Жаропрочная сталь
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке литейной жаропрочной стали, используемой, например, для изготовления деталей термических агрегатов. Предложена жаропрочная сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод - 0,2-0,45; кремний - до 1,5; марганец - до 0,8; хром - 23-26; никель - 11-13; ниобий - 0,4-0,8; ванадий - 0,25-0,45; сера - до 0,03; фосфор - до 0,03; железо - остальное, при условии выполнения соотношения 1,6<ниобий/ванадий<3,2. Техническим результатом изобретения является повышение предела текучести при высоких температурах. 2 табл.
Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов жаропрочной стали.
Техническая задача изобретения - повышение предела текучести жаропрочной стали при высоких температурах. Наиболее близким аналогом является жаропрочная сталь, известная из патента России RU 2139951 от 24.11.98. Известная сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Углерод - 0,2-0,45 Кремний - До 1,5 Марганец - 2,0-4,0 Хром - 23,0-26,0 Никель - 9,0-11,0 Медь - 0,7-1,0 Ниобий - 0,6-1,0 Железо - Остальное При этом содержание в ней серы и фосфора не превышает 0,03 мас.% каждого. Известную сталь используют, например, для изготовления деталей печей с рабочей температурой до 1000oС в воздушной атмосфере, а при 950oС в цементационных печах с углеродсодержащей атмосферой, однако при высоких температурах (800-1000oС) происходит рост зерна, что связано со значительным содержанием марганца, сопровождаемый повышением эффективной концентрации на границах зерен вредных примесей (прежде всего серы и фосфора), приводящей к снижению механических свойств. Кроме того, марганец может инициировать образование -фазы, которая значительно снижает предел текучести стали и приводит к возникновению микротрещин. Карбиды ниобия (NbC), нитриды ниобия (NbN), а также карбонитриды (Nb(N, C)) в аустенитных сталях расположены в виде скоплений, строчек в приграничных объемах. Такое неоднородное распределение соединений ниобия при повышении температуры приводит к появлению разнозернистости в структуре стали и, как следствие, к неравномерному распределению нагрузки, что влечет за собой интенсивное развитие микротрещин в междендритном пространстве. Технической задачей изобретения является создание жаропрочной стали с повышенным пределом текучести при высоких температурах для изготовления деталей и приспособлений термических агрегатов, испытывающих в процессе работы длительное воздействие сложного спектра нагрузок в условиях циклических теплосмен. Эта цель достигается тем, что жаропрочная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, хром, ниобий и железо, содержит дополнительно ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:Углерод - 0,2-0,45
Кремний - До 1,5
Марганец - До 0,8
Хром - 23-26
Никель - 11-13
Ниобий - 0,4-0,8
Ванадий - 0,25-0,45
Сера - До 0,03
Фосфор - До 0,03
Железо - Остальное
при условии выполнения соотношения 1,6<ниобий/ванадий<3,2.<P> Повышение предела текучести при высоких температурах достигается за счет снижения содержания марганца, повышения содержания никеля и введения в состав стали ванадия. Повышение содержания никеля способствует стабилизации аустенита и релаксации напряжений за счет повышения энергии дефектов упаковки, что влечет за собой увеличение сопротивляемости растрескиванию при различных видах нагружений. По этим причинам сталь содержит не менее 11% никеля. Однако высокая стоимость никеля ограничивает верхний предел его содержания до 13%. Введение ванадия в количестве 0,25-0,4 мас.% в состав стали позволяет добиться измельчения зерна и равномерного распределения соединений ванадия и ниобия (карбидов, нитридов, карбонитридов) в приграничных объемах зерен. Кроме того, ванадий обеспечивает резкое усиление процессов дисперсионного твердения в -твердом растворе, а ниобий тормозит диффузионный обмен при высоких (>800oС) температурах, затрудняя коагуляцию дисперсных фаз и вызывая тем самым повышение предела текучести. Поэтому при введении ванадия должно соблюдаться соотношение 1,6<ниобий/ванадий<3,2. При уменьшении соотношения менее 1,6 интенсифицируются процессы дисперсионного твердения, что приводит к коагуляции соединений ванадия и разупрочнению сплава. Повышение содержания более 3,2 не приводит к дальнейшему увеличению предела текучести жаропрочной стали при высоких температурах. Результаты испытаний предложенной и известной сталей приведены в табл. 1-2. Сравнительный анализ признаков, отличающих данное предложение от известных в этой области технических решений, показал, что в данном сочетании проявляется новое свойство - повышение предела текучести при высоких (>800oС) температурах. Литература
Патент России RU 2139951 от 24.11.98.
