Коррозионно-стойкая магнитомягкая ферритная сталь

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в судовом и энергетическом машиностроении. Цель изобретения - повышение сопротивления хрупкому и усталостному разрушениям, снижение склонности к магнитному старению и межкристаллитной коррозии. Сталь дополнительно содержит молибден, титан, азот и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,005-0,015; кремний 0,05-0,3; марганец 0,10-0,28; хром 15,5 - 16,5; молибден 0,3-0,6; титан 0,05- 0,2; иттрий 0,005-0,05; азот 0,005-0,02; сера 0,005-0,015; фосфор 0,005-0,015; железо остальное, при условии, что суммарное содержание углерода, азота и марганца не должно превышать 0,3; отношение титана к углероду должно быть не менее 10. 2з.п.флы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 38/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

ЬЭ V

C) (21) 4795192/02 (22) 03.01.90 (46) 07.04.92. Бюл. N -13 (72) Ю.В.Соболев, Б.А,Масленок, В.В.Лебедев, Г.Н.Филимонов, В.Н.Павлов, И.А.Повышев и А.Б.Сергеев (53) 669.14.018.8-194(088.8) (56) Сталь 16Х, ГОСТ 10994-74. (54) КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ МАГНИТОМЯГКАЯ ФЕРРИТНАЯ СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в судовом и энергетическом машиностроении. Цель изобретения — повышение сопротивления

Изобретение относится к металлургии легированных сталей и сплавов, содержащих в качестве основы железо и хром, и может быть использовано в судовом и энергетическом машиностроении при производстве магнитопроводов различных дистанционно управляемых исполнительных устройств и механизмов.

Целью изобретения является создание стали, обладающей более высокими характеристиками сопротивления хрупкому и усталостному разрушениям, а также коррозионной стойкостью по сравнению с известным материалом, что обеспечивает повышение надежности и работоспособности электромагнитных тяговых устройств в условиях длительной эксплуатации судовой трубопроводной арматуры.

Поставленная цель достигается изменением соотношения основных легирующих. Ы«, 1724720 А1 хрупкому и усталостному разрушениям, снижение склонности к магнитному старению и межкристаллитной коррозии. Сталь дополнительно содержит молибден, титан, азот и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,005 — 0,015; кремний 0,05 — 0,3; марганец 0,10 — 0,28; хром

15,5 - 16,5; молибден 0,3 — 0,6; титан 0,05—

0,2; иттрий 0,005 — 0,05; азот 0,005-0,02; сера

0,005 — 0,015; фосфор 0,005-0,015; железо остальное, при условии, что суммарное содержание углерода, азота и марганца не должно превышать 0,3; отношение титана к углероду должно быть не менее 10. 2з.пфлы, 2 табл. элементов и введением в состав стали оптимальных количеств молибдена, титана, иттрия, азота. При этом содержание серы и фосфора ограничено до 0,015 мас. каждого. При большем содержании этих элементов сталь приобретает повышенную чувствительность к отпускной хрупкости и коррозионному растрескиванию под напряжением в хлоридсодержащих средах.

Предлагаемая сталь содержит, мас. : углерод 0,005 — 0,015; кремний 0,05 — 0,3; марганец 0,10 — 0,28; хром 15,5 — 16,5; молибден

0,3 — 0,6; титан 0,05-0,2; иттрий 0,003-0;005; азот 0,005 — 0,02; железо остальное.

Соотношение указанных легирующих элементов выбрано таким образом, что сталь после соответствующей термической обработки обеспечивает значительное снижение порога хладноломкости, повышение

1724720

10 сопротивления хрупкому, усталостному и коррозионному разрушениям.

Введение легирующих добавок Mo, Ti u

Р3М в указанном соотношении с другими элементами улучшает ее структурную стабильность и положительно влияет на повышение важнейших механических свойств, определяющих надежность и.работоспособность конструкции магнитопроводов в условиях ударного и энакопеременного циклического нагружений. Обладая способностью эффективно упрочнять твердый раствор и увеличивать дисперсность зерна, молибден и титан в сочетании с микродобавками иттрия повышают сопротивление металла усталостному разрушению и упругой деформации и, в частности существенно возрастает такая важная расчетная характеристика как предел текучести, благотворно влияют на процессы тепловой хрупкости, снижая чувствительность стали к этому виду охрупчивания, что имеет важное значение для магнитопроводов судовой электромагнитной арматуры в условиях длительной эксплуатации.

