Сталь (ее варианты)

 

Изобретение относится к области металлургии, к мартенситно-стареющей стали, применяемой в машиностроении и приборостроении. Техническим эффектом изобретения является повышение прочности при сохранении достаточной коррозионной стойкости и вязкости. Предлагаемая сталь по п. 1 содержит компоненты, мас.%: углерод 0,04 - 0,06; кремний 0,1 - 0,3; марганец 0,4 - 0,6; хром 14 - 16; никель 3 - 4; медь 1,5 - 2; титан 0,03 - 0,06; азот 0,1 - 0,2; железо - остальное. Сталь по п. 2 содержит компоненты, мас.%: углерод 0,04 - 0,06; кремний 0,1 - 0,3; марганец 0,4 - 0,6; хром 14 - 16; никель 3 - 4; медь 1,5 - 2; титан 0,03 - 0,06; азот 0,1 - 0,2; ванадий 0,02 - 0,2; молибден 0,05 - 1,5, железо - остальное. 13. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к мартенситно-стареющим сталям.

Известна дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь с высокой способностью к холодной деформации, содержащая, мас. (С + N) 0,06 0,1; N ≥ 0,005; Si ≅1; Mn 0,5 2; Ni 4,5 6,5; Cr 4,5 6,5; Cr 14,5 17,5; Сu 1 - 1,5; Mo 1 2,5; V ≅ 0,5 при этом (С + N)/3 ≅ Ti ≅ (C + N). Недостатком этой стали является низкая коррозионная стойкость [1] Наиболее близкой к предлагаемой является сталь, содержащая, мас. С - 0,06; Cr 14.6; Ni 4,8; Cu 1,9; Ti 0,07; Si 0,28; Mn 0,52; S 0,005; Р 0,006; Fe остальное [2] Эта сталь имеет недостаточно высокую прочность (после закалки и старения σ_в ≅ 1300 МПа).

Задача изобретения повышение прочности стали при сохранении достаточной вязкости и коррозионной стойкости, уменьшение содержания дефицитного элемента никеля.

Предлагаемая сталь по варианту 1, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, титан и железо, дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,04 0,06 Кремний 0,1 0,3 Марганец 0,4 0,6 Хром 14,0 16,0 Никель 3 4 Медь 1,5 2,0 Титан 0,03 0,06 Азот 0,1 0,2
Железо Остальное
Сталь по варианту 2 дополнительно содержит ванадий, молибден и азот при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,04 0,06
Кремний 0,01 0,3
Марганец 0,4 0,5
Хром 14,0 16,0
Никель 3 4
Ванадий 0,02 0,2
Медь 1,5 2,0
Молибден 0,05 1,5
Титан 0,03 0,06
Азот 0,1 0,2
Железо Остальное
Предлагаемая сталь может содержать в своем составе ванадий и молибден в указанных количествах с целью повышения прочности и вязкости стали и расширения температурного интервала службы. Молибден снижает диффузионную подвижность атомов внедрения и замещения по границам аустенитных зерен и пакетов мартенсита, что повышает сопротивление хрупкому разрушению, а также повышает устойчивость против разупрочнения при старении. Ванадий вызывает дополнительное упрочнение за счет образования дисперсных нитридов или карбонитридов, а также способствует получению мелкозернистой структуры.

Выплавку стали проводили в лабораторной индукционной печи с доводкой фазового состава путем введения никеля, хрома и углерода. Азот в стали получали путем введения в шихту феррохрома, легированного азотом.

В таблице 1 приведен химический состав предлагаемых и известной сталей.

После термической обработки по схеме закалка, обработка холодом и старение сталь имеет механические свойства, представленные в таблице 2.

Как следует из представленных данных, предлагаемая сталь после указанной выше обработки имеет структуру дисперсного мартенсита с небольшим количеством остаточного аустенита (10 15%). Мартенсит упрочнен в результате выделений меди, а также карбонитридов титана, ванадия и нитридов железа, выделяющихся при старении азотистого мартенсита. Дисперсная структура стали наряду с дисперсионным твердением при сохранении равномерного распределенного остаточного аустенита обеспечивают высокую прочность стали при достаточной вязкости.

Формула изобретения

1. Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, титан, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,04-0,06
Кремний 0,1-0,3
Марганец 0,4-0,6
Хром 14-16
Никель 3-4
Медь 1,5-2
Титан 0,03-0,06
Азот 0,1-0,2
Железо Остальное
2. Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, титан, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит азот, молибден, ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,04-0,06
Кремний 0,1-0,3
Марганец 0,4-0,6
Хром 14-16
Никель 3-4
Медь 1,5-2
Титан 0,03-0,06
Азот 0,1-0,2
Молибден 0,05-1,5
Ванадий 0,02-0,2
Железо Остальноей

РИСУНКИ

Рисунок 1