Хладостойкая сталь высокой прочности



Хладостойкая сталь высокой прочности
Хладостойкая сталь высокой прочности
Хладостойкая сталь высокой прочности

 


Владельцы патента RU 2458176:

Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" (RU)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве толстолистового проката из стали высокой прочности и улучшенной свариваемости для применения в судостроении, топливно-энергетическом комплексе, транспортном и тяжелом машиностроении, мостостроении и других отраслях промышленности. Хладостойкая сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,08-0,11, кремний 0,15-0,40, марганец 0,30-0,60, хром 0,30-0,70, никель 1,80-2,20, медь 0,40-0,70, молибден 0,25-0,35, ниобий 0,02-0,05, алюминий 0,01-0,05, кальций 0,005-0,050, сера 0,001-0,010, фосфор 0,001-0,015, железо - остальное. Величина коэффициента трещиностойкости при сварке Рcm не превышает 0,26%. Сталь обладает высокой прочностью с гарантированной величиной предела текучести от 590 до 715 МПа и высокой хладостойкостью при температурах до минус 60°С. 3 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве толстолистового проката из стали высокой прочности улучшенной свариваемости для применения в судостроении, топливно-энергетическом комплексе, транспортном и тяжелом машиностроении, мостостроении и других отраслях промышленности.

Для изготовления ответственных сварных конструкций используется низкоуглеродистая хромоникельмолибденовая сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,07-0,11; кремний 0,17-0,37; марганец 0,30-0,60; хром 0,30-0,70; никель 1,80-2,30; медь 0,40-0,70; молибден 0,25-0,35; ванадий 0,02-0,05; алюминий 0,005-0,04; элемент из группы, содержащей кальций, барий, 0,005-0,05; сера 0,003-0,015; фосфор 0,003-0,015; железо - до 100, при условии, что сумма (никель+медь) не менее 2 мас.%; сумма (сера+фосфор) не более 0,025 мас.% [1]. В листовом прокате толщиной до 30 мм сталь обеспечивает высокую прочность при сохранении высокой пластичности, ударной вязкости при +20 и -40°С, сопротивляемости хрупким и коррозионно-механическим разрушениям, хорошей свариваемости, изотропности свойств и сопротивления слоистому разрыву.

Известна сталь, принятая за прототип, следующего химического состава, мас.% [2]:

Углерод 0,08-0,12
Кремний 0,2-0,4
Марганец 0,45-0,75
Хром 1,05-1,30
Медь 0,35-0,65
Никель 1,05-2,20
Молибден 0,10-0,18
Алюминий 0,01-0,06
Ванадий 0,04-0,06
Ниобий 0,02-0,05
Кальций 0,005-0,050
Сера 0,001-0,005
Железо Остальное,

причем величина коэффициента трещиностойкости при сварке Рcm, рассчитываемого по формуле

не должна быть выше 0,28%.

Известная сталь обеспечивает высокие требования по хладостойкости до минус 80°С, улучшенную свариваемость (по величине коэффициента трещиностойкости), высокую трещиностойкость по критерию CTOD в зоне термического влияния сварного шва. Основным недостатком указанной стали является недостаточный уровень прочности - не обеспечивается гарантированная величина предела текучести не менее 590 МПа.

Техническим результатом изобретения является разработка конструкционной стали высокой прочности с гарантированной величиной предела текучести от 590 до 715 МПа, обладающей высокой хладостойкостью при температурах до минус 60°С.

Технический результат достигается тем, что хладостойкая сталь высокой прочности, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, ниобий, молибден, алюминий, кальций, серу и железо, дополнительно содержит фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,08-0,11
Кремний 0,15-0,40
Марганец 0,30-0,60
Хром 0,30-0,70
Никель 1,80-2,20
Медь 0,40-0,70
Молибден 0,25-0,35
Ниобий 0,02-0,05
Алюминий 0,01-0,05
Кальций 0,005-0,050
Сера 0,001-0,010
Фосфор 0,001-0,015
Железо Остальное,

причем величина коэффициента трещиностойкости при сварке Рcm, рассчитываемого по формуле

(п.4.2.2 части XII «Правил классификации, постройки и оборудования ПБУ И МСП», Российский морской регистр судоходства, 2006), не должна быть выше 0,26%.

