Сталь

 

Использование: для изготовления элементов печного оборудования, работающих в области температур 700 1100°С в среде печных газов. Сущность изобретения: сталь содержит, мас. углерод 0,10 0,46; кремний 0,7 2,7; марганец 0,3 2,0; хром 16,0 28,0; никель 8,0 - 23,0; алюминий 0,02 0,45; бор 0,0002 0,0010; цирконий 0,001 0,010 или вольфрам 0,002 0,020, железо остальное. Отливки из этой стали имеют высокие эксплуатационные свойства при отсутствии трещин.

Изобретение относится к металлургии, в частности к литым жаростойким, жаропрочным сталям, применяемым для изготовления элементов печного оборудования (валки, ролики), работающего в области температур 700-1100^оС в среде печных газов.

Известна сталь следующего состава, мас. Углерод менее 0,2 Кремний 2,0-3,0 Марганец 0,5-1,50 Сера не более 0,030 Фосфор не более 0,035 Хром 23,0-27,0 Никель 18,0-20,0 Медь менее 0,30 Железо (ГОСТ 2186-89) Остальное Однако, указанная сталь обладает низкой технологичностью при литье, связанной с высокой вязкостью металла при температурах заливки, а также недостаточной жаростойкостью в окислительной среде в области температур 700-1100^оС.

Наиболее близкой по технической сущности и составу к изобретению является сталь со следующим содержанием компонентов, мас. Углерод 0,01-0,1 Кремний 0,1-1,2 Марганец 1,0-2,8 Хром 16,0-19,5 Никель 9,0-12,0 Вольфрам 1,5-4,5 Алюминий 0,05-0,15 Железо Остальное Сталь может содержать примеси, мас. Медь до 0,3 Фосфор до 0,035 Сера до 0,02 Однако, наряду с низкой технологичностью при литье и низкой окалиностойкостью при эксплуатации, известная сталь обладает низкими прочностными свойствами в области температур 800-1100^оС.

Цель изобретения улучшение технологичности при литье и повышение жаростойкости и жаропрочных характеристик стали в области температур 700-1100^оС в окислительной среде.

Для достижения поставленной цели жаропрочная жаростойкая литая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, алюминий и железо, дополнительно содержит бор и один элемент, выбранный из группы, содержащий цирконий и вольфрам, при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,10-0,46 Кремний 0,7-2,7 Марганец 0,3-2,0 Хром 16,0-28,0 Никель 8,0-23,0 Алюминий 0,02-0,45 Бор 0,0002-0,0010 Цирконий или 0,001-0,010 Вольфрам 0,002-0,020 Железо Остальное Введение в состав стали бора при указанном соотношении элементов сужает температурный интервал кристаллизации стали и увеличивает ее жидкотекучесть. Это уменьшает склонность стали к порообразованию и образованию горячих трещин при литье. Увеличение содержания бора сверх 0,001 приводит к появлению легкоплавких эвтектик и уменьшению жаропрочности, при содержании менее заданного положительное свойство бора не появляется.

Алюминий в заданных составом стали пределах связывает азот, растворенный в стали, тем самым защищая от взаимодействия с азотом дополнительно введенных в сталь легирующих элементов: бор, цирконий или вольфрам. Большее содержание алюминия приводит к образованию плен при отливке стали.

Легирование стали вольфрамом или цирконием способствует образованию термически устойчивых карбидов, в состав которых входит и бор, что увеличивает жаропрочность. Будучи поверхностно активным элементом, бор входит в состав окисных пленок, образующихся при эксплуатации при высоких температурах, чем тормозит диффузию легирующих элементов при окислении.

Превышение содержания циркония или вольфрама сверх заданных пределов способствует образованию σ-фазы и последующему охрупчиванию стали.

В табл.1 приведены составы предлагаемой жаростойкой стали.

В качестве параметра литейной технологичности стали принята характеристика жидкотекучести, определяемой по длине спиральной пробы при температуре заливки 1450^оС. Результаты представлены в табл.2.

Жаропрочные и жаростойкие свойства стали представлены в табл.3,4. Жаростойкие свойства определены по привесу окалины в зависимости от температуры и времени испытания. Жаропрочные свойства определены в соответствии с ГОСТ 10145-81 на гладких образцах с диаметром рабочей части 10 мм.

Предлагаемая сталь по своей технологичности, жаростойкости и жаропрочности превосходит известные и может применяться для изготовления элементов печного оборудования.

Формула изобретения

СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, алюминий и железо, отличающаяся тем, что дополнительно содержит бор и один компонент из группы, содержащей цирконий и вольфрам, при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,10 0,46 Кремний 0,7 2,7 Марганец 0,3 2,0 Хром 16 28 Никель 8 23
Алюминий 0,02 0,45
Бор 0,0002 0,0010
Один компонент из группы, содержащей
цирконий 0,001 0,010
Вольфрам 0,002 0,020
Железо Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1