Коррозионностойкая сталь

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составу коррозионно-стойкой стали, применяемой при изготовлении ответственных деталей, используемых в машиностроении и работающих в агрессивных средах. Коррозионно-стойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь, железо, отличается тем, что она дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,18 - 0,63, кремний 0,80-1,20, марганец 0,40-0,60, хром 15,60-16,50, медь 0,40-0,80, ванадий 0,15-0,25, железо - остальное, при условии, что отношение кремния к меди составляет 1,5-2. 3 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к составом сталей, применяемых при изготовлении ответственных деталей, используемых в машиностроении, преимущественно в агрессивных средах.

Известна сталь, содержащая компоненты, мас.

Углерод 0,27 0,34 Кремний 0,17 0,37 Марганец 0,30 0,60 Хром 2,30 2,70 Молибден 0,20 0,30 Ванадий 0,06 0,12 Железо Остальное [1] Известна также сталь, содержащая компоненты, мас.

Углерод <0,40 Марганец 0,30 2,00 Ванадий 0,21 1,00
Хром 0,71 3,00
Алюминий <0,30
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является коррозионно-стойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель и железо при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,36-0,45
Кремний 0,40-0,80
Марганец 0,40-0,80
Хром 12,0-14,0
Медь 0,20-0,30
Никель 0,40-0,60
Железо Остальное [3]
Недостатком указанной коррозионно-стойкой стали является то, что она обладает относительно низкой прочностью и твердостью при удовлетворительной пластичности по всему сечению изделия, изготовленного из этой стали как после традиционных методом упрочнения (закалка, отпуск), так и после низкотемпературного азотирования (химико-термической обработки), высокой стоимостью из-за дефицитности никеля, а также склонностью к отпускной хрупкости и межкристаллитной коррозии.

В основу настоящего изобретения поставлена задача повышения прочностных и вязкостных характеристик, устранения явления межкристаллитной коррозии и снижения себестоимости изготовления.

Сущность изобретения состоит в том, что коррозионно-стойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь, железо, дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,18-0,63
Кремний 0,80-1,20
Марганец 0,40-0,60
Хром 15,60-16,50
Медь 0,40-0,80
Ванадий 0,15-0,25
Железо Остальное
при условии, что отношение кремния к содержанию меди составляет 1,5 - 2,0.

Для изготовления опытной партии коррозионно-стойкой стали используют индукционную пучь. Затем металл (сталь) прокатывают на заготовки (прутки) диаметром от 14 до 250 мм, которые подвергают закалке при температуре 1100^oC и низкотемпературному отпуску при температуре 180 250^oC. После чего определяют стандартные механические характеристики: временное сопротивление разрыву (предел прочности σ_В ), предел текучести σ_0,2 относительное удлинение δ относительное сужение j ударную вязкость KCU⁺²⁰, твердость по Роквеллу поверхностного слоя HRC, а также коррозионные характеристики, особенно при межкристаллитной коррозии, характерной для высоколегированных сталей.

Механические характеристики определяют традиционными способами. Коррозионные исследования проводят в лаборатории на цилиндрических образцах диаметром 10-20 мм и высотой 40 мм, используя гравиметрический метод или электрохимический метод с определением изменения потенциала стали. Исследования проводят ускоренно, то есть при усиленном воздействии отдельных факторов: температуры, концентрации и движения или перемешивания среды. При исследованиях используют поляризационные кривые, по которым вычисляют скорость коррозии стали. Производят также специальные лаболаторные исследования, в результате которых устанавливают влияние механических нагрузок, давления, температуры, скорости потока. Эти испытания проводят с целью выявления межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением, коррозионной усталости, фрикционной коррозии и питтенговой коррозии. Основным показателем скорости коррозионного разрушения как при местной, так и при равномерной коррозии является глубина проникновения. В обоих случаях глубину коррозионного разрушения измеряют в миллиметрах в год. При равномерной коррозии с помощью глубины коррозионного проникновения (КП, мм/год) вычисляют потерю массы материала (ПМ, г/м² ·ч).

В таблице 1 приведены составы сталей, в таблице 2 механические свойства сталей после термической обработки, а в таблице 3 -характеристики коррозионной устойчивости сталей и коррозионной активности сред.

Применение предлагаемой коррозионно-стойкой стали позволит повысить надежность и долговечность изготовленных из нее деталей машин, работающих в агрессивных средах, и снизить себестоимость их изготовления в 1,3-1,4 раза.

Литература
1. Азотируемая безалюминиевая сталь "30Х3МФ", ГОСТ 4543-71.

2. Заявка Японии N 52-27584, C 22C 37/24, 1978.

3. Коррозионно-стойкая сталь "40X13", ГОСТ 5632-72.

Формула изобретения

Корррозионностойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, медь, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,18 0,63
Кремний 0,80 1,20
Марганец 0,40 0,60
Хром 15,60 16,50
Медь 0,40 0,80
Ванадий 0,15 0,25
Железо Остальное
при условии, что отношение кремния к меди составляет 1,5 2.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3