Аустенитная сталь

 

АУСТЕНИТНАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром. никель, азот, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения технологичности стали, свариваемости , стабильности структуры при низкотемпературном деформировании и воздействии сильных магнитных полей при 4,2 К, а также сопротивления хрупкому разрушению при криогенных температурах, она дополнительно содержит бор и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов , мас.%: 0,001-0,040 Углерод 0,01-0,70 Кремний 2,5-8,0 Марганец 16,0-17,0 Хром 14-17 Никель 0,15-0,50 Азот 0,0001-0,0500 Бор Редкоземельные 0,0001-0,1000 металлы Остальное Железо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

SU„„31 9 цц С 22 С 38/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,001-0,040

0,01-0,70

2,5-8,0

16,0-17,0

14-17

Хром

Никель

Азот

Бор

Редкоземельные металлы

Железо

0,15-0,50

0,0001-0,0500

0 9 0001-0 9 1000

Остальное (21) 3602957/22-02 (22) 09.06.83 (46) 30.09.84. Бюл. к- 36 (72) К.А.Ющенко, О.Г. Квасневский, Г.Г.Монько, А.М.Солоха, В.И.Белоцерковец, Н.А.Тулин, Н.А.Сорокина, А.Ф.Каблуковский, В.Н.Зикеев, В.Я.Ильичев, О.Г.Тищенко, Б.Г.Вайнштейн, А.Ш.Гиндйн, В.П.Беляков, С.А.Некрасов, Е.В.Мокров, Л.И.Сенюшкин, Е.Я.Чернышов, В.П.Ефименко и Г.А. Степанов (71) Ордена Ленина и ордена Трудового

Красного Знамени институт электросварки им.Е.О.Патона (53) 669.14 ° 018.821-194(088.8) (56) 1 . Сталь Х14Г14НЗТ.

ГОСТ 5632-72.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 349319, кл . С 22 С 38/58, 1977. (54)(57) АУСТЕНИТНАЯ СТАПЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, азот, железо, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения технологичности стали, свариваемости, стабильности структуры при низкотемпературном деформировании и воздействии сильных магнитных полей при 4,2 К, а также сопротивления хрупкому разрушению при криогенных температурах, она дополнительно содержит бор и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Углерод

Кремний

Марганец

1116091

Изобретение относится к метттургии, в частности к изысканию высокопрочных свариваемых аустенитных сталей конструкции иэ которых длительно

l работают при температурах до 2 К в сильных магнитных полях.

Известны стали аустенитного класса типа Х14Г14НЗТ и им подобные, применяемые в сварных криогенных конструкциях f 1 3. 10

Большинству сталей такого типа. присущи недостатки, существенно снижающие возможность их широкого применения в конструкциях, длительно работающих при низких температурах под нагрузкой. К ним относятся низI кие прочностные характеристики при комнатной температуре, а также метастабильность аустенита в условиях ниэкотемпературного нагружения, 20 приводящая к изменению размеров конструкции и снижению работоспособности материала. Дополнительное воз— действие магнитного поля на металл облегчает полиморфное превращение, а д в материалах, не претерпевающих мартенситного превращения, может изменяться магнитное состояние металла.

Сталь становится ферромагнетиком.

Наиболее близкой к изобретению З< по технической сущности и достигаемому эффекту является аустенитная сталь t 2 $ состава, мас.7:

Углерод До 0,03

Хром 17,0-21,5

Никель 14,5-17,0

Марганец 3,5-8„0

Азот 0,15-0,25

Кремний До 0,6

Сера До 0,02

Фосфор До 0,02

Железо Остальное

Использование укаэанной системы легирования позволяет получить высокие прочностные характеристики аусте45 нитного металла при комнатной темпеМарганец Хром Никель Азот

0,040

0,017

0,001

0,01

2,50

8,00

21,5

0,15

16,0

17,0

0,50

0,36

20,3

15,8

0,28

0,50

0903

18,9

14,7

0,24

Условный Углерод Кремний

Ф плавки . ратуре и удовлетнориз ел нные харак теристики пластичности и вязко:TH B условиях низких температур, а также стабильность структуры при низкотемпературном нагружении.

Однако низкая деформационная способность при высоких температурах и узкий температурный интервал горячей пластичности затрудняет деформацию металла при прокатке. Кроме того, высокое сопротивление деформации при горячей и холодной обработке давлением ограничивает получение изделий сложной конфигурации.

Целью изобретения является повышение технологичности стали, свариваемости, стабильности структуры при ниэкотемпературном деформировании и воздействии сильных магнитных полей при 4,2 К„ а также сопротивления хрупкому разрушению при криогенных температурах.