Подавлению процессов, приводящих к

МКК и коррозионному растрескиванию сварных соединений, способствует также и введение небольших добавок титана, являющегося наиболее активным стабилизирующим элементом, Увеличение содержания иттрия приводит к заметному ухудшению магнитных свойств и охрупчиванию хромистого феррита, что вызвано образованием и выделением избыточных фаз и неметаллических вкл ючений.

Пример, Проводят лабораторные и опытно-промышленные плавки в открытых индукционных, плазменно-дуговых и вакуумных индукционных печах с использованием чистых и особо чистых шихтовых материалов, а также пластическую и термическую обработку металла, Химический состав исследованных материалов, а также результаты определения их физико-механических свойств и коррозионной стойкости представлены в табл.1,2.

Таким .образом, эксплуатационная надежность и ресурс работы тяговых электромагнитных приводов исполнительных механизмов увеличиваются за счет повышения характеристик сопротивления металла

55 хрупкому и усталостному разрушениям, а также его коррозионной стойкости.

Склонность материала к хрупкому разрушению определяют в процессе сериальных испытаний на удар по критерию Тм,т.е. температуре, при которой в изломе ударного разрушения содержится 50 / вязкой со- ставляющей, а также по критическому коэффициенту интенсивности напряжений, определяемому при испытании образцов на растяжение.

Фрактографический анализ поверхности излома образцов, проведенный методом сканирования на растровом электронном микроскопе, показывает, что доля вязкой составляющей в зоне разрушения сварных соединений предлагаемой стали существенно выше, чем у известного сплава.

Стабильность магнитных характеристик исследуемых составов, характеризуемая коэффициентом старения Кнс, определяют после длительных тепловых выдержек на магнитное старение по режиму, рекомендованному ГОСТ 21427-75, 150 С, 200ч на воздухе.

Определение угла загиба образцов сварных соединений, полученных аргонодуговой сваркой, производят после кипячения их в реактиве. Величину угла определяют по началу образования трещин в околошовной зоне.

Формула изобретения

1. Коррозион но-стойкая магнитомя гкая ферритная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, серу, фосфор, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения сопротивления хрупкому и усталостному разрушениям, снижения склонности к магнитному старению и межкристаллитной коррозии, она дополнительно содержит молибден, титан, азот и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас. : углерод 0,005-0,015; кремний 0,05 — 0,30; марганец 0,10 — 0,28; хром

15,5 — 16,5; молибден 0,3 — 0,6; титан 0,05-0,2; иттрий 0,005 — 0,05; азот 0,005 — 0,02; сера

0,005-0015; фосфор 0,.005-0,015железо остальное.

2.Сталь по и. 1, отличающаяся тем, что суммарное содержание углерода, азота и марганца не превышает 0,3.

3. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что отношение титана к углероду не менее 10.

1724720 та блица!

Состав

Содержание элементов, мас.Ф

)..!

R редла гаемый

0,004 0,04 0,05 15,0

0,2

0,03 0,002: 0,004 Осталь" ное

0,005

0,010

0,015

0,02

0 ° 05 0>10 15.э5

0,1 0,20. 16,0

0,3 0>28 1615

0,4 0 35 17 0

0,3

0,5

0,6

0,8

0,05 0,005

0,1 0,02

0,2 0 05

0,3 0,1

0,02

0,010

0.,005

0,03

11 н

«I l »

«н»

Известный

002 02 03 160

0,3

«н»

П р и м е ч а н и е. Со е д ржание серы и фосфора в каждом составе составляет в пределах 0,005-0,015 мас.Ж

20 таблица2

Состав

Механические свойства при растяжении на разрыв

S„,МПа ф ф

Q, МПа в

gîoã t1Aa

«ь»

1000

32 70

-30

-40

25 230 4

32 78

30 68

25 65

1100

»30

1200

-20

950

20 50

28 63

+10

П р и м е ч а н и е. Результаты механических испытаний усреднены по трем образцам на точку

Определение механических свойств исследуемых составов проводят после стабилизируюыего отжига при 750 - 2 ч.

45

Составитель В.Брострем

Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Редактор Н.Гунько

Заказ 1152 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

280

170

Порог хлад" ноломкости т, с

Вязкость разрушения К с при - 40 С, МПа :м

Предел вынос» ливости

8<, lina

230

Козффициент магнитного старения, 5

Угол загиба сварных образцов после кипячения в реактиве при испытании на стойкость против MKK град