а следовательно, к увеличению склонности стали к образованию -фазы, которая резко понижает пластические и вязкие свойства, а также и коррозионную стойкость. Алюминий, кроме повышения прочности, снижает склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением при содержании его в стали более 1%. Однако увеличение алюминия в стали выше 1,5% снижает пластичность и вязкость> так как А1 является ферритообраэующим элементом. Ванадий в укаэанных пределах наиболее благоприятно воздействует на структуру, химическую стой.кость и механические свойства.

Азот введен в состав стали для

f прочнения аустенитной матрицы, причем оптимальное сочетание прочностных и вязких свойств наблюдают при содержании его 0,2-0,4%. Введение большого количества азота требует специальных, дорогостоящих способов выплавки металла, кроме того, стали, содержащие азот выше 0,4%, менее технологичны и имеют пониженные характеристики вязкости. Азот является сильным аустенитообразующим элементом, что позволяет заменить часть остродефицитного никеля беэ ущерба коррозионной стойкости.

Механические и антикоррозионные свойства стали исследуют на металле опытных плавок, выплавленных в открытой индукционной печи.

В табл. 1 приведен химический состав опытных плавок.

1076487

Таблица 1

Состав, мас.%

1 (I ) 1 1 (Сталь

С Cr Ni Mn Mo Si А! Си !

Предлагаемая

13 0 1 0 0 5 1 5 1 0 1 5

20,0

0,03

21,0

2,0; 1,5

20 1,3 20

14,5

0,06

2,5 1,5 2,5

16,0

3,0 2,5

0,4 1,8

0,10

22,0

2,1 2,0

18,1

19,9

0,03

Известная

Продолжение табл, 1

Состав, мас.Ъ

Сталь

N Са Се Nb Ид Fe

Предлагаемая

Остальное

0,30 0,008 0,005 0,20

0,20

0,35 0,009 0,003 0,30

0,25,0,40 0,010 0,05 0,40

0,008 0,009 0,35

0,30

0,08

Известная

Прочностные характеристики

: 5 (48, Мпа

6„, мпа

Сталь

Предлагаемая

418

41,5

57,0

758

54,5

429

40,5

780

810

55,0

448

43,8

57, 5

42,6

325

Известная

650

I и

В табл. 3 приведена скорость при 80 C (длительность испытания коррозии в растворах серной кислоты 900 ч,).

Свойства сталей определяют после аустенизацни с температуры 1100 С, о выдержки при этой температуре 40 мин35 йохлаждения в воде. Испытания на статистическое растяжение круглых

I... °

I образцов 9 6 мм типа 3 { ГОСТ 1497-73 проводят на разрывной маиине "Р-20".

В табл. 2 приведены полученные результаты механических испытаний указаны средние значения 6-10 определений.

Таблица 2

1076487

Таблица 3

Проникновение коррозии, мм/г, в растворах

Н 50+, %

Сталь,л

Предлагаемая

0,089

О;088

0,099

0,110

0,091

0i031

0,041

0,025

0,271

0,260

0,235

0,081

Потери массы, г/м ч

Сталь

1 Предлагаемая

0,021

0,016

О 006

Составитель Л. Суязова

Редактор С. Квятковская Техред Л.Коцюбняк

Корректор А. Повх

Заказ 670/25, Тираж 603

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

В табл. 4 приведена стойкость сталей против точечной коррозии в

10%-ном растворе хлорида железа (длительность испытания 50 ч .

Таблица 4

Следует отметить отсутствие склон-, ности к межкристаллитной коррозии.

30 60 80 у предлагаемой стали после испытания по методу АМУ (ГОСТ 6032-75) даже при выдержках в течение 50 ч при 650 C.

Из приведенных данных следует, что коррозионная стойкость предлагаемой аустенитной нержавеющей стали в таких агрессивных средах как горячие растворы (80©С) серной кислоты (10, 30, 60 и 80%) и .10%-ный раствор хлорида железа достаточно высока.

Предлагаемая сталь имеет более высокие прочностные характеристики, чем известная. В среднем условный предел текучести, по которому произво дят расчеты на прочность, у предлагамой стали выше в 1,3 раза . Кроме ого она экономичнее известной стали, так как содержит в среднем на 5,5% меньше Nt.