Коррозионностойкая литейная сталь

 

Союз Советсиыи

Социалистических

Республик

О П И С А Й И И еО1886

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 21,.04.80 (21) 2911547/22-02 с присоедииениеаа заявки М (23) ПрноритетОпубликовано 30. 01 82 ° бкмлетень М " (51) М. Кд.

С 22 C 38/52

3Ьаударатиииий канитат

СССР иа дилан иаабратаииФ н ат«рытий (53) УДК669. 14. .018.52.8- "

-194 (088. 8) Дата опубликования описания 02. 02. 82

8. И. Новиков, Е.А. Кукин, М. Н. Семенова В. Г " Щ1рямаор

А.И. Черницын, В.М. Степанов, Б.И. Кол ашкин, ." . 1 .":.- -" ; аМ У (72) Авторы изобретения

Ф и, (7l) Заявитель (54) КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ

0,01-0,03

10 5-13

7,8-10

0,4-0,9

3 9-6

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству высокопрочных свариваемых коррозионностойких литейных сталей, и может быть использовано в машинострое-нии при изготовлении литых сварных конструкций криогенного назначения, для которых не допускается термическая обработка после сварки и которые подвергаются в процессе эксплуатации воздействию циклических нагрузок, например, при изготовлении корпусных деталей турбонасосных агрегатов и узлов регулирования.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является литейная коррозионностойкая сталь 1 1)следующего состава, вес.г:

Углерод

Хром

Никель

Молибден

Кобальт

Кальции 0,03-0,08

Цирконий 0,01-0,08

Иттрий 0,01-0.3

Железо Остальное

Недостатком известной стали, свой" ственным сталям мартенситного класса, является образование в сварных соединениях высоких остаточных растягивающих напряжений, достигающих предела текучести стали после сварки в жестких условиях. Максимальные значения растягивающих напряжений сосредотачиваются s околошовной зоне сварных co" единений и в сочетании с конструктивными и технологическими концентрато"

1а рами напряжений (надрезы, непровары, переходы сечений и т.д.) вызывают рез" кое уменьшение усталостной прочности сварных конструкций.

Наряду с высоким уровнем остаточных напряжений на уменьшение усталостной прочности сварных конструкций известной стали оказывает влив" ние неудовлетворительное формирование

901336 сварного шва, заключающееся в блуждании дуги и склонности к образованию горячих трещин при сварке неплавящимся электродом, что повышает вероятность образования сильных концентраторов напряжений в проплаве швов в виде непроваров или трещин. Блуждание дуги при сварке вызвано свойством стали интенсивно намагничиваться в слабых электромагнитных полях, созда- 16 ваемых сварочной дугой, характерным для магнитомягких материалов с высоким содержанием никеля в составе.

Склонность к образованию горячих трещин при сварке неплавящимся элект М родом обусловлена низким хромовым эк вивалентом ферритообразования стали.

Цель изобретения — повышение усталостной прочности сварных конструкций, уменьшение остаточных сварочных напряжений и улучшение формирования сварных швов при сохранении высокой статической прочности сварных соединений. 33

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая сталь содержит углерод, хром, никель, кобальт, молибден, кальций, цирконий, иттрий и железо при следующем соотношении компонентов, вес.":

Углерод 0,01-0,04

Хром 10, 5-12,5

Никель 6,0-7,7

Кобальт 4,5-6,5

Молибден 2,0 3,8

Кальций 0,03-0,08

Цирконий 0,01- 0,08

Итт рий 0,01-0,3

Иелезо Остальное

Сталь в качестве примесей содержит кремний до 0,3i, марганец до 0,33, азот до 0,04/, алюминий до 0,2i фосфор до 0,015i и серу до 0,015i

Повышение концентрации молибдена

45 при указанном сочетании остальных легирующих элементов приводит к понижению точки начала мартенситного превращения и повышению всл@1ствие этого количества остаточного аустенита в околошовной зоне сварных соединений.

Последнее способствует релаксации упругой энергии сварного шва и уменьшению уровня остаточных сварочных напряжений, определяемых пределом теку- ести стали в зоне их концентрации °

С другой стороны, повышение количества остаточного аустенита не приводит к соответствующему падению прочност ных характеристик основного металла и сварных соединений, так как сталь в большей степени упрочняется при старении за счет выделения упрочняющих молибденсодержащих фаз. При этом упрочнение околошовной зоны сварных соединений происходит в результате дополнительного подстаривания этих зон при проведении многослойной сварки конструкций.

