Сталь

 

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 25 ° 07 ° 79 (21) 2802808/22-02 с присоелиненнем заявки лв(23) ПриорнтетС 22 С 38/54 государственный квинтет

СССР пв делам изобретения и открытий

Опубликовано 30.11.81. Бюллетень $444

Дата опубликования описания 30. 11. 81 (53) УДК669.14.. 018.52. 8-194 (088 ° 8) Ч е В МЛЙ и . -, е

С.Н. Примеров, В. Н. Зоц, В. Е. Гельман, А.

А.П.Федоренко, С.Н.Бобраков, В.А.Чеб и Б.А.Манжола (72) Авторы изобретения

Ч .Ы,. СХ1,"И.";.;;:.. э.

АН У краинскои нститут проблем литья (7! ) Заявитель (54) СТАЛЬ (ЭИ654Л) И .

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейной стали, обеспечивающей гидроплотность изготовленных из нее отливок и обладающей высокими коррозионной стойкостью, литейными и механическими свойствами.

Известна сталь 15Х18Н12СЧТЛ

Недостатками стали, кроме низких механических свойств, являются относительно невысокие плотность, коррозионная стойкость и литейные свойства.

Наиболее близкой к предлагаемой явля1 ется сталь (21, содержащая, вес. 3:

Углерод 0,13-0,19

Кремний 3,8-4,5

Марганец 0,5-1, 0

Хром 17-19

Никель 11-13

Титан 0,3-0,7

Алюминий 0,01-0,08

Кальций 0,005-0,08

Магний 0,005-0,05

Редкоземельные металлы 0,005-0,1

Железо Остальное

Недостатками стали являются относительно невысокие коррозионные стойкость и прочность, что снижает качество изготовленных из нее отливок арматуры химического и нефтяного оборудования.

Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости и прочности при сохранении плотности, пластичности и литейных свойств.

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, алюминий, кальций, магний, редкоземельные металлы и железо, дополнительно содержит иттрий и бор при следующем соотношении компонентов, вес.4:

Углерод 0,13-0,19

Кремний 3,8-4 5

Марганец 0510

Хром 17-19

885333

11-13

030,7

0,01-0,05

0,005-0,05

0,005-0,05

Содержание компонентов, 3

Сталь

Угле Крем Марга Хром Ни- Тирод ний нец кель тан

Алюми Каль Магний ций ний

РЗМ Иттрий

Бор

Известная

1 0,14 4,1 0,8 18 11 0,4 0,04 0,02 0,01 0,04

Предлагаемая

0,15 3,8 0,7

016 39 10

017 43 05

019 45 09

l9

18

17

12 0,5

13 0,6

11 0 7

12 0,3

0,01 0,03

0,03 0,04

0,02 0,005

0,03 0,05 0,02 0,005

0 02 0 06 0 01 0 007

0,05 0,005 0,01 0,0005

0,005 0,08 0,03 0,002

0,05 0,02

О 13 4,2 0,6 18 13 0,5 0,03 0,05 0,009 0,03 0,0050,003

Никель

Титан

Алюминий

Кальций

Магний

Редкоземельные металлы 0,005-0,08

Иттрий 0,005-0,03

Бор 0,0005-0,007

Железо Остальное 1о

Сталь в качестве редкоземельных металлов содержит церий, празеодим и гадолиний в равном соотношении.

Дополнительное введение в состав стали иттрия объясняется его способ- >s ностью повышать термодинамическую стабильность структуры в агрессивных .средах эа счет снижения общего содержания неметаллических включений и кислорода, повышения гомогенности структуры. Оптимальное содержание иттрия .в стали должно находиться в пределах

0,005-0,03 вес.3. Меньшее его содержание не обеспечивает снижения содержания включений и кислорода, и соответственно, повышения коррозионной стойкости, а большее, свыше верхнего предела, вызывает появление избыточного количества окислов и других включений на границах зерен, что резко снижает весь комплекс свойств стали.

Введение в состав стали бора связано с его способностью увеличивать прочность стали эа счет образования мелкодисперсных частиц нитридов бора, 35 благодаря которым зерно измельчается.

При нагреве до 900-1000 С нитриды бора почти полностью растворяются в твердом растворе, а при охлаждении вы40 деляются в виде дисперсных частиц.

