Коррозионностойкая сталь и изделие, изготовленное из нее

Авторы патента:

Сидорина Татьяна Николаевна (RU)

Кабанов Илья Викторович (RU)

Шильников Евгений Владимирович (RU)

Троянов Борис Владимирович (RU)

Урин Сергей Львович (RU)

C22C38/46 - с ванадием

C22C38/24 - с ванадием

Владельцы патента RU 2762470:

Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" (RU)

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам коррозионностойкой стали, используемой для сварных конструкций, узлов и деталей, работающих при температуре от -20°С до 1100°С, в частности для труб теплообменного оборудования, эксплуатирующихся в агрессивных средах, аппаратуры, деталей, чехлов термопар, электродов искровых зажигательных свечей, теплообменников. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, молибден, серу, фосфор, никель, медь, азот, ванадий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод не более 0,15, кремний не более 1,0, марганец не более 0,8, хром 24,0-27,0, вольфрам не более 0,2, ванадий от более 0,5 до 1,1, молибден не более 0,3, сера не более 0,025, фосфор не более 0,035, никель не более 1,0, медь не более 0,3, азот 0,04-0,1, железо – остальное. Достигается повышение структурной стабильности и эксплуатационной надежности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к составам стали. Может использоваться для сварных конструкций, узлов и деталей, которые работают при температуре от -20°С до 1100°С (трубы для теплообменного оборудования, эксплуатирующихся в агрессивных средах, аппаратура, детали, чехлы термопар, электроды искровых зажигательных свечей, теплообменники).

Из уровня техники известна коррозионностойкая жаропрочная сталь коррозионностойкая жаропрочная сталь Св-13Х25Ф (ТУ 14-1-3767-84. Проволока сварочная из коррозионностойкой стали марок Св-13Х25Т и Св-13Х25Ф. Изменение №5), предназначенная для сварки (наплавки) и изготовления электродов, а также изготовления центральных электродов свечей зажигания содержащая, мас. %: углерод ≤0,13; кремний ≤1,00; марганец ≤0,80; хром 23,0-27,0; титан 0,20-0,50; никель ≤060; сера ≤0,025; фосфор ≤0,035; железо - остальное. Данная сталь обладает повышенной хрупкостью в процессах технологических нагревов и длительных выдержек при повышенных температурах во время эксплуатации, свойственной сталям ферритного класса и связанной, в частности, с формированием крупнозернистой структуры.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по составу и назначению аналогом, взятым за прототип, является коррозионностойкая жаропрочная сталь 15Х25Т (ЭИ439 ГОСТ 5632-2014. Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные, с. 9), предназначенная для изготовления жаропрочных изделий ответственного назначения содержащая, мас. %: углерод ≤0,15; кремний ≤1,00; марганец ≤0,80; хром 24,0-27,0; титан ≤0,90; сера ≤0,025; фосфор ≤0,035: железо - остальное.

Из уровня техники известно, что данная сталь обладает необходимыми прочностными свойствами, однако при ее производстве имеют место существенные трудности, обусловленные повышенной хрупкостью, свойственной сталям ферритного класса и связанной, в частности, с формированием крупнозернистой структуры. Кроме того, присутствие в составе титана приводит к формированию в структуре достаточно крупных нитридных включений (нитридов титана), которые по причине их низкой плотности формируют титановую неоднородность, которая в свою очередь в условиях агрессивной среды и повышенных температур создает очаги эрозионного износа, снижая, таким образом, эксплуатационные характеристики металла.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение прочностных характеристик, устранение титановой неоднородности и обеспечение измельчения зерна, что значительно увеличит технологичность в процессе производства.

Технический результат достигается тем, что коррозионностойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, молибден, серу, фосфор, никель, медь, железо, дополнительно содержит ванадий и азот, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Коррозионностойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, молибден, серу, фосфор, никель, медь, азот и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод	не более 0,15
кремний	не более 1,0
марганец	не более 0,8
хром	24,0-27,0
вольфрам	не более 0,2
ванадий	от более 0,5 до 1,1
молибден	не более 0,3
сера	не более 0,025
фосфор	не более 0,035
никель	не более 1,0
медь	не более 0,3
азот	0,04-0,1
железо	остальное.

Введение в заявляемую сталь добавок ванадия и азота в указанном соотношении с другими элементами улучшает ее структурную стабильность и обеспечивает требуемый уровень прочностных и пластических свойств, что увеличивает выход годного на стадии металлургического передела и повышает работоспособность материала в конструкции. Обладая способностью увеличивать дисперсность зерна, ванадий в заданном соотношении с азотом существенно повышает предельное сопротивление упругой деформации и, в первую очередь, такую важную расчетную характеристику, как предел текучести, благотворно влияет на процессы теплового и деформационного старения металла в условиях длительной эксплуатации. Выбор указанного соотношения ванадия к углероду также направлен на обеспечение оптимального сочетания основных физико-механических, технологических и коррозионных свойств материала. При величине этого отношения, равной 8 и более, практически весь углерод в стали связан в специальные карбиды, что способствует более равномерному распределению хрома по всему объему зерна и полному подавлению склонности металла к локальным видам коррозии. При несоблюдении этого соотношения свободные атомы углерода активно взаимодействуют с атомами хрома, образуют высокохромистые карбиды типа Cr₂₃C₆, обедняя приграничные области по хрому и повышая чувствительность границ зерна к межкристаллитной коррозии и межкристаллитному коррозионному растрескиванию.

