Жаропрочная сталь
Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочной стали, и может быть использовано для изготовления выпускных клапанов, работающих в автомобильных и тракторных дизелях при температурах до 800°С в среде продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива с содержанием серы до 2%. Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости и длительной прочности при воздействии продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива. Сталь дополнительно содержит редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,45-0,65; хром 18,0-22,0; марганец 9,0- 12,0; кремний 0,1-1,0; молибден 0,5-1,5; ниобий 0,5-2,0; азот 0,3-0,6; цирконий 0,01-0,3; редкоземельные металлы 0,01- 0,1 - железо остальное. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„ 4 „„1733498 А1 (я)5 С 22 С 38/38
ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ быть использовано для изготовления выпускных клапанов, работающих в автомобильных и тракторных дизелях при температурах до 800 С в среде продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива с содержанием серы до 2% . Цель изобретения— повышение коррозионной стойкости и длительной прочности при воздействии продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива. Стал ь дополн ител ьно содержит редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас. (,: углерод
0,45 — 0,65; хром 18,0 — 22,0; марганец 9,012,0; кремний 0,1 — 1,0; молибден 0,5-1,5; ниобий 0,5 — 2,0; азот 0,3-0,6; цирконий
0,01 — 0,3; редкоземельные металлы 0,01—
0,1 ° железо остальное. 2 табл. онных температурах для выпускных клапанов.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является жаропрочная сталь, имеющая следующий химический состав, мас,%: (21) 4806754/02 (22) 28.03.90 (46) 15.05.92. Бюл. № 18 (71) Научно-производственное объединение по тракторостроению "ХАТИ" (72) Ю.Н. Кармалин, В.Н. Благодаров, Е.В.
Доронина, B.B. Михеева, К.А. Вернер, Г.И.
Писанов, В П. Степанов, И.Н. Мелькумов, Н.Н. Козлова, Е.Н. Фуфаева, Б.M. Ганзюк и
P.Ä, Шулюпова (53) 669,14,018.85-194 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1650762, кл. С 22 С 38/58, 22.11.89. (54) ЖАРОПРОЧНАЯ СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочной стали, и может
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству жаропрочных сталей, используемых для изготовления выпускных клапанов, работающих в автомобильных и тракторных дизелях при температурах до 800 С в среде продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива с содержанием серы до 2%, Известны стали, предназначенные для эксплуатации под нагрузкой при повышенной температуре в среде продуктов сгорания жидкого, твердого и газообразного топлива, в том числе сталь 55Х20Г9АН4, сталь X50CrMnNV 219, сталь EV8, сталь BS
970352 S 54.
Указанные материалы обладают пониженной коррозионной стойкостью, неудовлетворительными механическими свойствами при комнатной и эксплуатациУглерод
Хром
Марганец
Никель
Азот
Молибден
Ниобий
Ванадий
Цирконий
Железо при условии выполнения
0,50 — 0,60
20,0 — 24,0
8,0 — 11,0
1,0 — 3,0
0,30 — 0,60
0.5 — 1,5
0,5 — 1,5
0,5 — 1,5
0,05-0,20
Остальное соотношений
1733498 молибден + ванадий + ниобий хром
= 0,10 — 0,20; углерод+ азот = 0,9-1,1.
Кремний может присутствовать в составе в качестве примеси до 0,8 . Однако эта сталь имеет недостаточную длительную о прочность при температурах до 800 С и пониженную коррозионную стойкость в продуктах сгорания низкосортового дизельного топлива с содержанием серы до
20/О.
Цель изобретения — с повышением коррозионной стойкости и длительной прочности при воздействии на сталь продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива с содержанием серы до 2 .
Поставленная цель достигается тем, что жаропрочная сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, молибден, ниобий, азот, цирконий и железо, дополнительно содержит Р3М при рациональном выборе соотношения других легирующих элементов.
Повышение коррозионной стойкости достигается благодаря образованию тугоплавких соединений РЗМ, образующих барьер на границе слоя продуктов коррозии и затрудняющих протекание диффузионных процессов. При этом происходит очистка границ зерен от легкоплавких соединений типа NazMo04, снижается уровень межкристаллитного разрушения, что, в свою очередь, повышает длительную прочность, Рациональный выбор соотношения легирующих элементов связан с отсутствием в предлагаемой стали никеля и ванадия, играющих ведущую роль в активизации коррозионных процессов в условиях эксплуатации в связи с образованием соединений и эвтектик на базе сульфидов никеля NiS и ЮзЯ, а также пятиокиси ванадия
V20g. Отсутствие в составе предлагаемой стали никеля и ванадия удешевляет металл, упрощает технологию его получения и значительно снижает в сравнении с известной сталью как вероятность образования легкоплавких соединений, так и скорость коррозии.
