Сталь

 

Изобретение относится к металлургии, конкретно к жаростойкой безникелевой стали , работающей при повышенных температурах , например, в условиях атмосферы топочных газов. Сущность изобретения, сталь дополнительно содержит ванадий, азот, кальций, редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.% углерод 0,20-0,8; кремний 0.30-0,50; марганец 0.35-0,90 хром 25.0-32,0: ванадий 0,05-0,30: азот 0.02-0,10; титан 0,020-0.10. алюминий 0.50-1,50, кальций 0,001-0.010: редкоземельные металлы 0 01-0,30. железо - остальное при соотношении суммы ванадия и титана к азоту 3,5-4,0. 2 табл

(6Р ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 38/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4878165/02 (22) 01.08.90 (46) 23,07.92. Бюл. N. 27 (71) Омский научно-технический филиал республиканского инженерно-технического центра СО AHCCCP (72) В.В. Левицкий. В,Г. Орловский, A.Â.

Горбунов, С.В. Сысоев и В.Л. Герасименко (56) Авторское свидетельство СССР

М 349750, кл. С 22 С 38/28; 1972. (54) СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии, конкретно к жаростойкой безникелевой стаИзобретение относится к металлургии, в частности к безникелевым жаростойким сталям. и предназначено для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах в атмосферных условиях. например деталей печной арматуры.

Известна сталь, содержащая. мэс. Д:

Углерод . 0.05 0 1

Кремний 0.80-1.0

Марганец 0,4 1.0

Хром 20.0-22.0

Титан . 1.2--1..5

Алюминий 1.0-1.2

Железо Остальное

Недостатками указанной стали являются низкая пластичность и недостато(Ho высокая жаростойкость в атмосфере топочных газов.

Цель изобретения - повышение пластичности и жаростойкости стали в атмосфере топочных газов.

Сталь. содержащая углерод. марганец. кремний, хром, алюминий, титан. железо.. Ж 1749300 А1 ли, работающей при повышенных температурах, например, в условиях атмосферы топочных газов. Сущность изобретения: сталь дополнительно содержит ванадий, азот, кальций, редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас. 7,: углерод 0,20-0,8; кремний 0.30--0,50; марганец 0.35-0,90:.хром 25.0-32,0; ванадий

0,05-0,30: азот 0,02-0,10; титан 0,020-0,10: алюминий 0.50-1,50; кальций 0,001-0,010: редкоземельные металлы 0.01 — 0,30; железо . —. остальное при соотношении суммы ванадия и титана к азоту 3,5-4,0. 2 табл. дополнительно содержит ванадий. кальций, азот и редкоземельные металлы (P3M) при следующем соотношении компонентов. мас.%:

Углерод 0.20-0.80

Кремний 0.30- 0,50

Марганец . 0,35-0.90

Хром 25.0-32.0

Ванадий 0.05-0.30

Азот 0.02-0. 10

Титан 0,02-0.10

Алюминий 0.50-1.50

Кальций 0.001 — 0,010

Р3М 0.01-0,30

Железо Остальное при отношении суммы ванадий и титана к азоту 3,5-4.0.

При отношении суммы ванадия и титана к азоту менее 3.5 возможна газовая пористость в отливке и образование нитридов алюминия. имеющих низкую температуру плавления и располагающихся преимущественно в межде дритных и межосных участ1749300 ках, что приводит к резкому падению ударной вязкости стали. При отношении более

4,0 происходит образование карбидов ванадия и титана.

При избытке ванадия и титана свыше стехиометрического соотношения к азоту. кроме нитридной фазы, при охлаждении дополнительно образуются карбиды и карбонитриды ванадия и титана более 10 мкм.

Эти соединения не растворяются в матрице вплоть до 1300 С и являются концентрато-рами напряжений, что понижает пластичность и ударную вязкость стали. Кроме того, нитриды титана, являясь эффективными подложками кристаллизации и препятствиями высокоуглевых границ в остывающем металле отливки, снижают степень физикохимической неоднородности. стали. При содержании титана менее 0.005% модифицирующий эффект отстутсвует, а при содержании титана и ванадия более 0,1 и 0.3 происходит коагуляция нитридов, ухудшение механических и технологических свойств стали.

Присадка РЗМ до 0,3 заметно улучшает жидкотекучесть стали вследствие дегазирующего и десульфирующего действия.

Кроме того. добавки в сталь поверхностноактивных РЗМ, обладающих большим сродством к кислороду и образующих несмачиваемые окислы, приводят к резкому снижению температуры пленообразования.

Это приводит к снижению брака отливок по пленам. Дальнейшее повышение присадки

РЗМ снижает жидкотекучесть хромалюминиевой стали, что связано с образованием большого количества тугоплавких соединений, неуспевших всплыть на поверхность металла до начала разливки.

При содержании РЗМ менее 0,01 модифицирующий эффект отсутствует. Кроме того, присадка РЗМ в сталь позволяет получить плотную эмалевидную окалину при выдержке стали при 1000-1200 С, повышает жаростойкость сплава.

Присадка кальция улучшает пластичность и ударную вязкость сталей за счет его сфероидиэирующего действия на сумму сульфидов и их преимущественного распределения не нв границе, а в теле зерна. При содержании кальция менее 0,001 модифицирующий эффект отсутствует, а при содержании более 0,01 происходит коагуляция сульфидов, ухудшение механических и технологических свойств стали.

Для подтвврждения оптимал,ности предлагаемого состава проведены плавки предлагаемой и известной сталей, а также плавки с выходящими из указанных пред5 елов содержанием элементов.

Химический состав сталей приведен в табл. 1, Образцы для определения механических свойств вырезают из трефовидной про10 бы и термообрабатывают по режиму: отжиг при 950 С, закалка от 1150 С и отпуск при

850 С.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

15 Приведенные в табл, 2 данные показывают, что пластические свойства и жаростойкость предлагаемой стали увеличиваются по сравнению с известной. Так относительное удлинение и ударная вязкость

20 сталей увеличиваются в среднем на 50 и .38 соответственно, а жаростойкость на

27 . Металлографический анализ показал, что предлагаемая сталь не имеет грубых строчечных выделений карбидов хрома и и

25 крупных карбидов ванадия, характерных для известной.

Повышение пластичности и жаростойкости стали, уменьшение карбидной неоднородности позволяет повысить надеж30 ность и долговечность деталей, работающих в атмосфере. топочных газов на 30-40 .

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, марганец, 35 кремний, хром, алюминий. титан, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения пластичности и жаростойкости в атмосфере топочных газов, она дополнительно содержит ванадий. кальций, азот и

40 редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас. :

Углерод 0,20-0,80

Кремний 0,30-0,50

Марганец 0,35-0,90

45 Хром 25,0-32,0

Ванадий 0,05-0,30

Азот 0,02-0,10

Титан 0,020 — 0,10

Алюминий 0,50-1.50

50 Кальций 0.001-0,010

Редкоземельные металлы 0,01-0,30

Железо Остальное при отношении суммы ванадия и титана к

55 азоту 3,5-4,0.

Таблица 1

Таблица 2

Составитель Л.Суязова

Редактор И.Шулла - Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Заказ 2567 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101