Нержавеющая сталь

 

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром. ванадий, азот и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости и стойкости к абразивному износу, она дополнительно содержит молибден, церий и алюминий при следующем соотношении компонентов, мае. %: 0,15-0,25 Углерод 0,15-0,6 Кремний 0,5-0,8 Марганец 11-14 Хром 0,30-0,45 Ванадий 0,08-0,12 Азот 0,05-0,20 Молибден 0,005-0,010 Церий § 0,005-0,025 Алюминий Железо Остальное (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСЧИХ

РЕСПУБЛИК

09) (и) А з(щ С 22 С 39/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3607477/22-02 (22) 21. 06. 83 . (46) 23.08,84. Бюл. ¹ 31 (72) С.Я.Шипицын, Ю.З.Бабаскин, Д.Б.Лория, В.К.Оболонный, О.А.Луценко, О.Н.Литвиненко и Л.Г.Смолякова (71) Институт проблем литья

АН Украинской ССР (53) 669. 14. 018 (088. 8) (56) 1. Стали 20Х13, 30X13.

ГОСТ 5632-72.

2. Патент Австрии ¹ 187929, кл. 18в34, 1952. (54)(57) НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, азот и железо, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости и стойкости к абразивному износу, она дополнительно содержит молибден, церий и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас, Ж:

Углерод 0,15-0 25

Кремний 0 15-0,6

Марганец 0,5-0,8

Хром 11-14

Ванадий 0,30-0,45

Азот 0,08-0, 12

Молибден 0,05-0,20

Церий О, 005-0, 010

Алюминий 0,005-0,025

Железо Остальное

1109468

Целью изобретения является повьппение корроз11онной стойкости и стойкости к абразивному износу стали.

iI 5

Поставленная цель достигается тем, что нерж-1ве>ощая сталь, содержащая углерод, кремш>и, марганец, хром, ванадий, азот и железо, дополнительно содержит молибден„церий и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Углср од

Кремшш

Марганец

Хром с5

Ванадий

Азот

Мо.> п1бде н

О, 15-0,? 5

0,15-0,6

0,5-0,8

11 — 14

0,30-0,.45

0,08-0,12

0,05-0,20

Изобретение относится к металлургии, в частности к сталям, предназначенным для изготовления литых деталей, работающих при повышенных нагрузках в агрессивных средах, а также в условиях гидроабразивного износа.

Известны нержавеющие стали 20Х13 и 30Х13 (1), Однако эти стали обладают относительно низкими свойствами в .питом 10 состоянии, Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является нержавеющая сталь состава, мас. %: 15

Углерод >0,2-2

Азот 0,05-0,35

Ванадий До 4

Хром >3, 5-20

Железо Остальное

Сталь в качестве примесей может содержать кремний до 0,4 мас. % и марганец до 0,4 мас. 7-. (2 1 .

Однако для известной стали характерен недостаточный уровень коррозион-2 > ной стойкости и абразивной износостойкости. Это обусловлено тем, что сталь имеет повьппенную физикохимическую неоднородность, выражающуюся в значительной неоднородности gp по размерам первичного аустенитного зерна и в обогащении границ пе(пвичными карбидными и карбонитридными фазами, особенно при повьппенных содержаниях углерода, азота и ванадия.

В то же время объем зерна недостаточно упрочнен дисперснь>ми фазами, и поэтому сталь не имеет необходимого уровня прочности, ударной вязкосKOppO3IIOHHOHC7OHKOCTHHH3HOCO4p

CTOIIKOC7 И

Церий 0,005-0,010

Ал1оминий 0,005-0,0?5

Железо Остальное

Сталь имеет мартенситную структуру даже при закалке на воздухе.

Существенное повьппение прочности и износостойкости обеспечивается наличием нитридов ванадия, образуюп,имися при отпуске стали при 600-700 C.

Пределы содер-;àíèÿ азота и ванадия выбраны такими, что обеспечивают практически полное связывание введенных азота и ванадия в нитриды, Молибден способствует повышению коррозионной стойкости стали, особенIo в средах, содержащих сернистый ангидрид, и износостойкости, повышая энергию связи атомов в решетке и об— разуя карбидную фазу. При с.одержании молибдена менее 0 05 мас. % низка коррозионная стойкость, а при более

0,20 мас„ % происходит снижение прочности стали и=>-за появления ферритной составляющей в структуре, так как молибден — эффективный карбидосбразу>ощий элемент.

Кремний и марганец являются раскисля>ощ>ими элементами. При содержани1.: кремния и марганца менее 0,15

1 и 0,5 мас. 7. coo7âåòcòâåíIIo метэлл плохо раскислен, а при содержании более 0,6 и 0,8 мас, 7 соответственно происходит нарушение фазового состава стали и снижение механических с13ойств.

Ал>оминий, кроме раскисления стали, обеспечивает повышение коррозионной стойкости и износостойкости металла.

При его содержанки менее 0,005 мас.7 металл недораскислен, а при содержании более 0,025 мас. % образуются нитриды а,поминия, понижа1ощие вязкость и стойкость металла к межкристаллитной коррозии.

11ерий является активным раскисляющим и модифицирующим элементом, способству>ощим очищению границ зерен, что обеспечивает повышенис коррозионной с.тойкости стали. При его содержании менее 0,005 мас. % эффект модифкцировапия незначителен,. а при содержани 1 более 0,010 мас. 7. происходит загрязнение металла неметаллкческкми включениями.

В табл. 1 даны составь. стали-.

Литые образцы для исследований термообрабатывают по режиму: закал09468 4

240 м пути трения по гулканитоному абразиву при на груз ке О, 2 МПа (h Г) .

Результаты испытаний нринедены в табл. 2.

Как Видно из данных 2, предлагаемая сталь по сравнению с известной обладает повышенными на 40-50Х каррозионной стойкостью и в 2-3 раза более

ВЫСОКОЙ ИЭНОСОСТОЙКОСТЬЮ.

3 t1 ка при 1100 С, воздух, отпуск при

680 С 2 ч.

Механические свойства определяют по стандартным методикам, коррозионную стойкость в окислительной среде с рН 0,25 по убыли массы образцов

30 х 30 х 5 мм после 30 сут испытания (hm), а износостойкость по убыли массы у цилиндрического образца после

Т а б л и ц а 1

Содержание элементов, мас. 7

Состав

С Si Mn Cr U N Ce A No Fe

Предлагаемый

0,15 0,15 0,8 11 0,30 0,08 0,010 0,005 0,05 Остальное

0,25 0,6 0,5 14 0,45 0,12 0,005 0,025 0,20

0,20 0,30 0,55 12,3 0,37 О, 10 0,008 0,020 0,15

0,10 0,67 0,27 10,1 0,21 0,03 0,001 0,034 0,01

0,33 0,10 0,89 14,9 0,53 0,17 0,018 0,001 0,27

Известный

6 0,3 0,4 0,4 12 0,5 0,10

Таблица 2

6„, МПа

Из осостойкость аР, r

Коррозионная стойкость

hm -10, г/cM - ч

МДж/M

Состав

0,15-0,4

54-75

1030 33 0,8 60-80

1050 3 1 0,6 49-61

840 26 0 3 110-123

950 25 0,2 95-108

970 27 0,3 105-117

Известный

I д !

2 те@т е < ° ород,ул.Проектная, Предлагаемый

1 1090 30 0,5

0,1-0,35

0,1-0,4

0,9-1, 2

0,8-1, 15

0,8-1, 1