Высококремнистая коррозионностойкая сталь

 

Изобретение относится к черной металлургии , в частности к высококремнистой 2 коррозионностойкой стали, и может быть использовано для изготовления химического оборудования, работающего в сильноокислительных средах при температуре не менее 120°С. С целью повышения коррозионной стойкости и деформируемости в горячем состоянии сталь дополнител.ьно содержит церий и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,005-0,020; хром 8-13; никель 20-25; кремний 6,5-8,0; марганец 0,5-2,0; церий , 0,01тО,07; алюминий 0,01-0,5; железо остальное , причем соотношение хрома, кремния соответствует уравнению: хром + 1,5. кремний 18 - 25, а соотношение никеля, углерода, марганца соответствует уравнению: никель +30 углерод + 0,5 марганец 21- 26, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) (21) 4941819/02 (22) 05.06.91 (46) 30.03.93 Бюл.N. 12 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П. Бардина (72) ОЛ.Левин, А.Д.Горонкова, В.И.Крас- . ных (SU), Кирхайнер Рольф, Колер Михаэл и

Хойбнер Ульрих (DE) (73) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И,П. Барди на (56) Патент Австрии йг 289170, кл. С 22 С 39/22, 18Ь27, 1971. (54) ВЫСОКОКРЕМНИСТАЯ КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ (57) Изобретение относится к черной металлургии; в частности к высококремнистой

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к коррозионностойким сталям, и может быть использовано для изготовления сварного химического оборудования, работающего в концентрированных растворах серной, азотной кислот и других средах сильноокислительного характера.

Целью изобретения является повыше-. ние корроэионной стойкости и деформируемости стали в горячем состоянии.

Укаэанная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, хром, никель, кремний, марганец,железо, дополнительно содержит церий и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас,%;

Углерод 0,005-0,020

Хром 8-13

Никель 20-25

Кремний 6,5-8,0

„„5U„„1806217 АЗ (я)5 С 22 С 38/40,38/58 коррозионностойкой стали, и может быть использовано для изготовления химического оборудования, работающего в сильноокислительных средах при температуре не менее 120 С. С целью повышения коррозионной стойкости и деформируемости р. горячем состоянии сталь дополнител.ьно содержит церий и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,005-0,020; хром 8 — 13; никель 20 — 25; кремний 6,5 — 8,0; марганец 0,5-2.0; церий

0,01 —.0,07; алюминий 0,01 — 0,5; железо остальное, причем соотношение хрома, кремния соответствует уравнению: хром + 1,5 кремний=18 — 25, а соотношение никеля, углерода, марганца соответствует уравнению: никель+30углерод+ 0,5 марганец =21—

26, 2 табл.

Марганец 0,5-2,0

Алюминий 0,01 — 0,5

Церий 0,01 — 0,07

Железо Остальное, причем соотношение хрома, кремния соответствует уравнению Cr+ 1,5 Si = 18 — 25%, соотношение никеля. углерода. марганца— уравнению Nt + 30 С + 0,5 Mn = 21 — 26%.

В известных технических решениях церий вводится с целью повышения технологической пластичности.

В предложенном техническом решении церий (0,01-0,07%) обеспечивает повышение коррозионной стойкости путем очищения границ зерен от избыточных фаз, а именно карбидов, имеющих пониженную стойкость в сильноокислительных средах.

Содержание церия менее 0,01 % недостаточно для повышения коррозионной

1806217 стойкости. Содержание церия более 0,07 ухудшает технологическую пластичность в результате избыточного появления оксидных включений и возможности образования высокотемпературного д-феррита, Известно широкое использование алюминия в качестве раскислителя при производстве нержавеющих сталей, В изобретении алюминий (0,01-0.5 ) способствует повышению коррозионной стойкости стали за счет образования защитной окисной пленки.

Содержание алюминия менее 0.01 недостаточно для полного связывания кислородэ v. азота. Содержание его более 0,5 ухудшает пластические свойства в результате образования грубых оксидных и оксикарбидных включений и шпинелей по границам аустенитных зерен.

Нижний предел по углероду (0,005%) взят из расчета обеспечения достаточной прочности стали за счет упрочняющего действия углерода, растворенного в аустените.

Верхний предел по углероду (0,020 ) связан с тем, что с увеличением содержания углерода повышается возможность образования карбидов типа МБС и М2эС6, имеющих пониженную коррозионную стойкость в сильноокислительных средах.

Содержание хрома в стали должно быть не менее 8 для обеспечения достаточной коррозионной стойкости. Увеличение содержания хрома более 13 приводит к перепассивации и вызывает резкое снижение корроэионной стойкости в 98-95 -ной азотной кислоте при температуре более

1000 С.

Содержание никеля в стали должно быть не менее 20 / для обеспечения аустенитной структуры, имеющей повышенные пластические свойства. Увеличение содержания никеля более 25 вызывает снижение коррозионной стойкости сварных соединений в результате снижения растворимости углерода и образования избыточных карбонитридных фаэ.