Бор заметно улучшает прокаливаемость стали, Оптимальное содержание бора в стали определяется пределами 0,00050,007 вес.l. Меньшее его содержание не способствует благоприятным изменениям в структуре, а большее, свыше верхнего предела, приводит, в силу его высокой раскислительной способности, к избыточному количеству окислов, а также нитридов бора. Последние в этом случае скапливаются на границах зерен и снижают исследуемые свойства стали.

В качестве редкоземельных металлов (РЗМ) выбраны церий, празеодим и гадолиний в связи с тем, что они обладают наиболее высокой модифицирующей способностью среди элементов группы РЗМ.

Сталь приобретает мелкозернистую структуру, свободную от крупных включений, особенно сульфидов. Указанные элементы практически не уступают друг другу и их равное соотношение обеспечивает максимальный эффект, исходя из показателей коррозионной стойкости и пластичности.

Для определения оптимального состава предлагаемой стали исследованы ее плотность, корроэионная стойкость, механические свойства и жидкотекучесть в зависимости от различного содержания входящих в ее состав компонентов, Металл выплавляют в 150-килограммовой индуктивной печи иэ исходной шихты, включающей лом, литники, возврат и т.д.

Химические составы опытных сталей приведены в табл.1.

Т а б л и ц а 1

5 88533

В процессе фракционной разливки в

50-килограммовые разливочные ковши расплав обрабатывают добавками 0,10,53 комплексной лигатуры, содержащей алюминий, никель, кальций, магний, 5

РЗМ, иттрий и бор. (ПовышеМеханические свойства

t т Íó

« кгс/мм кгс м/см

ПлотСкорость коррозии, г/м ч

Сталь

Время до появления

МКК, ч иост ь г/см ние жидкотекучести, 1

6, о (f4 кгс/мм

30,3 46,5 8,7

34 50 9,5

32 49 9 3

32 48 9,2

34 50 9 4

33 47 8,9

69

1 8, 016 0,0442

40

6 8,016 0,0436

38 толщины стенок, что даст экономию дефицитной дорогостоящей стали.

Формула изобретения

1. Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, алюминий, кальций, магний, редкоземельные металлы и железо, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью

4О повышения коррозионной стойкости и прочности при сохранении плотности, пластичности и литейных свойств, она дополнительно содержит иттрий и бор при следующем соотношении компонентов, вес.4:

Углерод 0,13-0,19

Кремний 3,8-4,5

Марганец 0 5 1,0

Хром 17-19

Никель 11-13

Титан 0,3-0 «7

Алюми ний 0,01 "0,05

Кальций 0,005-0,05

Магний 0,005-0,05

Редкоземельные металлы

0,005-0,08

0,005-0,03

0,0005-0,007

Остальное

Иттрий

6ор

Железо

2 8,027 0,0433 Не обнаружена 75

3 8,022 0,0434 То же 73

4 8,016 0,0436 71

5 8, 017 0,0435 70

Иэ приведенных в табл. 2 результатов следует, что скорость коррозии предлагаемой стали ниже скорости коррозии известной. Кроме того, если в известной стали в ходе испытаний время до появления МКК 24 ч, то в предлагаемой межкристаллитная коррозия не обнаружена. Прочность предлагаемой стали превышает прочность известной на 5-10 .

По пластичности, плотности и жидкотекучести предлагаемая сталь не уступает известной, а в некоторых случаях несколько превышает ее по этим показателям.

Повышенный удельный уровень коррозионной стойкости и всего комплекса свойств предлагаемой стали позволяет рекомендовать ее дпя широкого промышленного применения вместо изве тной для изготовления литых деталей арматуры, работающих в азотной кислоте и в других менее агрессивных средах.

При этом экономический эффект от внедрения предлагаемой стали ожидается за счет повышения качества отливок, увеличения их срока службы, что связано в основном с повышением коррозионной стойкости и снижением

3 6

Для исследований опытными составами стали заливают формы с образцами, изготовленные по выплавляемым моделям, Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Таблица 2

885333

Составитель Л. Суязова

Техред 3. Фанта Корректор С. Ыекмар

Редактор В. Петраш

Заказ 10454/37 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

2. Сталь по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве редкоземельных металлов содержит церий, празеодим и гадолиний в равном соотношении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сталь ЭИ654Л. ОСТ 26-07-402-72.

2. Авторское свидетельство СССР

N 661038, кл. С 22 С 38/50, 1978.