Сталь

 

СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель. молибден, ванадий, титан, алюминий, церий, азот и железо, о т л и ч аю щ a я с я тем, что; с целью повьшения теплоустойчивости и дли- , тельной пластичности, она дополнительно содержит цирконий при следукг щем соотношении компонентов, мас.%: 0,08-0,20 Углерод 0,20-0,60 Кремний 0,30-1,00 Марганец 0,40-1,50 Хром 0,20-1,00 Никель 0,05-1,00 Молибден 0,10-0,50 Ванадий 0,01-0,06 Титан 0,01-0,06 Алюминий 0,001-0,02 Церий 0,002-0,02 Азот 0,02-0,20 Цирконий Остальное, Железо при этом отнсипение концентраций титана и алюминия к концентрации азота должно быть 4,0-10,0.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

WW Ì

РЕСПИЬЛИК ае oD

4 51) С 22 С 38/28 (ГОсудАРст8енный НОмитет сссР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3653137/22-02 (22) 17.10.83 (46) 23.01.85. Бюл. У 3 (72) К.А. Ланская, Ю.И: Матросов, А.М. Корешкова, С.Б. Извалов, В .А. Ко втуне нко, М. Б .. Шнайдер, И. Г. Шамонина, Э. К. Мироненко, П. С. Климашин, К1, Ф. Вяткин,.

В.И. Уманец, ВЯ. Тишков, В. С. Дьяконова, Б. Г. Знсельман, В,Б. Ромашевский и В.Д. Молчанова (71) Центральный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина

t (53) 669.15.018.2(088 ° 8) (56) 1. Патент Японии Ф 47-7981 кл. 10 1 172, 1972.

2, Патент Японии У 48-34651 ° кл. 10 3 172, 1973, (54) (57) СТАПЬ, содержащая угл род, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, титан, алюминий, церий, азот и железо; о т л и ч а-ю щ а я с я тем, что:> с целью повышения теплоустойчивости и длительной пластичности, она дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас. X:

Углерод О, 08-0,20

Кремний 0,20-0,60

Мар ганец О ° 30-1, 00

Хром О, 40-1, 50

Никель 0,20-1,00

Молибден 0,05-1,00

Ванадий 0,10-0,50

Тит ан О, О 1-0, 06

Алюминий 0,01-0,06

Церий 0,001-0,02

Азот 0,002-0, 02

Цирконий 0,02-0,20

Железо Остальное, при этом отношение суммы концентраций ти ана и алюминия к концентрации азота должно быть 4,0-10,0.

1135795

Изобретение относится к черной металлургии, в частности„к составам низколегированных теплоустойчивых сталей, предназначенных для длительной работы при температурах около

5600С.

Известна низколегированная сталь

fl) содержащая,мас.%:

Углерод О, 09-0Ä 12 Кремний О, 13-0,26

Марганец О, 86-13 30

Никель О, 03-0, 85

Хром 0,44-0,57

Молибден О, 39-0, 54

Ванадий или ниобий 0,012-0,050

Титан 0 010-О,О6О

Алюминий 0,028-0,050

Азот 0,0035-0,0069

Бор О;001- 0,004

Железо Остально е

20

45

Недостатком стали является низкая теплоустойчивость.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигае.ьым свойствам является сталь (2, содержащая, мас.%:

Углерод 0 10-0,20 Кремний 0,50-0, 70

Марганец 1,00-1,20

Никель 0,50-0,80

Хром О, 80-1, 20

Молибден О, 30-0,50

Ванадий 0,05-0,10

Титан 0,05-0,10 35

Апюминий 0,05-0,10

Церий и лантан 0,015-0,030

Бор 0,005-0,006

Азот 0,002-0,007

Недостатками известной стали явля- 0 ются низкая теплоустойчивость при температурах около 560 С и низкая о длительная пластичность. Кроме того, технологические свойства стали, в . первую очередь свариваемость, а также деформируемость при прокатке рулонной полосы (плохое состояние кромок полосы ) неудовлетворительны.

Цель изобретения — повышение теплоустойчивости и длительной пластич- - " ности стали.

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кр емний „мар г анец, хром, никель, молибден, ванадлй,, титан, алюминий, 5Ы церий, азот и железо; дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,08-0,20

Кремний 0,20-0,60

Марганец 0,30 — 1,00

Хром О, 40-1,50

Никель О, 20 — 1, 00

Молибден 0,05-1,00

Ванадий 0,10-0,50

Титан 0,0! — 0,06

Алюминий 0,01-0,06

Церий 0,001-0,02

Азот 0,002-0,02

Цирконий 0,02-0,20

Железо Остальное при этом отношение суммы концентраций титана и алюминия к концентрации азота должно быть 4, 0-10, О .

Нижний предел по титану в предла— гаемой стали составляет 0,01%. Содержание его ниже этого предела не влияет на измельчение зерна стали, что определяет прочностные и теплоустойчивые свойства при температурах до 550 С. Содержание титана выше

0,06% уменьшает прокаливаемость стали. Небольшое количество титана растворяется в карбиде VC, способ— ствуя тем самым повьппению его.терми1 ческой стабильности.