Содержание кремния должно быть не менее 6,5 для обеспечения стойкости против общей коррозии эа счет образования на поверхности плотной защитной окисной пленки, Увеличение содержания кремния более

8 и риводит к снижению деформируемости и пластичности стали за счет образования хрупких силицидов в результате ограниченной растворимости кремйия в аустените.

Содержание марганца должно быть не менее 0,5 для обеспечения необходимой прочности стали, При "îäåðæàíèè более 2% развивается ликвационная и структурная

10 неоднородность в результате образования силицидов марганца, ухудшающих деформируемость в горячем состоянии.

Соотношение в стали Сг+ 1,5 Si должно быть не менее 18 для обеспечения устойчивого пассивного состояния стали в агрессивной среде, увеличение указанного соотношения более 25 приводит к резкому снижению пластичности, Соотношение

Ni+ 30C+ 0,5 Мп должно быть не менее 21 для получения аустенитной структуры, обеспечивающей необходимые пластические свойства металла, Увеличение указанного соотношения более 26 вызывает снижение пластичности коррозионной стойкости стали, Предлагаемая сталь имеет следующие свойства: скорость общей коррозии (гl(м ч)) в 98%-ной азотной. кислоте при

20 120 С в закаленном состоянии составляет не более 0,2 и в 98,5 -ной серной кислоте при 150 С не более 0,05, относительное сужение в интервале горячей пластической деформации (1100-900 С)—

25 не менее 58 о

Ниже приведены варианты осуществления изобретения, не исключающие другие варианты в объеме формулы изобретения.

Сталь выплавляли в вакуумной индукци30 онной печи "Бальцерс" и открытых индукционных печах экспериментального завода ЦНИИчермета, Химический состав предложенной и известной сталей представлен в табл. 1, свойства — в табл,2, 35

Деформацию слитков осуществляли в интервале 1100 — 900 С методом свободной ковки на плоские заготовки (сутунки), с последующей прокаткой на листы, Свойства стали определяли по стандартным методикам. Испытания на общую коррозию проводили в 98 -ной азотной кислоте при 120 С и 98,5 -ной серной кислоте при 150 С гравитационным методом. Относительное сужение оценивали по методу динамического

45 растяжения при повышенных температурах, Параллельно проводили испытания известной стали.

Как видно иэ полученных данных, предлагаемая сталь значительно превосходит известную по корроэионной стойкости и деформируемости в горячем состоянии.

Ожидаемый годовой зкономический эффект от применения предлагаемой стали составит 950 тыс.руб, при производстве стали

200 т/год.

Формула изобретения

Высококремнистая коррозионностойкая сталь, содержащая углерод, хром. никель, кремний, марганец, железо, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения

1806217 коррозионной стойкости и деформируемости в горячем состоянии, она дополнительно содержит церий и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%;

Углерод 0,005 — 0,020

Хром 8 — 13

Никель 20-25

Кремний 6.5 — 8,0

Марганец 0.5-2,0

Церий 0,01-0.07

Алюминий 0,01-0,5

Железо Остальное

5 причем соотношение хрома, кремния соответствует уравнению хром + 1,5 кремния

=18 — 25, а соотношение никеля, углерода, марганца соответствует уравнению никель+ + 30 углерод+ 0,5 марганец - 21 — 26, 10

Та олива! г

Химический состав предложенной и известной стали

Содержание элементов, мас.Ф ..1. (Состав (Ni+3OC+

Ю>5 Мп

N Fe Cr+1>5XSi (..L.....

Осталь- 22,55

21,О 1,7 0> 04 О, 01

О, 005

0,5.

26,0

23,6

22,8

25,7

25,4

25,0

19,0

19,8

19,1

18,0

«11»

О,!

4.

«1 1»

«11 п,!

0,1

0,2

«11»

o,о8

7 (протот 1

Табли ц а 2

Свойства предложенной и известной сталей

««««

» »«»««» ««««» «» «««» ««

Состав Скорость коррозии, г мг ч) на 100 ч

Относительное сужение при повышенных температурах С,3

984 НЮ при

120" С

98,54 нгяо!! при

150 С

900 1 000 1100

1 0,20

2 0,10

0,04

0,01

0,09

0,10

5 0,09

6 011

7 (из- 2,25 вестная сталь) Составитель А.Горонкова

Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши

Редактор З.Ходакова

Заказ 967 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

О,020

0,011 "

a,îî6 .

О, 006

0,013

О, 013

130 250 8о

90 230 67

9>0 21 9 72

9,2 24,9 6,6

8,0 24,0 6,7

17, О 1 4,8 4, 8 о8 о,07

0,5 0,01

1,4 о,01

1,4 о,о!

2,0 0,04

1,4

0,05

О, 01

О, 003

0,05

0,60

58 .62

65 68

60 62

60 61

58 62

61 64

55 45

78

58

58