Эта цель достигается тем, что аустенитная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, азот, железо, дополнительно содержит бор, редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,001-0,040

Кремний 0,01-0, 70

Марганец 2,5-8,0

Хром 16, 0-21, 5

Никель 14-17

Азот 0 15-0,50

Бор О, 0001-0, 0500

Редкоземельные

1 металлы 0,0001-0,1000

Железо Остальное

Сталь содержит примеси, вес.X:

Сера 0,005-0,020

Фосфор 0,005-0,025

В табл. 1 дан химический состав опытных сталей, в табл. 2 — их механические свойства, в табл. 3 — пластические характеристики. ,Таблица 1

1116093

Сера

Железо

Фосфор

Р3М

0,0001 0,0001 0,020

0,03 . 0,10 0,0013

0,05 0,03 0,005

Остальное

0,01 0,07 0,017

Условный

¹ плавки

Магнитное поле

Предел текуПредел прочности, МПа чести, МПа

293

380

720

750

1440

1050

1700

4,2

1010

1610

4,2

460

293

830

830

1510

4,2

4,2

293

77

4,2

4,2

У сло вный Вор № плавки

Температура испытаний, К

4,2

4,2

293

Продолжение табл, 0,005

0,018

0,009

0,025

Таблица 2

1070 1730

1110 1750

1080 1660

1130 1800

410 790

790 1490

1090 1750

1060 1640

1120 1780

420 770

800 1480

1090 1740

1040 1630

1110 1760

1116093

Продолжение табл. 2

Ударная вязкость, МДж/М2

Относительное сужение, X

Относительное удлинение, _#_

52,0

74,0

3,5

38,5

62,0

2,7

50,0

1,55

48,0

1,6

42,3

1,6

48,5

62,5

3,5

34,2

58,3

2,24

42,4

1,35

43,0

1,28

38,5

71,2

46,7

2,6

60,0

36,2

1,43

40,0

41,2

39,0

3,5

68,0

45,6

34,9

38,9

1,28

40,5

36,2

Относительное удлинение, Е

Относительное сужение, 7

1073

32,4

32,6

45,3

1173

48,0

Условный

Ф плавки

Условный

У плавки

Температура испытаний, К

Таблица 3

Число скручиваний до разрушения

I I 16093

Продолжение табл, 3

43,4

40,0

1273

51,8

47,6

1373

70,0

52,2

1473

32,2

31,8

1073

46,0

44,2

1173

42,8

1273

39,7

46,5

50,4

1373

68,8

50,4

1473

1073

38,4

37,6

80,5

65,6

1173

50,6

45,9

1273

58,9

49,7

1373

75,0

1473

1073

1173

1273

1373

1473

30,2

34,6

39,0

46,2

44,6

4

14

Содержание бора в стали, мас. 7

0,0001 0,003

:Характеристика

Скорость деформации (Ч„ ), мм/мин

11,3

11,2

10,7

0,5

60,5

28,2

31,0

34,2

44,0

45,5

Описываемая сталь обладает высокими прочностными характеристиками при комнатной температуре и удовлетворительными пластическими характе- 4О ристиками при 4,2 К и воздействии сильных магнитных полей. Изменение фазового состава в образцах, до- . веденных до разрушения при 4,2 К с наложением магнитного поля -4>

1 ряженность 5 Тл, не происходит.

При деформации 5-70% и при разрушении наличие фазового превращения не обнаружено.

Введение бора в состав предлагаемой стали способствует повышению стойкости швов против образования горячих трещин. Исследование влияния бора при сварке проводили по методу

МВТУ им.Баумана на-машине ЛТП-1-4.

Изменения скорости деформации (V„ ) от содержания бора в стали приведены в табл. 4.

Таблица 4

0 02 0 04 0 05

111! 0Ч»

1О тиб3tица5

Содержание РЗМ в стали, мас.Е

0,0001 0,005 0,040

Характеристика

0,10

Длина трещины в жестком тавровом образце, мм

Не

Не

Не обнар. обнар обвар. обнар.

Составитель В. Брострем

Редактор Н. Швыдкая Техред Ж.Кастелевич Корректор N. Муска

Заказ 6871/22

Тираж 602

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретен!яй и открытий

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

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

Наличие РЗМ в составе предлагаемой стали улучшает морфологию неметалличес— ких включений, способствует снижению серы в металле и тем самым способствует

В то же время микролегирование бором и РЗМ благодаря их высокой поверхностной активности и сродству к фосфору и сере тормозит диффузионную подвижность и препятствует сосредоточению серы и фосфора у границ зерна, вследствие чего удается избавиться от красноломкости и поверхностного растрескивания описываемой стали при температурах 11731373 К. При этом деформационная способность стали в интервале 137,—

1473 К не ухудшается, в результате

1IoBhlIl1f !!èè стойко ст1! !!!!Зо!1 Гр<- !f!! o! p л !! о валия гoðÿ÷èõ тре!!!!!!! при сварке, В таб,.!. 5 представлено влияние

РЗМ на свариваемость стали. ин-.ервал горячей деформации стали существенно расширяется. Повышение пластических характеристик стали при высоких температурах (табл. 3) способствует снижению расходного коэю-! фициента при переделе слиток — лист с 2,2 без микродобавок до 1,5 с микродобавками, а обьем зачист— ки листового металла снизился в

2 — 2,5 раза. Применение описываемой стали позволяет также сни— зить металлоемкость сварных конструкций,