Коррозионностойкая сталь

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейной аустенитной коррозионностойкой стали для литых деталей молокопроводной арматуры и других отливок. контактирующих со слабоагрессивными средами пищевой и химической промышленности . С целью повышения технологичности при литье и сварке, предела текучести при сохранении уровня качества отливок, чистоты поверхности и коррозионной стойкости , сталь дополнительно содержит иттрий , редкоземельные металлы, бор и кальций при следующем соотношении компонентов , мас.%: углерод 0,06-0,12; марганец 11-15; кремний 0,30-0,80; хром 16-20; азот 0,15-0,30; ниобий 0,20-0,8; цирконий 0,05-0.20, иттрий 0,03-0,20; РЗМ 0,010- 0,05, бор 0,005-0,015; кальций 0,008-0,05; железо остальное. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 C 22 С 38/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4843888/02 (22) 03.05,90 (46) 15.07.92, Бюл, N - 26 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) Н.П, Александрова, Ю.П. Цап, В.Т. Погорелый и Н.И, Житник (53) 669,14.018,8-194(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 667607, кл. С 22 С 38/38, 1979, (54) КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к литейной аустенитной коррозионностойкой стали для литых деталей молокопроводной арматуры и других отливок, Изобретение относится к области изыскания новых литейных аустенитных коррозионностойких сталей, применяемых для деталей молокопроводной арматуры линий по производству творога, а также для других слабоагрессивных сред пищевой и химической йромышленности.

Цель изобретения = повышение технологичности при литье и сварке, предела текучести при сохранении уровня качества отливок, чистоты поверхности и коррозионной стойкости на достаточно высоком уровне, Предлагаемая сталь отличается наличи- . ем иттрия, Р3М, бора и кальция, более узким пределом содержания марганца и более широким углерода и кремния, Комплексное микролегирование стали иттрием, Р3М и бором позволяет в отсутствие молибдена обеспечить высокую коррозионную стойкость стали в молочных продуктах и в моющих средах, которые.5Ы» 1747532 A1 контактирующих со слабоагрессивными средами пищевой и химической промышленности. С целью повышения технологичности при литье и сварке, предела текучести при сохранении уровня качества отливок, чистоты поверхности и коррозионной стойкости, сталь дополнительно содержит иттрий, редкоземельные металлы, бор и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,06 — 0,12; марганец 11 — 15; кремний 0,30-0,80; хром 16 — 20; азот 0,15-0,30; ниобий 0,20-0,8; цирконий

0,05 — 0,20; иттрий 0,03 — 0,20; Р3М 0,010—

0,05; бор 0,005 — 0,015; кальций 0,008 — 0,05; железо остальное. 3 табл, М представляют собой кислотные или щелоч- (. ные растворы.

Иттрий увеличивает стойкость стали к окислению и вместе с церием и лантаном, входящим в Р3М, способствует повышению защитных свойств пленки Сг20з, формирую- в щейся на поверхности стали. . ф

Помимо положительного влияния на Qq коррозионные свойства стали, РЗМ. оказывает рафинирующее воздействие и способствует повышению жидкотекучести стали и, как следствие, улучшает заполняемость форм и технологичность стали. !

Малые добавки бора раскисляют и дегазируют сталь, очищают границы зерен. Помимо рафинирующего воздействия, бор оказывает и модифицирующее воздействие — способствует получению мелкой равноосной структуры, в результате чего увеличивается плотность литой стали и уменьшается анизотропность свойств по сечению отливки;

1747532

Кальций, как и РЗМ, оказывает рафинирующее воздействие на сталь, освобождая ее от неметаллических включений и вредных примесей, «ем также способствует повышению коррозионной стойкости как основного металла, так и зоны термического влияния при сварке. При этом качество отливок.улучшается, так как количество несплошностей на поверхности отливок заметно уменьшается. При введении в сталь кальция улучшается качество поверхности отливок и обрабатываемость резанием.

Снижение верхнего предела содержания азота позволяет снизить верхний предел содержания марганца от 17 до 15%, поскольку одна из функций марганца — увеличивать

pGcTB0pMMocTb азота в железе.

Расширение пределов содержания углерода и кремния дает более широкие возможности в отношении использования менее дефицитных шихтовых материалов.

Благодаря наличию в стали более активных, чем хром, карбидообразующих элементов— ниобия, циркония в процессе сенсибилизирующих нагревов уменьшается возможность образования по границам зерен карбидов хрома и, следовательно, обедненных хромом эон, что может спровоцировать межкристаллитную коррозию, Наличие нйобия и циркония позволяет поднять верхний предел содержания углерода до 0,12%.