Пример. Сталь предлагаемого состава выплавляли в индукционной печи емкостью 40 кг.
Заливку производили в металлические изложнецы, слитки проковывали на заготов35 Формула изобретения
Жаропрочная сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, молибден, ниобий, азот, цирконий и железо, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения
40 коррозионной стойкости и длительной прочности при воздействии продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива, она дополнительно содержит редкоземельные металлы при следующем соотношении
45 компонентов, мас. :
Углерод 0,45 — 0,65
Хром 18,0-22,0
Марганец 9,0 — 12,0
Кремний 0,1 — 1,0
Молибден 0,5 — 1,5
Ниобий 0,5 — 2,0
Азот 0.3-0,6
Цирконий 0,01 — 0,3
Редкоземельные
55 металлы 0,01 — 0,1
Железо Остальное
50 ки, а затем в прутки 16 мм для изготовления образцов.
B табл.1 приведеныы составы плавок предлагаемой стали (1 — 3) с различным со5 держанием легирующих элементов предлагаемых в пределах, предлагаемой стали с запредельным содержанием компонентов (4 и 5), а также известной стали.
В табл,2 приведены результаты испыта10 ний образцов из сталей составов 1 — 6 в синтетических средах, имитирующих осадок продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива. Термическую обработку образцов проводили по режиму: нагрев до
15 1180 + 10 С, 30 мин. вода с последующим старением 740+ 10 С, 12 ч, воздух.
Длительную прочность определяли на образцах по ГОСТ 10145 — 81. На образцы через каждые 100 ч наносили синтетическую
20 смолу состава, Д: СаО 5; V205 25; Ре20з 10; йаг$04; MgO 1,0; Сг20з 5.
Определение коррозионной стойкости проводили на образцах диаметром 5 мм, длиной 25 мм тигельным способом в среде
25 90 VzOs и 10 NazS04, термоциклирование — с выдержкой 45 мин при 800 С, Результаты подсчитывали как среднее из 3 циклов для 10 образцов каждой плавки.
Жаропрочная сталь предлагаемого со30 става обеспечивает повышение ресурса выпускаемых клапанов автомобильных и тракторных дизельных двигателей до 12—
14 тыс ч.
1733498.1
Ю. °
И о л
Ю о
СО
bo о
Ig
Е л
Э
z
Щ
И
1!о
Э
1-С о
СЭ сз
CV
CD л
O о 1 о!.ГЪ л
I
Iо
LA >!!
l2
>
Ig с
1:С
Ю
>
1 1
I 1
I 1
I 1
1 1
1 1 ! о
1 !>! 1
I Q! I ! с
I CIj I
I 1
1 1
1I 1
I 1 1
1 Щ 1
1Г> 1 ! Щ S
I C2 C3: 1
1 1
1.0 I ! с
1 Itl 1
1 Ы 1
1 S 1
1 — 1
Л .1 1
1 1
I I
1Г) I
IQ
1 1
1 I
1 1
1 1 I ! о
IY)S 1
I CL S I
tS Z
1=:Г
1 —
1 1
11-, 1 ! о
1 !>! i
t Ct.
1 1
I I
I )S 1
1 S 1! о
I S 1
1 I
1 1
1 1 1
I ID 1
I S 1 с*
tg it1
Ct. I
I I
I 1 1 ! Х
l I1) >S I
ICL S
t M
1 I
l 1
I I 1
l lg
1 1
1а =Г
1 It! Э
Ic Х
1 1
1 1
1 1
1 g I ! о
I O. ! х
1 1
1 1
1 (1! с г о
1 0 > CL I !
Э о
Cl
0I ш %
I- l 1
L! О: о!—
1 I ! 1! 1 I 1 I
LA — LA О оооч л л л
ООООО
>.Г\
- а о «мо
О ОООО
LA а м о.ч э л л л л
O OOOO
uenOa СЧ л л л л о счосч
>ло !лм л л о о ч
Л О О л о о оо а
O ««лО
-О СЧ -1Ч
01 - СОOOOOO л иго ч! -! (4 N (4 бГ\ LA
- 3 >.> > О - 3 л оооо сч м I
1
1 . 1
I
1 .1
1
1
1
1 !
1
1
1
1
1
1
1
1
1 .1
I
I
I
I !
l
I
1
1
1
1
1
l
1
1
I
1
1
1
I
1 (1
1
1
I
1
1
I ! !
1 1
1
I
1 !
I I
1733498
Таблица 2
15
25
35
Составитель B,Брострем
Техред М.Моргентал Корректор З.Лончакова
Редактор А.Огар
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
Заказ 1641 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
