Коррозионностойкая сталь

 

Изобретение относится к металлургии , а именно к составу коррозионно-стойкой стали для изготовления энергетического оборудования и криогенной техники. Цель изобретения - повышение прочности, ударной вязкости при температурах от -196°С до +700 С, стойкости к водородному охрупчиванию, к общей и межкристаллитной коррозии. Сталь дополнительно содержит кальций и бор при следующем соотношении компонентое, мае.: углерод 0,005-0,030; хром 23-27; никель марганец 3-6; молибден 2-3; кремний 0,1-0,4; азот 0,15-0,30; ванадий 0,15-0,35; кальций 0,003-0,010; бор 0,00075- 0,00И; железо остальное, при условии, что отношение содержания ванадия к бору составляет 200-250. 2 табл. г (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИА/1ИСТИЧЕСКИ Х

РЕСПУБЛИК (si)s с 22 с 38/58

K -". .t» (н лМ

»г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHOMY С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4832729/02 (22) 18. 04. 90 (46) 15.01.92. Бюл. h" 2 (71) Научно-исследовательский институт металлургии (72) М.Н.Мартынов, А.И.Шумаков, А.Я.Заславский, В.А.Сафонов, С.Н,Тюменцев, А.И.Пискунова, С.Н.Граждан- кин, Ф.И.Швед, В.В.йушлебин, В.Е.Семин, В,А.Орешин, 10.В.Дружинин, В.Г,Корытько и P.À.Çàêèðoâ (53) 669. 14.018.8-194(088.8) (56) Патент США и 4302247, кл. С 22 С 38/00, 1981. (54) КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к составу коррозионИзобретение относится к металлургии сталей, а именно к составу корроэионно-стойких сталей для изготовления энергетического оборудования и криогенной техники.

Цель изобретения - повышение прочности, ударной вязкости при температурах от -196 до +700 С, стойкости к водородному охрупчиванию, к общей и межкристаллитной коррозии.

Сталь содержит углерод, хром, никель, марганец, молибден, кремний, азот, ванадий, кальций, бор, железо при следующем соотношении компонентов, мас.Ф:

Углерод 0,005-0,030

Хром 23-27

Никель 17-20

„.SU„„ I 705400 А 1

2 но-стойкой стали для изготовления энергетического оборудования и криогенной техники. Цель изобретения повышение прочности, ударной вязкости при температурах от -1960C до +700 С, стойкости к водородному охрупчиванию, к общей и межкристаллитной коррозии.

Сталь дополнительно содержит кальций и бор при следующем соотношении компонентов, мас.Ф: углерод 0,005-0,030; хром 23-27; никель 17-20; марганец

3-6; молибден 2-3; кремний 0,1-0,4; азот 0,15-0,30; ванадий 0,15-0,35; кальций 0,003-0,010; бор 0,000750,0014; железо остальное, при условии, что отношение содержания ванадия к бору составляет 200-250. 2 табл.

°

Марганец 3-6

Молибден 2-3

Кремний 0,1-0,4

Азот 0,15-0,30

Ванадий 0,15-0,35

Кальций 0,003-0,010

Бор 0,00075-0,0014

Железо Остальное при условии, что содержание ванадия к бору составляет от 200 до 250, В качестве примесей сталь может содержать серу и фосфор до 0,0253 мас.1 каждого.

Выбранное соотношение компонентов определяется следующими факторами.

Низкое содержание углерода 0,0050,030 мас.ь требуется для обеспечения высокой стойкости к межкристалли1705400

Формула и эобрет ения

Коррозионно-стойкая сталь, содержащая углерод, хром, никель, марганец, молибден, кремний, азот, ванадий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности, ударной вязкости при температурах: от ческой коррозии. Получение стали с содержанием углерода менее 0,005 мас.Ф технологически и экономически нецелесообразно а увеличение его в метал t

5 ле более 0,030 мас.Ж отрицательно влияет на стойкость стали к межкристаллитной коррозии.

При содержании хрома ниже 23 мас.1 снижается растворимость азота в метал-10 ле, ухудшается корроэионная стойкость стали. Увеличение содержания хрома более 27 мас. 4 вызывает необходимость повышения содержания никеля с целью сохранения аустенитной структуры.

Кроме того, с увеличением содержания хрома снижается технологическая пластичность стали в горячем и холодном состояниях.

Нижний предел содержания никеля

17 мас.Ъ обусловливает стабильность аустенитной структуры стали. При содержании никеля выше 20 мас.Ж снижается прочность стали.

Содержание марганца менее 3 мас.Ъ приводит к получению пористого металла с пониженными механическими свойствами, что обусловлено уменьшением количества растворенного азота. Увеличение содержания марганца более

6 мас. 4 отрицательно сказывается на коррозионной стойкости стали.

Содержание молибдена менее

2 мас.Ж приводит к ухудшению сопротивляемости стали межкристаллитной коррозии. При содержании молибдена более

3 мас.Ъ затрудняется сохранение аустенитной структуры без дополнительного введения никеля, что приводит к удорожанию металла. 40

Содержание кремния менее 0,1 мас.Ж значительно снижает окалиностойкость стали. Увеличение содержания кремния в стали более 0,4 мас.1 отрчцательно влияет на ее корроэионную стойкость. 4>

При содержании азота менее

0,15 мас.Ъ не обеспечивается требуемого уровня прочностных свойств и коррозионной стойкости стали. При содержании азота более 0,30 мас.Ъ резко снижается горячая пластичность стали.

