Коррозионностойкая сталь

 

КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец , хром, железо, о т л и ч а юг щ а я с я тем, что, с цельно повышения технолЬгических и механичес-ких свойств, сталь дополнительно содержит ванадий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод0,75-1,00 Кремний0,9-1,2 Марганец0,4-0,8 Хром16-13 Ванадий0,25-0,65 Азот0,04-0,12 ЖелезоОстальное

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (у) С 22 С 38/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,75-1,00 .0,9-1,2

0,4-0,8

16-18

0 25-0 65

0,04-0 ° 12

Остальное

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Ванадий

Азот

Железо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3714600/22-02 (22) 04.01.84 (46) 30.06.85. Бюл. Ф 24. (72) А.А.Ершов, А.С.Мыльников, Т.А.Сычева, В.А.Ровнушкин, В.И.Довгопол, И.:А.Соколов, Г.А.Корой и А.А.Северюхин (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (53) 669.14.018.8-194(088.8) (56) Стали ЗОХ13, 40Х13, ГОСТ 5632-72.

Сталь 9Х18 ° ГОСТ 5632-72.

„„SU„„> а o5 A (54) (57) КОРРОЗИОННОСТОИКАЯ СТАЛЬЮ содержащая углерод, кремний, марганец, хром, железо, о т л и ч а ю-, щ а я с я тем, что, с целью повыб. шения технологических и механичес-. ких свойств, сталь дополнительно содержит ванадий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

l 164305

Изобретение относится к металлургии В частности к производству стали, предназначенной для изготовления кухонных и столовых ножей, а также хирургического инструмента. 5

Цель изобретения — повышение технологических и механических свойств стали, т.е. разработка стали, пригодной для чистовой вырубки иэделий (более пластичной и менее твердой в отожженном состоянии), и позволяющей устранить дефекты типа рябизны, питтинговой коррозии, повышение прочности изделий при изгибе, режущей способности и иэносостойкости их 15 лезвий.

Введение в сталь ванадия, азота и повышенное содержание кремния придает ей комплекс новых свойств.

Поскольку карбидообразующее дей- 20 стние ванадия больше, чем хрома, то в присутствии азота в стали образуются карбонитриды ванадия, хром остается в твердом растворе и, следовательно, сталь сохраняет свою высокую р5 коррозионную стойкость несмотря на высокое содержание углерода. При этом исключается развитие питтинговой коррозии. Высокое содержание углерода гарантирует получение стали с З0 повышенными режущей способностью и износостойкостью.

Карбонитриды ванадия выделяются н мелкодисперсном виде, в том числе и при охлаждении из области высоких температур. Это позволяет избавиться от выделения при термообработке крупных карбидных выделений, следовательно, исключается образование на поверхности изделий дефектов обработки типа рябизны.

Введение ванадия и азота в укаэанных пределах существенно измельчает зерно стали и снижает хрупкость, так как выделение мелкодисперсных карбонитридов в минималь45 ной степени искажает матричный раствор, вследствие чего сталь имеет высокий запас пластичности в отожженном состоянии. В результате возможно производить чистовую вырубку эа50 готовок, так как срез имеет высокую чистоту поверхности без участков хрупкого разрушения.

Совместное введение ванадия и 55 азота повышает твердость стали в закаленном состоянии, что положительно сказывается на полируемости и затачиваемости инструмента, в результате улучшается режущая способ- ность и износостойкость лезвий.

Повышенное содержание кремния (0,9-1 2 ) способствует выделению мелкодисперсных карбонитридов ванадия, так как кремний уменьшает скорость диффузии углерода и затрудняет образование крупных карбидных выделений.

Укаэанное содержание азота обеспечивает полное его связывание в, дисперсные карбонитриды ванадия, н результате получают наиболее высокий уровень. прочности. Избыточное содержание азота в стали (>0,12 .) приводит к образованию дефектов н макроструктуре и уменьшению пластичности стали.. При содержании азота в стали менее 0,04 получают низкие механические характеристики.

Слитки предлагаемой и известной стали проковали на молоте и прокатали в горячем состоянии на толщиГ о ну 3 мм. Температура прокатки ) 150 С.

Затем полосы отожгли при 880 С (охлажо дение с печью), прокатали в холодном состоянии на стане кварто на толщину 1,2 мм и вновь отожгли по режиму: нагрев до 860 С, выдержка 1 ч— о о охлаждение с печью до 600 С вЂ” нао грен до 740 С, выдержка 4 ч, охлаждение на воздухе.

Из полученных листов методом чистовой вырубки изготовили заготовки кухонных ножей. Получили высокое качество среза, не требующего дополнительного фрезерования по контуру и шлифовки. Заготовки подвергли термообработке по режиму: закалка с

1050 С и отпуск при 330-350 С, 3a- тем по существующей технологии изготовили ножи. При этом механические шлифовально-полировальные операции чередовали с электрополировкой.

Химический состав и характеристики ножей из известной и предлагаемой стали приведены в табл.1, результаты испытаний ножей — в табл.2, механические свойстна в состоянии поставки перед вырубкой — в табл .3.

Из приведенных таблиц видно, что предлагаемая сталь (составы 1-4) имеет после закалки и отпуска повышенные прочность при изгибе и твердость, мелкое зерно и высокую износостойкость.

