Жаропрочная сталь
Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов жаропрочной стали. Предложена жаропрочная аустенитная сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,2 - 0,45, кремний - до 1,5, марганец 2 - 4, хром 23 - 26, никель 9 - 11, медь 0,7 - 1,0, ниобий 0,6 - 1,1, железо - остальное. Содержание в стали серы и фосфора не превышает 0,03 мас.% каждого. Техническим результатом изобретения является повышение прочности для работы при высоких температурах в условиях одновременного воздействия циклических теплосмен и значительных контактных нагрузок. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов жаропрочной стали.
Техническая задача изобретения - повышение прочностных свойств при высоких температурах. Наиболее близким аналогом является нержавеющая жаропрочная аустенитная сталь, известная из патента Франции FR 2281994 AI от 12.03.76. Известная сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Углерод - 0,2 - 0,5 Кремний - до 2,0 Марганец - 0,01 - 3,0 Хром - 18 - 35, предпочтительно 23 - 26 Никель - 0,01 - 15, предпочтительно 2 - 10 Азот - 0.3 - 1,0 Ниобий или ванадий - до 2,0 Сера - до 0,4 Фосфор - до 0,1Железо - остальное
Известную сталь используют, например для изготовления деталей клапанов дизельных и бензиновых двигателей, работающих при температурах до 870oC, однако при нагреве до температур 900-1100oC происходит значительное разупрочнение стали вследствие распада карбидов хрома, обладающих невысокой термической стойкостью. Следствием этого являются возникновение движения незакрепленных дислокаций, что вызывает рост скорости ползучести и суммарную деформацию, приводящую к разрушению материала. Кроме того, известная сталь не является структурно стабильной в процессе работы в условиях циклических теплосмен. При нагреве карбиды хрома растворяются в аустенитной матрице, а при охлаждении происходит их вторичное выделение. Этот процесс сопровождается появлением фазовых напряжений, ускоряющих разрушение материала. Технической задачей изобретения является создание жаропрочной аустенитной стали повышенной прочности для работы при высоких температурах в условиях одновременного воздействия циклических теплосмен и значительных контактных нагрузок. Эта цель достигается тем, что жаропрочная аустенитная сталь, содержащая углерод, кремний, маргенец, никель, хром, ниобий и железо содержит дополнительно медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,2 - 0,45
Кремний - до 1,5
Марганец - 2 - 4
Хром - 23 - 26
Никель - 9 - 11
Медь - 0,7 - 1,0
Ниобий - 0,6 - 1,1
при этом содержание в ней серы и фосфора не превышает 0,03 мас.% каждого. Повышение прочностных свойств достигается за счет введения в состав стали меди и повышения содержания марганца. Введение меди и повышение содержания марганца до 2-4% позволяет стабилизировать и упрочнить аустенит, что повышает прочностные свойства стали как при низких, так и при высоких температурах. Сравнительный анализ признаков, отличающих данное предложение от известных в данной области технических решений, показал, что в данном сочетании проявляется новое свойство - повышение прочностных свойств при высоких температурах. Ниже приведен пример осуществления процесса получения жаропрочной стали. Предложенную сталь выплавляли в индукционной тигельной печи емкостью 1 т с кислой футеровкой. В качестве шихтовых компонентов использовались гостированные ферросплавы, материалы. В печь загружали стальной лом, феррохром и никель. После расплавления и снятия шлака в расплав присаживались феррониобий и медь. Перед выпуском металла в печь вводился ферромарганец. Температура выдачи металла из печи 1540 - 1560oC. Образцы для механических испытаний заливались в песчано-глинистые формы при температуре 1430 - 1470oC. Химический состав предложенной и известной стали и их механических свойств приведены в таблицах 1 и 2 соответственно. По данным таблицы 2 следует, что сталь предложенного состава благодаря дополнительному вводу меди и повышению содержания Mn обеспечивает повышение прочностных свойств при высоких температурах. Литература
ГОСТ 977-88. Отливки стальные.
Формула изобретения
Углерод - 0,2 - 0,45
Кремний - До 1,5
Марганец - 2 - 4
Хром - 23 - 26
Никель - 9 - 11
Медь - 0,7 - 1,0
Ниобий - 0,6 - 1,1
Железо - Остальное
2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что содержание в ней серы и фосфора не превышает 0,03 мас.% каждого.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к ультравысокопрочной с низким коэффициентом текучести стали для магистральных труб, имеющей повышенную низкотемпературную НАZ вязкость и свариваемость на месте и предел прочности по крайней мере 950 МПа, превышающий Х100 API стандарта
Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к высокопрочным свариваемым сталям
Изобретение относится к области сварочных металлических материалов
Изобретение относится к металлургии, а именно к ферритной стали с улучшенной обрабатываемостью на прутковом токарном автомате
Коррозионно - стойкая сталь // 2125114
Изобретение относится к металлургии деформируемых высокопрочных коррозионно-стойких сталей, используемых в судостроении, гидротурбостроении, в частности при производстве деталей судовых гребных винтов и рабочих колес гидротурбин, работающих в коррозионной среде под действием значительных статических и циклических нагрузок
Жаропрочный сплав // 2125110
Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочному сплаву, который может быть использован для изготовления реакционных труб установок производства этилена, водорода, аммиака, сероуглерода, метанола и др
Сталь "картэкс 400" // 2124575
Изобретение относится к металлургии, а именно к сталям, используемым в машиностроении для изготовления конструкций, подвергающихся ударно-абразивному износу и работающих при температуре ниже 40oС
Жаростойкая сталь // 2124067
Изобретение относится к черной металлургии в частности к составу жаростойкой аустенитной стали для изготовления деталей, работающих в условиях высоких температур, теплосмен и агрессивных сред, например для изготовления цепей вращающихся печей для обжига клинкера в цементной промышленности
Сталь с повышенным сопротивлением закоксовыванию и способ изготовления элементов установок // 2146301
Изобретение относится к сталям, составы которых пригодны для производства реакторов, труб, печей или их элементов, используемых в нефтехимических процессах
Изобретение относится к производству малоуглеродистой легированной стали для изготовления холоднотянутой сварочной проволоки, применяемой для сварки конструкций, работающих в условиях низких температур
Износостойкая сталь ист эл-200 // 2149213
Изобретение относится к металлургии, в частности к высокомарганцовистым литейным сталям, используемым для изготовления конструкций горнодобывающей техники, работающей в условиях Крайнего Севера при воздействии сильных ударно-абразивных нагрузок
Композиция для индукционной наплавки // 2154563
Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для индукционной наплавки деталей машин, работающих в условиях интенсивного абразивного износа и при интенсивных ударных нагрузках
Жаростойкая, жаропрочная сталь // 2155821
Изобретение относится к металлургии, в частности к жаростойкой, жаропрочной аустенитной стали, предназначенной для изготовления изделий, работающих в продуктах сгорания высокоагрессивных органических топлив, например: высокосернистых мазутов, углей, сланцев, продуктов крекинга нефти и др., при температурах до 650° С
Сталь // 2160322
Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для использования преимущественно в сталеплавильном производстве при выплавке стали для проката повышенной прочности
Сталь // 2164261
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к металлургии износостойкой, хладостойкой стали для изготовления ножей, зубьев, коронок горнодобывающей техники и рыхлителей бульдозеров, работающих в гидро-, абразивноизнашиваемых условиях
Сталь // 2166558
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления литых изделий, подвергающихся интенсивному износу и ударам
Высокопрочная нержавеющая сталь // 2167953
Изобретение относится к металлургии, в частности к сталям, и может быть использовано при производстве высокопрочной коррозионно-стойкой проволоки и ленты