Кроме того, повышение концентрации молибдена приводит к уменьшению склонности к образованию горячих трещин при сварке вследствие образования в литой структуре шва фрагментарной структуры, затрудняющей явление проскальзывания по границам зерен.

Снижение содержания никеля в сочетании со старением стали, дополнительно легированной молибденом, способст" вует уменьшению магнитной проницаемости стали, что предотвращает намагниI чивание в процессе сварки и исключае1 блуждание дуги.

В открытой индукционной печи на одинаковых шихтовых материалах выплавлены три плавки предлагаемой стали и одна плавка известной. Нихтовые материалы состоят из низкоуглеродистой электротехнической стали, чистого хрома, электролитического никеля,молибдена в штабиках, кобальта и иттрия. Раскисление стали при выплавке проводят металлическим марганцем, ферросилицием, иттрий-алюминиевой лигатурой и силикокальцием.

Составы стали приведены в табл. 1.

Методом литья по выплавляемым моделям изготовлены отливки в виде пластин размерами 200 х 100 х 10 мм, которые после термической обработки сварены продольным стыковым швом неплавяющимся вольфрамовым электродом с присадочной проволокой ЭП659А-ВИ.

Термическую обработку отливок перед сваркой производят по следующему режиму.

Гомогенизация при 1150 С, закалка с 1040 С, охлаждение на воздухе, обработка холодом при -70 С, старение при 500 С. После сварки отливки не термообрабатываются.

Кратковременную прочность и ударную вязкость сварных соединений определяют на вырезанных из сварных пластин образцах с поперечным расположением стыка. Остаточное сварочное напряжение в сварных пластинах измеря01336 и цах жесткой кольцевой пробы 50 х 50 х х 2 мм после автоматической аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Т аблица 1

ПлавХимический состав стали, вес.3

Сг й1 Со Но Са Zr ка

С Y jFe

Предлагаемая

0 01 10,5 6,0 4,5 2,0 0,03 0,01

0,01 Остальное

0,140,025 11,3 6,8 6,3 2,9 0,0450,03

0,04 12,5 7, 7 6,5 3,8 0,08 0,08

Известная

0 3

0,02 11,4 8,9 4,5 0,8 0,05 0,07 0,2 - нТаблица 2

Коэффициент трещинообразования

Склонность к блужданию дуги при сварке

Механические свойства сварных соединений

Плавка

-196 О м

2 кг/см

K. = — 1003 тР Вт О,2 кг/мм

6g, 2 кг/мм таточных напряжении,кг/мм

»6,5 106 14 65 715, 74

Блужда ни я дуги нет

То же

117 107 16 64.8,1 79

3 119,5 107 14 61 5,4 76 н 0

Интенси вное 25

108 15 61 7,0 104

4 (из- 116 вест аясталь) 50

Формула и зобре тени я

S 9 ют неразрушающим рентгеновским способом на специализированном дифрактометре ДАРН-2,0.

Оценку стойкости против образования горячих трещин проводят flo коэффициенту трещинообразований на образКоррозионностойкая литейная сталь, содержащая углерод, хром, никель, кобальт, молибден, кальций, цирконий, иттрий и железо, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения усталостной прочности сварных конструкций, уменьшения остаточных сварочных

-Уровень растягивающих продольных ос напряжений и улучшения формирования сварных швов при сохранении высокой статической прочности сварных соеди" .нений, она содержит компоненты при следующем соотношении вес.3:

Углерод 0,01-0,04

Хром 10,5-1-2 5, Никель 6, 0-7,7

Кобальт 4,5-6,5

901336

Молибден

Кальций

Цирконий . Иттрий

Железо

2 0-3,8

О, 03-0,08

0,01-0,08

0,01-0,3

Остальное

Источники инрормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Ю 2739889, кл. С 22 С 38/52, 25. 01 ° 79.

Корректор Н. Стец

Подписное

Составитель Л. Суязова

Редактор Т. Портная Техред А. Бабинец

Заказ 12307/26 Тираж 656

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11"ОЯ Москва М-3 Раушская наб. 8. 4/ с

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4