При содержании ванадия менее

0,25, как показал рентгеноструктур1164305 ный анализ карбидного осадка, в структуре стали кроме карбидов этого элемента присутствуют карбиды хрома размером более 2 мкм. Увеличение содержания ванадия свыше 0,65% приводит к укрупнению карбидов, их преимущественному выделению по границам зерен, что снижает пластичность, вязкость, прочность стали при изгибе и повышает ее твердость после от" 10 жига. В результате при вырубке образуются участки хрупкого скола, заусенцы. Одновременно отмечено ухудшзние обрабатываемости давлением в горячем состоянии, появление рябиз- 1 ны при полировке изделий.

Введение в состав стали менее

0,9% кремния не позволяет получить измельчение карбидной фазы, доста-. точной износостойкости,и прочнос- 2п ти при изгибе. Повышение. содержания более 1,2% понижает пластичность.

При оптимальном содержании ванадия и содержании основных элементов стали (углерода, марганца, хрома) ни-25 же нижнего и выше верхнего пределов не удается получить оптимальное сочетание свойств стали.

Более высокие показатели пластичности в отожженном состоянии и проч- Зб ности, твердости, износостойкости нри хорошей полируемости — в закаленном, позволяют применять предлагаемую сталь для изготовления качественных кухонных и столовых ножей, хирургического инструмента.

Предлаг емая сталь относится к категории сталей, пригодных для чистовой вырубки. Это позволяет автоматизировать процесс изготовления заготовок ножей, исключить - ряд технологических операций, таких как галтовка, сверление отверстий, фрезерование и шлифовка кромок. Производительность при изготовлении ножей чистовой, вырубкой возрастает в 5-6 pas па сравнению с ручной вырубкой изделий из известной стали 9Х18.

Применение предлагаемой стали, обладающей повышенной пластичностью и сравнительно низкой твердостью в отожженном состоянии, приводит к увеличению стойкости штампового инструмента в 1,2-1,5 раза.

Сравнительные испытания ножей в бытовых условий показали, что длительность эксплуатации ножей между переточками из известной стали 15 ч, из предлагаемой — 45-50 ч ° Исключен дефект типа рябизны на полированной поверхности клинков ножей и питтинговая коррозия.

1164305 ь

СО 0 Л

1 1 (1 I

СО 0 Ch O

О

01

I I I I

OO Ch O O r л

Э о ж

1" I I 1

О

1 K

О Л л сч

О О л

О О

О ф О

< ) О л

О О 2

О И .»

И И И л л л

О О О 1

Ch Л И (Ч С 1 И О л л л л

О О O O

D О О с4 л И л л

O O О

О И О л л л л

Ю -Ф

И 0 л л л

О О О

О <"1

00 О л л

О О

О О

CV л л

О O

О О И Ch

01 О 10 10 л л

О О О O

О О О с0

Ch Ch CV O0 л л

О О О

О О О О cV сЧ

01 О О Ch 0 л л л л

О О О

I о

Ch 1

<"1 1

Э и

С4

Э

Х 1

Э

С4

М 1

1

1 »

Э

Ц

t(Е

С4 5

О О сЧ СЧ О < <И < 1

И И И И И И И И И И И

О сО И O O О О 0 <Ч Л Л

О О О О О О л л л л л

О О О О О О О

О СЧ О .О Ф СО О О л л л л л л л л

UD Л CO Л О И 01

О Ф О О 00 О О О И сЧ

00 0 О CO Ch . 0 0 Ch л л л л л л л л

О О О О О О О О О

Ф

cd

Ж

Е»

О

cV с») -» И 0 л 00 01 О Э

М

Э ж

1164305

Таблица 2

ВОзмОЖНОсть чистОВОЙ вырубки

Стойостояние образца

Сталь верхности

Предлагаемая

135 Отсутствует Отсутствует Чистовая -вырубка возможна

2000

150

То же

21 50

150

2250

150

2200

100 Есть .

Есть

1900

100

1750

Отсутствует Чистовая вырубка невозможна (образование заусенцев при вырубке). Выкрашивание лезвий.

90 Отсутствует

1800

110

2100

115 Есть

1900

Есть

Отсутствует Отсутствует Чистовая вырубка невозможна. Дефекты в макроструктуре.

1700

l l0

100 Есть

Известная 1850

Есть

+ Коррозионную стойкость изделий определяли по п.3.9. ОСТ 1419-16.

Прочность при изгибе, ИПа кость лезвия.ножей, Наличие рябиэны поНаличии питтинговой коррозии

Чистовая вырубка невозможна. Выкрашивание лезвий.

Чистовая вырубка невозможна. Трещины на, поверхности и кромках лезвий.

Чистовая вырубка невозможна (образование заусенцев при вырубке).

Значительное выкрашивание лезвий.

Чистовая вырубка невозможна (образование заусенцев при вырубке) .Чистовая вырубка невозможна (образование заусенцев) . Выкрашивание лезвий. Участки хрупкого скола.

I 164305

l0,Т аблнца 3

Механические свойства

Сталь

С,,МП

Предл аг ае" мая

400 91

400 91

390 90

410 98

520 97

550 100

680

680

680

690

760

800

400

680

17

510

750

450

730

540

790!

98

530

780

Известная

Заказ 4157/25 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

))3035, Мосасва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Проектная,4

Составитель В.Брострем

Редактор М.Колб Техред Т.Маточка Корректор E.Ñèðîõìàí