Формула изобретения
Углерод - 0,2-0,45
Кремний - до 1,5
Марганец - до 0,8
Хром - 23-26
Никель - 11-13
Ниобий - 0,4-0,8
Ванадий - 0,25-0,45
Сера - До 0,03
Фосфор - До 0,03
Железо - Остальное
при условии выполнения соотношения 1,6<ниобий/ванадий<3,2.
РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Хладостойкая сталь // 2198236
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов хладостойких сталей, используемых в энергомашиностроении для изготовления дисков и роторов газовых и паровых турбин
Коррозионно-стойкая сталь // 2184793
Изобретение относится к металлургии, в частности к составу коррозионно-стойких сталей, применяемых для отливок деталей химического, нефтехимического оборудования, а также оборудования целлюлозно-бумажной, энергетической и нефтегазовой промышленности
Коррозионностойкая литейная сталь // 2169788
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству высокопрочных коррозионностойких сталей криогенного назначения для изготовления сварных конструкций энергетических установок, работоспособных при температурах от -196 до 300oC
Изобретение относится к производству легированных сталей, применяемых в судовом и атомном энергетическом машиностроении
Сталь // 2110599
Изобретение относится к металлургии, в частности к стали для изготовления центробежнолитых отсасывающих валов скоростных буммашин
Конструкционная сталь // 2104325
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составу конструкционной стали, и может быть использовано при производстве газовых баллонов высокого давления из стали глубокой вытяжки
Изобретение относится к способу изготовления бесшовных стальных труб или плоских изделий (полоса или лист) для изготовления труб или емкостей, предназначенных для подачи, транспортировки или переработки газообразных или жидких углеводородов, содержащих CO2 и воду, а также в отдельных случаях, имеющих небольшое содержание H2S,являющихся стойкими к коррозионному растрескиванию, а также имеющих одновременно хорошую свариваемость и предел удлинения 0,2% при, по меньшей мере, 450 H/мм3, при этом применяют сталь, содержащую Ni, имеющую следующий состав (в мас.%): мин
Легированная сталь // 2094520
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу конструкционной легированной стали для силовых деталей - шестерен, валов, поверхности которых упрочняются химико-термической обработкой - цементацией, нитроцементацией и азотированием, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения
Низколегированная литейная сталь // 2083716
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к низколегированной литейной стали с повышенными физико-механическими свойствами, используемой для изготовления ответственных отливок в различных отраслях промышленности, в том числе в отраслях, связанных с добычей и переработкой нефти и газа, где литые изделия работают в средах, вызывающих коррозионное растрескивание, в том числе сероводородных, и в морской воде
Плавящийся электрод // 2068760
Изобретение относится к сварке и наплавке, в частности, к плавящимся электродам, используемым для наплавки штампового инструмента мартенситностареющими сталями
Изобретение относится к металлургии, а именно к разработке высокопрочной коррозионно-стойкой стали аустенитно-мартенситного класса, упрочняемой азотом, предназначенной для изготовления высоконагруженных деталей машин, в частности самолетов, работающих при температуре от минус 70 до 300oС в любых климатических условиях
Коррозионно-стойкая сталь // 2215815
Изобретение относится к металлургии, а именно к получению нержавеющей стали мартенситно-ферритного класса, которая предназначена для изготовления высоконагруженных деталей, работающих на кручение и изгиб под динамической нагрузкой в агрессивных кислых средах, в частности для изготовления валов для нефтяных погружных насосов
Изобретение относится к получению конструкционных сталей для использования в атомном энергомашиностроении при производстве современной высоконадежной контейнерной техники для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов
Жаропрочная сталь // 2237102
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству жаропрочных сталей, которые могут быть использованы при изготовлении дисков и роторов газовых и паровых турбин
Изобретение относится к области металлургии, в частности к коррозионно-стойким сталям, используемым в качестве конструкционных материалов активных зон атомных реакторов
Изобретение относится к металлургии, в частности к составу дисперсионно-твердеющей мартенситной нержавеющей стали, предназначенной для изготовления авиационно-космических аппаратов
Рельсовая сталь // 2259418
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали для железнодорожных рельсов
Изобретение относится к конструкционным сталям для атомного энергомашиностроения при производстве контейнерной техники для хранения и транспортировки отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов
Изобретение относится к стали, используемой, например, при изготовлении высоконагруженных шестерен коробки перемены передач автомобиля
Горячекатаный стальной лист с высокой вязкостью при сверхнизкой температуре и способ его получения // 2268311
Изобретение относится к получению горячекатаного стального листа для магистральных трубопроводов с высокой вязкостью при сверхнизкой температуре