Для получения стали были подготовлены пять смесей ингредиентов, Составы сталей и их свойства приведены в табл, 1, 2 и 3.

CTBflH выплавляли В индукционных печах под шлаком с использованием малоуглеродистых шихтовых материалов; раскисление по ходу плавки осуществлялось ферросилицием, мишметаллом .и силикокальцием, Заливка трефовидных проб и опытных деталей осуществлялась при температуре металла 1560-1600 С в песчаноглинистые и керамические формы.

Технологичность опытных сталей при литье и сварке оценивалась по следующим параметрам; жидкотекучесть, наличие внутренних литейных дефектов, чистоты литой поверхности, наличие трещин в зоне сварного шва (табл. 2).

Жидкотекучесть стали определяли по длине заполненного канала спиральной пробы, Качество литого металла исследовалось по поперечным темплетам, вырезанным из подприбыльной части опытных отливок на одинаковом расстоянии от прибыли, на

1 см которых определялось количество ли2 тейных дефектов — скоплений неметалличеI ских RKllí ÷åíèé, пор, раковин. По условной пятибалльной шкале к первому баллу отнесен образец с наименьшим количеством дефектов, к пятому — с наибольшим.

5 Чистота литой поверхности определялась на образцах, отлитых в керамическую фОрму в соответствии с ГОСТ 2789-73 и

ГОСТ 25346-92. Образцы опытных сталей подвергались сварке, после чего зона свар10 ного шва исследовалась на наличие трещин.

Коррозионные свойства сталей определялись в двух средах; в водном растворе

CuSO< и HzSOq по ГОСТ 6032-84 и в 3%-ном растворе молочной кислоты (табл, 3).

15 Анализ представленных результатов испытаний показывает, что оптимальным комплексом технологических, механических и корроэионных свойств обладает сталь предложенных составов 3 — 5, для которой харак20 терны минимальное количество литейных дефектов, самые высокие показатели жидкотекучести, чистоты литой поверхности, отсутствие трещин в зоне сварного шва и требуемый уровень коррозионных и меха25 нических характеристик, Санитарно-гигиенические испытания предлагаемой стали показали, что уровень миграции ионов металлов иэ опытной стали не превышает установленные нормативы, 30 на основании чего Минздрав СССР разрешил использование предлагаемой стали (10Х18АГТ14Л) для изготовления деталей молокопроводной арматуры.

35 Формула изобретения

Коррозионностойкая сталь, преимущественно для отливок, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, азот, ниобий,цирконий и железо, о тл и ч а ю щ а я с я тем, 40 что, с целью повышения технологичности при литье и сварке, предела текучести при сохранении уровня качества отливок, чистоты поверхности и коррозионной стойкости, она дополнительно содержит иттрии, редко45 земельные металлы, бор и кальций при следующем соотношении, мас,%:

Углерод 0,06 — 0,12

Хром 16-20

Марганец 11 — 15

Кремний . 0,30 — 0,80

Азот 0,15 — 0,30

Ниобий 0,20 — 0,80

Цирконий 0,05 — 0,20

Иттрий 0,03 — 0,20

55 Редкоземельны» металлы 0,010 — 0,05

Бор 0,005 — 0,015

Кальций 0,008-0,05

Железо Остальное

1747532

Таблица 1

Химический состав коррозионных сталей

П р и м е ч э н и е. Р3М вводилис1 в виде мишметалла, содержащего 40 — 50% церия, 20-25% лантана, 15-17% неодима и 8 — 10% других Р3М, Таблица2

Технологические и механические свойства сталей

Сталь, Р

Жидкоте кучесть, им

Иеханические свойства в состоянии литья

G„G0,„

ИЛа Иба

КСУ, Дш/си2

3,2 - 6,3

680 362

24 Есть

Та блица 3

Коррозионные свойства сталей

1 6I0 (прототип)

2 612

3 616

4 620

5. 621

6 619

Количество литейных дефектов, балл ус" ловной шкалы

3

3

Количество литой поверхности, предн .почтит. э на ч, нки (ГОСТ 2785-73) 12,5 - 6,3

3,2 - 6,3

1 6 - 3 2

3,2 " (,6

6,3 — 3,2

615 305 29

620 425 32

705 445 45

740 485 38

755 460 28

41

29

Наличие трецин в эоне сварного шва

13,2 Есть

15 Нет

17 Нет

6,5 Нет

4,7 Есть