Содержание алюминия ограничи— вается пределаМи О, О 1 — О, 06% . При его содержании менее 0,01% не обеспечивается достаточное раскисление ста— ли, а при содержании более 0,06% образуется повышенное количество нитридных и оксидных соединений алюминия, что приводит к снижению ее свойств.

Нижний предел по азоту — 0,002%, определен методом выплавки . Содержа— ние азота более 0,02% приводит к образованию и выделению карбонитридных фаз ванадия вместо карбидной фазы VC что приводит к снижению теплоустойчивых свойств стали. Чтобы парализовать действие азота необхо— димо его связать в соединения. Дпя этого в сталь вводят сильные нитридообразуюпде элементы титан и алюминий.

При этом должно быть выдержано следующее соотношение содержания нитридообразующих элементов:

Тх+А1

Установлено, что это соотношение является оптимальным с точки зрения получения необходимых теплоус— тойчивых свойств. Г1ри значении указанного соотношения менее 4,0 вмес— то высокодисперсной термически стойкой карбидной фазы ванадия образуются нитридные фазы ванадия, чтс приводит к снижению теппоустойчивости стали. При значении соотношения более 10,0 резко понижаются теплоустойчивые свойства и длительная пластичность стали из-за повышенного остаточного содержания алюминия в стали, а также в результате образования крупных карбидов титана вместо карбидов ванадия.

При введении в сталь активного нитридообразующего элемента — циркония образуются карбонитридные и . нитридные соединения циркония. В этом случае обнаруживается карбид ванадия вместо карбонитрида и нитрида ванадия, который является высокодисперсной, термически стойкой " упрочняющей фазой, Нижний предел по цирконию определен 0,02Х. Содержание его ниже этого предела не обеспечивает необходимого упрочнения стали и повышения ее теплоустойчивости . Верхний предел ограничен

0,20Х Содержание его выше этого предела приводит к образованию крупных частиц нитридных и карбонитрилных фаэ циркония, что является

35795 4 причиной понижения теплоустойчивости, длительной пластичности и технологических свойств.

Опытные плавки выплавляют в индук ционной печи емкостью 50 кг. В табл.

1 приведен химический состав исследо. ванных сталей.

Слитки прокованы на сутунку pasмером 30 -150 500 мм и сорт ф18

1Î 14 и 8 мм. Сутунки прокатаны на полосу толщиной 5 мм. При выплавке, . ковке, прокатке технологических saтруднений не быпо.

Испытания кратковременных механи1$ ческих свойств и теплостойкости сталей проводят на стандартных образцах: Лим-5, Лим-4А, ПР-5к, ПРГ-В 8, gII-5, ДП-IОП. Свойства сталей приведены в табл. 2. уб Как .следует иэ табл. 2, теплоустойчивость и длительная пластичность предлагаемых сталей значительно превышают свойства известной ст али .

2S Использование предлагаемой стали для изготовления крупногабаритных рулонированных сосудов высокого давления в сварном исполнении дпя работы при температурах около 560 С

0 повышает срок службы изделия. о е

«о

Оо О

О л

C) 00

° а в о л Ol а

Ц о о о ж

I

1 (1

1 ( ( ( во м оо

O ° оо

t а О

Во л л о о ((1 l (I

<М о

C) л

С 4 о о л о о о

СЧ о о л л о с о о

N о о л о о е о о о л л о о

C) о

СЧ а л о о 4 о л л о о ь л

Ю м о о а а о о

I о о—

Ф A о о О СЧ о о а л ю о о л о ( ео о° а оо, 3 О о . о л л о о

СЧ о о л л о о о а

l ео оа A оо о

СЧ а л о о о о о о м н л A о о î

v ф

Е л

00 л

Ю ( а СО л л о о о о

О сч

ФВ а

Ю а

О Л л а о с

Ю ь л

О О

СЧ

Я л о о с4и Л СЧ о а л л о о

Х о

00 СЧ ( л о м м ц л л л с о

CO л

C) ю о а а л о о м

I

Ю СЧ О О

О1 л ° \ о о о о л л л о л а о в О сЧ л л о о ил л а оо

3 1 (И ( оо

СЧ л оо б л о о.-4 Ю

< 4 л о о

00 о> о и ( ( о

° \

Cf о и

1135795 а о о м .ч а л Ф о о о

CV оо оо а ° оо ( м ,о с î л о о

Т аблиц а2

0 вофства сталей при 560 C

1135795

Свойства сталей при 20 С о

Ст

2, 5) H) с/мм Я кгс м/см б, кгс/с

pan в приб =20 кгс/мм

3181

12,0

1 80

2 82

3 84

4 86

5 80

31 6

20,3

3544

10,0

32, 0

3882

11,5

19,6

3443

16

9,5

22,1

3615

13 5

75

Иэвестная 80

15

8,5

2315

16 3

Составитель В. Муравьев

Редактор Н. Яцола Техред С.Легеэа Корректор В. ярняк

Заказ 10249/18 Тираж 582 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 о