Жаростойкая сталь

Изобретение относится к изысканию новых жаростойких сталей, работающих в условиях стационарного температурно-силового воздействия, и может применяться в качестве материала насадки горелок, форсунок, а также конструкций, подверженных облучению, в том числе оболочек урановых стержней, корпусов и трубопроводов реакторов, корпусов синхрофазотронов. Предложена жаростойкая сталь, содержащая, вес.%: углерод 0,2-0,5, хром 24-28, кремний 0,3-2,6, марганец 0,3-1,2, титан 0,1-1,5, алюминий 1,5-2,7, никель 1,5-5,5, гадолиний 0,1-0,2, железо остальное. Увеличиваются механические, литейные свойства и радиационная стойкость стали. 2 табл.

 

Изобретение относится к изысканию новых жаростойких сталей, работающих в условиях стационарного температурно-силового воздействия, может применяться в качестве материала насадки горелок, форсунок, а также конструкций, подверженных облучению, в том числе оболочек урановых стержней, корпусов и трубопроводов реакторов, корпусов синхрофазотронов.

Известна жаростойкая сталь состава, вес.%: углерод 0,2-0,35; хром 20-22; кремний 0,8-1,5; марганец до 0,8; церий и редкоземельные элементы 0,8; железо - остальное (А.С. СССР 177624, кл. С22С 38/18, 1966).

Однако такая сталь имеет недостаточно высокие механические свойства при комнатной и повышенной температурах, а также недостаточно высокие литейные свойства и сопротивление межкристаллитной коррозии.

Наиболее близкой к предлагаемой является жаростойкая сталь (А.С. СССР 894013, кл. С22С 38/50, 1981) следующего химического состава, вес.%:

Углерод0,2-0,5
Хром24-30
Кремний0,3-2,6
Марганец0,3-1,0
Титан0,1-1,5
Алюминий1,5-2,7
Никель1,5-6,0
Редкоземельные металлы лантан, церий, иттрий0,05-0,3
ЖелезоОстальное

Однако известная сталь имеет недостаточно высокие литейные и механические свойства.

Задача изобретения - повышение механических, литейных свойств и радиационной стойкости стали.

Указанный технический результат достигается тем, что сталь, содержащая углерод, хром, кремний, марганец, титан, алюминий, никель, железо, дополнительно содержит редкоземельный металл гадолиний при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод0,2-0,5
Хром24-28
Кремний0,3-2,6
Марганец0,3-1,2
Титан0,1-15
Алюминий1,5-2,7
Никель1,5-5,5
Гадолиний0,1-0,2
ЖелезоОстальное

Предлагаемое изменение состава стали по сравнению с прототипом осуществляется с целью микролегирования и модифицирования металла за счет введения гадолиния, влияние которого основано на химической активности к кислороду, азоту и водороду, сере и другим вредным примесям в стали.

Являясь мощным раскислителем, дегазатором и десульфатором, гадолиний повышает плотность стали и понижает содержание серы. Упрочняются границы зерен, увеличивается пластичность и ударная вязкость. Увеличивается сопротивление межкристаллитной коррозии. В жидкой фазе идет рафинирование расплава.

Сталь выплавляли в индукционной печи с использованием тигля с хромомагнезитовой футеровкой методом переплава. Алюминий вводили в тигель печи перед разливкой. Редкоземельный металл гадолиний вводили в ковш.

Химический состав и результаты сравнения литейных и механических свойств предлагаемой и известной сталей приведены в табл.1 и 2.