Введение рассматриваемых элементов в количестве менее указанных пределов легирования практически не дает положительного эффекта, а увеличение их содержания свыше заявляемого предела приводит к ухудшению и снижению ряда важнейших характеристик, определяющих работоспособность материала в условиях длительного циклического и динамического нагружений.

Полученный более высокий уровень основных механических, технологических и служебных свойств заявляемой стали обеспечивается комплексным легированием заявляемой композиции в указанном соотношении с другими элементами.

Пример осуществления.

Предлагаемую сталь выплавляли в открытой дуговой печи емкостью 5 тонн, затем переплавляли в электрошлаковой печи с применением флюса АНФ-6-1 в медный водоохлаждаемый кристаллизатор круг 320 мм, с последующей горячей деформацией на гидравлическом прессе свободной ковки или радиальноковочной машине на заготовку круг 105 мм для изготовления горячего подката на стане «350/250». Затем полученную проволоку круг 8 мм после термической обработки подвергли холодному волочению на круг 2,45 мм.

Результаты химического анализа предлагаемой стали и прототипа, а также результаты испытаний проволоки приведены в таблице 1 и 2.

Ожидаемый технико-экономический эффект использования нового технического решения выразится в повышении эксплуатационной надежности и ресурса работы создаваемого изделия.

1. Коррозионностойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, вольфрам, молибден, серу, фосфор, никель, медь, азот и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод	не более 0,15
кремний	не более 1,0
марганец	не более 0,8
хром	24,0-27,0
вольфрам	не более 0,2
ванадий	от более 0,5 до 1,1
молибден	не более 0,3
сера	не более 0,025
фосфор	не более 0,035
никель	не более 1,0
медь	не более 0,3
азот	0,04-0,1
железо	остальное

2. Коррозионностойкая сталь по п. 1, отличающаяся тем, что отношение содержания ванадия к углероду составляет не менее 8.

3. Проволока из коррозионностойкой стали, отличающаяся тем, что она изготовлена из коррозионностойкой стали по п. 1 или 2.

4. Проволока по п. 3, отличающаяся тем, что она изготовлена из металла электрошлакового переплава с помощью горячей деформации и последующим холодным волочением и по крайней мере одной термической обработкой.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления деталей железнодорожного подвижного состава, в частности литых корпусов сцепок, из легированной стали класса Е, отвечающей требованиям спецификации М-201 стандарта AAR. Литой корпус сцепки включает в себя голову для размещения механизма сцепления и хвостовик для присоединения головы к железнодорожному вагону.

Стальной профиль, имеющий толщину, составляющую по меньшей мере 100 мм, и способ его изготовления // 2750752

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному профилю, включающему полку центральной части, соединенную с каждой стороны с бортовой частью толщиной по меньшей мере 100 мм, применяемому при изготовлении стоек для высотных зданий, большого пролета, переходных и поясных ферм, выносных опор и мостовых балок.

Стальная подложка с покрытием // 2747952

Изобретение относится к стальной подложке с нанесенным покрытием, используемой в сталелитейной промышленности. Подложка (5) имеет следующую композицию, мас.%: 0,31 ≤ C ≤ 1,2, 0,1 ≤ Si ≤ 1,7, 0,15 ≤ Mn ≤ 1,1, P ≤ 0,01, S ≤ 0,1, Cr ≤ 1,0, Ni ≤ 1,0, Mo ≤ 0,1, при необходимости один или несколько элементов из: Nb ≤ 0,05, B ≤ 0,003, Ti ≤ 0,06, Cu ≤ 0,1, Co ≤ 0,1, N ≤ 0,01 и V ≤ 0,05, остальное - железо и неизбежные примеси.

Экономнолегированная хладостойкая высокопрочная сталь // 2746599

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным хладостойким сталям, и может быть использовано при производстве сосудов высокого давления, применяемых для хранения и перевозки сжатых газов в широком диапазоне температур, в том числе эксплуатируемых при температуре окружающей среды от минус 50°С до плюс 60°С.

