Коррозионностойкая сталь

 

КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец , хром, никель, азот, ниобий, железо, о. т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения ударйс вязкости и коррозионной стойкости, она дополнительно содержит нитриды ванадия, титан, церий, при следующем собтнсоиенйи коктонентов, вес.%: 0,04-0,12 Углерод 0,3-0,8 Кремний . 0,5-2,5 Марганец 16-20 Хром Никель 9-12 0,05-0,10 Ниобий 0,05-0,10 Азот Нитриды 0,02-0,30 ванадия Титан 0,10-0,60 Церий 0,005-0,010 Железо Остальное

„.SU„„1027273 A

СОО8 СОВЕТСКИХ

ВИ

РЕСПУБЛИК

3{59 С .22 С 38/50

1 т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф%

° °

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

{21) 3409601/22-02 (22) 19.03.82 (46) 07;07.83. Бюл. Р 25 (72) С.Я. Шипицын,. Ю,Ç.Бабаскин, Б.A.Êèðèåâñêèé, Н.В.Шипулин,Э.Р.Кредер и В.И.Боев (71) Институт проблем литья АН Украинской ССР и Тульский оружейный завод, (53) 669 ° 14.018.52.8-194(088.8) (56) 1. ГОСТ 5949-51.

2. Патент ФРГ 91558656, кл. С 22 С 38/58, 1976. (54)(57) КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец., хром, никель, азот, ниобий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения ударнои вязкости и коррозионной стойкости, она дополнительно содержит иитриды ванадия, титан, церий при следующем соотношении компонентов, вес.8:

Углерод 0,04-0,12

Кремний . 0,3-0,8

Марганец 0,5-2,5

Хром 16-20

Никель 9-12

Ниобий 0 05-0 10

Азот " 0,05-0,10

Нитриды ванадия 0,02-0,30

Титан 0,10.-0,60

Церий 0,005-0,010

Железо Остальйое

1027273

Изобретение относится к металлур- .гии и литейному производству, точнее к литейным коррозионностойким сталям, предназначенным для работы в слабо- и среднеагрессивных средах при повышенных температурах, 5

Известны хромоникелевые нержавеющие и коррозионностойкие стали с аустенитно-ферритной и аустенитной основой, .например. стали Х18Н9

Х18Н10Т, ОХ18Н10Т, ОХ18Н12Т (1 . 10

Недостатком известных сталей является неудовлетворительная коррозионная стойкость.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является коррозионно.стойкая сталь (2), содержащая,вес.Ъ:

Углерод 0,07

Кремний 2,0

Марганец 1,0-5,0

Хром 17,0-26,0

Никель 8,0-11,0

Азот 0,15-0,30

Ниобий 0,05-0,26

Железо Остальное

В данной стали содержание углерода не превышает 0,12% для достижения удовлетворительной коррозионной стойкости. Ниобий необходим для стабилизации углерода. Азот введен для улучшения стали.

В литом состоянии сталь имеет развитую зону столбчатых дендригов и поэтому обладает недостаточной стойкостью к общей коррозии и невысокой ударной вязкостью. 35

Целью изобретения является повышение ударной вязкости и коррозионной стойкости стали.

Поставленная цель достигается тем, что корроэионностойкая сталь, 40 содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, азот, ниобий, железо, дополнительно содержит нитриды ванадия, титан,церий при следующем соотношении компонентов,вес.%:

Углерод 0,04-0,12

Кремний 0,3-0,8

Марганец 0,5-2,5

Хром 16-20

Никель 9-12

Ниобий 0,05-0,10

Азот 0,05-0,10

Нитриды ванадия 0,02-0,30

Титан 0,1-0,60

Церий 0,005-0,010

Железо Остальное. 55

Нитриды ванадия и титан введены с целью измельчения дендритной структуры и уменьшения эоны столбчатых дендритов.