Таблица 1
Химический состав предлагаемой и известной сталей, вес.%
СтальСCrSiMnTiAlNiGdРЗМFe
Предлагаемая
10,21230,320,310,11,41,510,05-Остальное
20,34281,150,750,72,23,50,1-Остальное
30,49312,11,21,42,66,20,2-Остальное
Известная0,35271,150,70,82,13,70,15Остальное

Таблица 2
Литейные и механические свойства предлагаемой и известной сталей
СтальЛитейные свойстваМеханические свойстваОкалино-стойкость (потеря веса г/м2 за 1 ч при 1000°С)
Жидко-текучесть, ммЛинейная усадка, %Трещино-устойчивость (площадь трещин, мм2)Предел прочности, кг/мм2 приУдарная вязкость, кгс/см2
20°С900°С
Предлагаемая
16102,01,960,213,72,10,65
26502,11,56212,22,50,6
36902,141,263,211.92,80,5
Известная6202,152,059,710,71,750,84

Введение в сталь гадолиния, кроме улучшения литейных и механических свойств, повышает радиационную стойкость конструкций, подверженных облучению (оболочек урановых стержней, корпуса и трубопроводы реакторов, корпуса синхрофазотронов).

Гадолиний является наиболее эффективным элементом, который поглощает тепловые нейтроны за счет большего сечения захвата тепловых нейтронов (свыше 6000 барн), чем другие элементы ряда РЗМ.

Жаростойкая сталь, содержащая углерод, хром, кремний, марганец, титан, алюминий, никель, редкоземельный металл и железо, отличающаяся тем, что она содержит гадолиний при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод0,2-0,5
Хром24-28
Кремний0,3-2,6
Марганец0,3-1,2
Титан0,1-1,5
Алюминий1,5-2,7
Никель1,5-5,5
Гадолиний0,1-0,2
ЖелезоОстальное



 

Похожие патенты:
Сталь // 2319782
Изобретение относится к области металлургии и производству сталей, используемых для изготовления оборудования нефтеперерабатывающей промышленности. .
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сталей, используемых для изготовления разнообразного режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания в тяжелых условиях.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сталей, используемых для изготовления инструмента холодного деформирования. .

Изобретение относится к созданию коррозионно-стойкой, дисперсионно-твердеющей стали, упрочняемой химико-термической обработкой - цементацией или нитроцементацией.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным коррозионно-стойким сталям, обладающим высокой прочностью основного металла и сварных соединений, высокой усталостной прочностью основного металла и сварных соединений, не требующих термообработки после сварки и имеющих высокое сопротивление коррозии под напряжением сварных соединений в состоянии термообработки и сварки.
Изобретение относится к разработке коррозионно-стойких высокопрочных сталей для криогенного машиностроения, а именно для изготовления высоконагруженных сварных деталей, работающих при температурах до 20К.

Изобретение относится к металлургии, а именно к разработке инструментальной штамповой стали для штампов холодного деформирования повышенной производительности и технологического оборудования.
Изобретение относится к металлургии конструкционных сталей и сплавов, содержащих в качестве основы железо с заданным соотношением легирующих и примесных элементов, и предназначено для использования в энергетическом машиностроении при производстве сварных конструкций трубопроводов и трубных систем, отвечающих требованиям эксплуатации и промышленной безопасности современного реакторного оборудования термоядерной и водородной энергетики.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изделиям из инструментальной стали для холодных работ. .
Изобретение относится к металлургии, в частности к получению высокопрочной теплостойкой проволоки из коррозионно-стойкой аустенитной стали для изготовления упругих элементов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям, применяемым в машиностроении для изделий, к которым предъявляются требования обеспечения высокой твердости и коррозионной стойкости при достаточной пластичности
Изобретение относится к металлургии, в частности к составам высокопрочных сталей, используемых в высокоупрочненном состоянии после закалки на мартенсит
Изобретение относится к области металлургии и касается производства стали, предназначенной для бронирования подвижной техники
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам сталей, используемых для изготовления режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сталей, используемых для изготовления режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам группы сталей, применяемых для изготовления пары трения железнодорожное колесо - железнодорожный рельс при движении колес до 500 км/час

Изобретение относится к области металлургии конструкционных сталей и может быть использовано для изготовления корпусных конструкций атомных энергоустановок
Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии выплавки нержавеющих сталей переходного класса в вакуумных установках

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению деталей из закаленной мартенситной стали
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам высокопрочных свариваемых сталей с повышенной термостойкостью, используемых в специальных броневых конструкциях в высокоупрочненном состоянии после закалки на мартенсит
Наверх