Порошковый коррозионно-стойкий материал
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым коррозионно-стойким материалам на основе железа. Может применяться для изготовления деталей, работающих в агрессивных средах, например, нефтедобывающей, химической промышленности. Порошковый коррозионно-стойкий материал содержит, мас.%: хром 16-20; никель 10-15; молибден 2-3; углерод 0,1-0,3; медь 15-30; железо - остальное. Полученный материал обладает высокой коррозионной стойкостью. 2 табл.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым коррозионно-стойким материалам на основе железа, используемым для изготовления деталей, работающих в агрессивных средах, например, в нефтедобывающей, химической промышленности.
Известен ряд коррозионно-стойких материалов, таких как компактная нержавеющая сталь 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632-72), легированный чугун типа нирезист (Машиностроение: Энциклопедия. М.: Машиностроение, 2001), порошковая нержавеющая сталь ПК20Х18Н10М2 (Исследование метода электрохимического импеданса к исследованию коррозии пористой порошковой стали 316L / В.И.Кичигин, М.В.Полякова, Т.А.Сюр и др. // Защита металлов. 2002. Т.38, №6. С.632-639).
Недостатком перечисленных материалов является низкая коррозионная стойкость в солянокислых растворах, что ограничивает область их применения.
В качестве прототипа выбрана порошковая нержавеющая сталь ПК20Х18Н10М2, в состав которой входят хром, никель, молибден, углерод и железо.
Основным недостатком прототипа является относительно невысокая коррозионная стойкость, что приводит к повышенному износу материала, работающего в агрессивных средах.
Настоящее изобретение решает задачу повышения коррозионной стойкости порошковых нержавеющих сталей.
Указанный технический результат достигается тем, что порошковый коррозионно-стойкий материал на основе железа, содержащий хром, никель, молибден и углерод, дополнительно содержит медь, введенную методом инфильтрации, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Хром | 16-20 |
| Никель | 10-15 |
| Молибден | 2-3 |
| Углерод | 0,1-0,3 |
| Медь | 15-30 |
| Железо | остальное |
Пропитка материала медью приводит к отсутствию пористости, что существенно повышает коррозионную стойкость сталей.
Возможность осуществления изобретения может быть показана на примере получения материала ПК20Х18Н12М2Д25-пр. с оптимальным содержанием компонентов в заявляемых пределах.
Для получения материала порошки исходных компонентов смешивают с сухой смазкой, полученную смесь прессуют при давлении 400-600 МПа. В качестве исходных компонентов может быть использован предварительно легированный порошок нержавеющей стали (Х18Н12М2). Пористость образцов после прессования составляет 15-18%.
Спекание проводят в восстановительной атмосфере или вакууме при температуре 1150±10°С, совмещая с инфильтрацией медью.
Коррозионные испытания полученных материалов проводили в среде NACE (водный раствор 5% NaCl + 3% HCl) в соответствии с ASTM В 117-97 электрохимическим и весовым методами при температурах от 20±2°С до 80±3°С в статических (без перемешивания раствора) и динамических (перемешивание раствора с помощью магнитной мешалки) условиях.
В таблицах 1, 2 приведены коррозионные свойства заявляемого материала и известных коррозионно-стойких материалов, наиболее близких по составу.
Как следует из приведенных в таблицах данных, предлагаемый материал имеет более низкую скорость коррозии в солянокислых средах по сравнению с аналогами и прототипом.
| Таблица 1 | ||||
| Скорость коррозии материалов, определенная весовым методом | ||||
| Марка материала | Скорость коррозии, г/м2·ч | |||
| Статические условия | Динамические условия | |||
| 20±2°С | 80±3°С | 20±2°С | 80±3°С | |
| Нирезист (аналог) | 0,2 | 3,5 | 1,9 | 9,5 |
| 12Х18Н10Т (аналог) | 0,15 | 5,9 | 1,9 | 9,3 |
| ПК20Х18Н12М2-порошковая (прототип) | 3,6 | 58,5 | 4,2 | 110,7 |
| ПК20Х18Н12М2Д25-пр | 0,14 | 1,3 | 1,68 | 8,7 |
| Таблица 2 | ||||
| Скорость коррозии материалов, определенная электрохимическим методом | ||||
| Марка материала | Скорость коррозии, г/м2·ч | |||
| Статические условия | Динамические условия | |||
| 20±2°С | 80±3°С | 20±2°С | 80±3°С | |
| Нирезист (аналог) | 0,20 | 20,8 | 1,00 | 23 |
| 12Х18Н10Т (аналог) | 0,33 | 53 | 1,85 | 85 |
| ПК20Х18Н12М2-порошковая (прототип) | 0,38 | 1,65 | - | - |
| ПК20Х18Н12М2Д25-пр | 0,09 | 0,1 | 0,8 | 4,9 |
Порошковый коррозионно-стойкий материал на основе железа, содержащий хром, никель, молибден и углерод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит медь, введенную методом инфильтрации, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| хром | 16-20 |
| никель | 10-15 |
| молибден | 2-3 |
| углерод | 0,1-0,3 |
| медь | 15-30 |
| железо | остальное |