При введении одного титана при 60 наличии в расплаве азота происходит гомогенное образование нитридов титана. Их количество и распределение трудно регулируемы и поэтому эффект модифицирования (измельчение дендритной структуры за счет уменьшения центров кристаллизации) очень нестабилен.

Нитрнды ванадия в расплаве неустойчивы при концентрациях азота до предела растворимости в расплаве и ванадия до 10»20%.

Однако их растворение в расплаве протекает не мгновенно, а с определенной скоростью. Поэтому при понижении температуры расплава в процессе разливки и остывания в форме, когда содержатся условия для спонтанного образования нитридов титана, подложками для них будут нераст ворившиеся нитриды ванадия. А по- . скольку их распределение в объеме сплава равномерное иэ-за высокой смачиваемости, намного превышающей смачиваемость расплавом хромоникелевой стали нитридов титана, то распределение выделяющихся нитридов титана тоже будет. равномерным, что обеспечивает высокую стабильность эффекта модифицирования.

При вводе нитридов ванадия менее 0,02 вес.В время их растворения мало и эффект модифицирования отсутствует.

При вводе нитридов ванадия более 0,3 вес.В происходит ухудшение корроэионной стойкости стали из-за увеличения количества ванадия в твердом растворе.

Оптимальное содержание .титана находится в пределах 0,10-0,6%. При меньшем .содержании титана эффект модифицирования незначителен, а при большем содержании возможны скопления частиц нитридов титана и понижение ударной вязкости.

Церий введен в сталь для более глубокого раскисления расплава и для повышения смачивания частиц нитридов титана. При вводе церия менее 0,005% металл недостаточно раскислен, что приводит к окислению титана и понижению ударной .вязкости, а при содержании церия более 0,01% происходит загрязнение металла окисламн церия, снижение пластичности.

Выплавляют стали с предлагаемы химическим составом (Р 1-3 табл.1), выходящими нз заявляемых пределов (9 4,5 табл. 1), и известную сталь (В 6 табл. 1).

Для ввода нитридов ванадия используют нитридванадиевую лигатуру . на основе железа, в которой содержалось 5 вес.% нитридов ванадия дисперсностью 3-10 мкм, равномерно распределенных в металлической матрице.

Механические свойства и коррозионная стойкость (по скорости коррозии в 65% азотной кислоте при 80 С) определялись на точнолитых образцах, 1027273

Химический состав, вес.Ъ

Номер стали

С Si Hn Cr асчет.

0,04 0,3 2,5 16

0,08 0,6 1,3 17,5 10,3 0,063 0,07 0,35 0,17 0,008

0,12 0,8 0,5 20

0 ° 07 0,6 1,.4 1 8, 1 9 ° 5 0,059 0,07 0,05 0,01 0,002

0,08 0,6 1,2 17,8 9,7 0,060 0,08 0,69 0,38 0,013

10 1 0 17 0 09

0i06 Oi5 2е1 18

Известная.Таблица 2 о,г кг/мм Ъ в

2 кг/мм

Номер стали

Скорость коррозии, г/м г.ч ан хгс/см

47

18,0

0,015

17,5

0,016

28. 49

17,1

0,018

51

8,9

0,025

7,2

45

0,031

6,3

23

0,037

Известная ВНИИПИ Заказ 4678/31 Тираж 627 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 закаленных от 1050 С. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, сталь с .предлагаемым химическим составом (Р 1-3) по сравнению с известной сталью (У 6) и со сталями с химическим составом, выходящим из заявляемых пределов, обладает в литом состоянии более высоким уровнем ударной вязкости (в 2,5-3 раза) и коррозионной стойкости (скорость коррозии меньше около 2 раз).

Повышение- ударной вязкости и корроэионной стойкости позволит на

15-30% снизить брак литья по механическим свойствам и коррозионной стойкости,,что позволит в условиях

Тульского оружейного завода получить экономический эффект в размере

70 тыс. руб. в год.

Таблица 1

Ni Н Nb Tl VN - Се

9 0,10 0,05 0,10 0 02 0,005

12 0,050 0,10 Ор06 0,30 0,010