Оцинкованный стальной лист с высокой свариваемостью при контактной точечной сварке // 2732714

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению стального листа с покрытием из цинка или цинкового сплава, используемого в автомобильной промышленности. Холоднокатаный стальной лист, имеющий состав, содержащий в мас.%: 0,07≤C≤0,5, 0,3≤Mn≤5, 0,010≤Al≤1, 0,010≤Si≤2,45, 0,35≤(Si+Al)≤2,5, 0,001≤Cr≤1,0, 0,001≤Мо≤0,5, при необходимости 0,005≤Nb≤0,1, 0,005≤V≤0,2, 0,005≤Ti≤0,1, 0,0001≤B≤0,004, 0,001≤Cu≤0,5 и 0,001≤Ni≤1,0, остальное - железо и неизбежные примеси, в качестве которых состав содержит: S<0,003, Р<0,02 и N<0,008, нагревают до температуры T1, составляющей от 550°C до Ac1+50°C в зоне печи с атмосферой (A1), содержащей 2-15 об.% водорода (Н2) и остальное - азот и неизбежные примеси, таким образом, что железо не подвергается окислению.

Инструментальная сталь для горячей обработки // 2728149

Изобретение относится к области металлургии, а именно к инструментальной стали для горячей обработки. Сталь содержит, вес.%: C 0,27-0,38, Si 0,10-0,35, Mn 0,2-0,7, Cr 4,5-5,5, Mo 2,05-2,90, V 0,4-0,6, N 0,01-0,12, H ≤0,0004, S ≤0,0015, остальное - железо и примеси.

Листовой прокат, изготовленный из высокопрочной стали // 2726056

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листовому прокату толщиной до 50 мм из высокопрочной стали для судостроения, краностроения, транспортного и тяжелого машиностроения. Сталь содержит элементы при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,08-0,10, кремний 0,15-0,35, марганец 1,20-1,35, хром 0,80-1,00, никель 1,85-2,00, медь 0,40-0,50, молибден 0,25-0,35, ванадий 0,07-0,09, алюминий 0,018-0,05, кальций 0,0001-0,005, барий 0,0001-0,005, сера не более 0,005, фосфор не более 0,010, азот не более 0,007, олово не более 0,010, висмут не более 0,010, железо остальное, при этом величина углеродного эквивалента СЕТ, рассчитываемая по выражению СЕТ=С+(Mn+Мо)/10+(Cu+Cr)/20+Ni/40, составляет не более 0,40%.

Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь // 2724766

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным коррозионно-стойким сталям, выплавляемым в вакуумно-индукционной печи с последующим электрошлаковым переплавом для введения азота под давлением, используемым для изготовления подшипников качения. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,30-0,35, азот 0,25-0,35, хром 13,50-15,50, никель 0,30-1,0, молибден 0,75-1,0, ванадий 0,2-0,3, кремний 0,5-1,0, марганец 0,2-0,5, лантан до 0,03, иттрий до 0,03, железо и примеси – остальное.

Высокопрочная дисперсионно-твердеющая азотосодержащая коррозионно-стойкая аустенитная сталь // 2704703

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным дисперсионно-твердеющим азотосодержащим коррозионно-стойким аустенитным сталям, используемым для изготовления высоконагруженных конструкций в машиностроении, судостроении, авиации и железнодорожном транспорте. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, азот, ванадий, железо и примеси при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,01-0,03, кремний 0,20-0,40, марганец 0,50-1,00, хром 16,0-18,0, никель 11,0-13,0, азот 0,15-0,25, ванадий 0,8-1,2, железо и примеси – остальное.

Оснастка для литья пластмасс под давлением и способ ее изготовления // 2703630

Изобретение относится к оснастке для литья пластмасс под давлением, а также к поковкам большого размера, сформированным из низкоуглеродистой стали для литейных форм, имеющей значительно улучшенную закалку и свойства закаливаемости в больших сечениях. Способ включает в себя следующие этапы: формирование расплава стали, имеющего не все компоненты сплава, в нагревательном устройстве; помещение указанного расплава в резервуар для формирования плавки; нагрев и дальнейшее сплавление компонентов сплава в соответствии с составом и рафинирование указанной плавки путем перемешивания, продувкой аргоном, магнитного перемешивания или какого-либо другого способа перемешивания; вакуумная дегазация, разливка металла и литье указанной плавки для формирования слитков при помощи сифонной разливки; переплав указанных слитков; горячая обработка указанных слитков для формирования блоков форм и матриц для литья, имеющих сечения длиной 20 дюймов и более, при этом указанные блоки форм и матриц для литья имеют определенный состав; термическая обработка указанных блоков форм и матриц для литья путем закалки и отпуска; формирование оснастки для литья пластмасс под давлением из указанных блоков, подвергнутых закалке и отпуску.

Композиция на основе железа для топливного элемента // 2760462

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу стали, используемой в качестве материала оболочки для топливных элементов ядерных энергетических установок. Сталь содержит, в мас.%: Cr: от 10,0 до 13,0, C: от 0,17 до 0,23, Mo: от 0,80 до 1,2, Si: 0,5 или менее, Mn: 1,0 или менее, V: от 0,25 до 0,35, W: от 0,40 до 0,60 и Fe: по меньшей мере 80.