При содержании ванадия в стали ниже 0,15 мас.Ж наблюдается рост зерна.

Добавка ванадия свыше 0,35 мас.Ж способствует образованию 3-феррита, 55 снижающего прочность аустенита.

Нижний предел содержания кальция

0,003 мас,Ъ обусловлен проявлением глобуляризирующего и ингибирующего эффектов Перхнии 0

" явлением дебектов в макроструктуре в виде грубых скоплений неметаллических включений.

Содержание бора ниже 0,00075 мас.C недостаточно для измельчения нитридной фазы. Содержание бора более

0,0014 мас.Ъ приводит к образованию боридной эвтектики, которая резко снижает пластичность стали в горячем состоянии.

Экспериментально доказано, что максимальный эффект влияния бора про" является при соблюдении соотношения содержаний ванадия и бора в пределах

V — =200-250, При соотношении содержаB ний — более 250 не происходит значиВ тельного измельчения нитридной барьерЧ ной фазы при соотношении — менее 200 !

В проявляется склонность к образованию боридной эвтектики, " р и м е р. Полупродукт выплавляли в открытой индукционной печи

HCB-0,16, разливали в изложницы для расходуемых электродов или для слитков, которые затем перековывали на электроды. Выплавку стали производили в полупромышленной вакуумной дуговой печи ДСВ-2,5 r 0,25, оборудованной системой напуска азота в плавильную камеру, позволяющую создать застойную или проточную атмосферу азота ° Полученные слитки прокатывали на необходимый размер.

Иеханические свойства высокопрочной корроэионно-стойкой стали определяли на универсальной испытательной машине типа 123/у-10 в соответствии с требованиями ГОСТ 14019-85.

В табл. 1 и 2 представлены химический состав и свойства стали.

Срок службы оборудования для производства ос.ч. водорода возрастает в 3-5 раз при использовании предлагаемой стали 01Х24Н19Г4НЗАФ вместо

08 - 12Х18Н10Т.

705400

j Г1!

Ь Ио Ьа

Стала м С Cr лрмнеру

Остала23 5,5 3,0 0,65 О ° 3 0,4 гоо

233

154 11 ! 90 -11гг3

0,4

0,25 о,i

0,5

0,09

0,25

6 2

4.5 2,5

3 . 3

7 1

2 2

4,5 2,5

0,00075

0,00107 о,оо14

0,00065

0,0020

0100103 е

0,15 0,15

0,22 0,25

0,3 0,35

o,i o,!

0,33 0,38

0,25 0,23 о,оо3

0,0065 о,о!

0>015

0,002

Ь,Oo7o

17

18,5 го

16

21

> . °

Тлблнн ° 2

Временное соаротмаленне, Н/нз ° лрн тем>>ерату ре,аС го!!оррозноннал стойноста ло методу ду (ГОСТ 6032-84), нн/гад е а L e е!

Ъэфонцмент аолоролното о»рунчнеаннл (прн йаеленнн 30 г>!1а, ° теченме 20 ч, лрн 450 С), 2

1Ларнал алзкоста KCU> /Ьт/сна > лрн тенлературе, C а

Стала м ефннеру

24 300 700 -196

304 700 -196

4,34 е 28

650 512 1598 204 220 250 64 0

ii,8

5 2

91

21,4

i8, 5

4,!

544

556

559

265

285 75,9

293 75,0

283, 76,4

276 71>Ф

282 72,1

296 76,4

e,2Т 4,20

4,23 4,22

4,34 Ф,го

°,24 4,22

4,32 . 4,31

4,22 0,20

674

71 °

66Ф

683

700

»9o 230

1904 г40

1845 245

1795 22Ф

185Ф 224 !

890 243 Составитель М.Мартынов

РеДактоР Т.ЛаэоРенко ТехРеД Л.(Элис!нь!к Корректор Л. Обручар е е е е е е )аказ 173 Тирам Подписное

ВНИКЛИ Государственного комитета по изооретенияи и открытиям ттрн за 1 с 1с Р

113035, Москва, )1(-35, Раумская наб>а д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.умгород, ул. Гагарина, 101

5 1

-196 до +700 С, стойкости к водородному охрупчиванию, к общей и межкрис таллитной коррозии, она дополнительно содержит кальций и бор при следующем соотношении компонентов, мас.ь:

Углерод 0,005-0,030

Хром 23-27

Никель 17-20

Марганец 3-6

1(лрото- ) 0,019 27

Предлагаенал

2 0,005 27

3 0,017 25

4 о,о30 23

5 0,004 28

6 0,04 Яг

7 0,015 24

1(лрототнл) 830

Фрейла2 867

90!

9 860

6 895

896

Молибден 2-3

Кремний 0,1-0,4

Азот 0,15-0,30

Ванадий 0,15-0,35

Кальций 0,003-0,010

Бор 0,00075-0,0014

Железо Остальное при условии, что отношение содержания ванадия к бору составляет 200-250.

Тлблнна 1