Содержание углерода в указанных пределах способствует обеспечению высокой прочности стали. Превышение указанных пределов нецелесообразно вследствие существенного снижения пластичности, вязкости, хладостойкости, а также повышения закаливаемости и увеличения склонности стали к образованию горячих и холодных трещин при сварке.

Пределы содержания марганца, хрома, меди и никеля обеспечивают необходимую прочность стали и ее вязкость при отрицательных температурах посредством твердорастворного упрочнения, а также прокаливаемость за счет повышения стабильности аустенита в ферритной области при γ-α превращении и образования преимущественно бейнитно-мартенситных структур при закалке проката в толщинах до 30 мм.

Молибден значительно повышает прочность стали, а также предотвращает формирование феррита и развитие отпускной хрупкости стали. При содержании свыше 0,4% молибден понижает вязкость стали.

Фосфор обуславливает повышенную склонность к хрупким разрушениям при понижении температуры испытаний и отпускной хрупкости за счет обогащения межзеренных границ. Ограничение содержания фосфора в указанных пределах способствует обеспечению высокой хладостойкости стали при температурах до минус 60°С при повышении предела текучести, а в сочетании с введением молибдена в указанных пределах позволяет исключить отпускную хрупкость.

Пример: Сталь была выплавлена в кислородном конвертере и после внепечного рафинирования и вакуумирования разлита в непрерывнолитые слябы. Химический состав приведен в таблице 1.

Слябы нагревали до температуры 1200±20°С в методической печи и прокатывали на стане «5000» на листы толщиной 8-30 мм, которые подвергали термическому улучшению (закалка в воду от температуры 920±10°С с отпуском в интервале температур 620÷680°С).

Механические свойства определяли на образцах, вырезанных поперек направления прокатки. Испытание на растяжение выполняли по ГОСТ 1497 на плоских образцах типа I №18 (для листов толщиной 8 мм), цилиндрических образцах типа III №6 (для листов толщиной 18 мм), цилиндрических образцах типа III №3 (для листов толщиной 30 мм). Испытания на ударный изгиб выполняли по ГОСТ 9454 на образцах с V-образным надрезом типа 12 (для листов толщиной 8 мм) и типа 11 (для листов толщиной 18 и 30 мм) при температурах минус 40°С и минус 60°С.

Результаты механических испытаний (средние значения по результатам двух испытаний на растяжение и трех на ударный изгиб) приведены в таблице 2.

Свариваемость оценивали по результатам испытаний на растяжение образцов полной толщины с расчетной длиной , ударных образцов типа 11 по ГОСТ 9459 с надрезом, выполненным по линии сплавления и на расстоянии 2, 5 и 20 мм от нее, а также по изменению твердости по Виккерсу на различных участках сварного соединения (таблица 3). Трещиностойкость зоны термического влияния (ЗТВ) сварки оценивали по британскому стандарту BS 7448 (часть 2) на сварных соединениях, выполненных с К-образной разделкой кромок автоматической сваркой под флюсом с погонной энергией ~ 1,0 кДж/мм. Для испытаний использовали призматические образцы с шевронным надрезом, выполненным по ЗТВ. Испытания проводили при температуре минус 40°С.

Литературные источники

1. Патент Российской Федерации №1676276, МПК С22С 38/46, 1996 г.

2. Патент Российской Федерации №2269588, МПК С22С 38/48, 2004 г.

Хладостойкая сталь повышенной прочности

Хладостойкая сталь высокой прочности, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, ниобий, молибден, алюминий, кальций, серу и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод 0,08-0,11
кремний 0,15-0,40
марганец 0,30-0,60
хром 0,30-0,70
никель 1,80-2,20
медь 0,40-0,70
молибден 0,25-0,35
ниобий 0,02-0,05
алюминий 0,01-0,05
кальций 0,005-0,050
сера 0,001-0,010
фосфор 0,001-0,015
железо остальное

причем величина коэффициента трещиностойкости при сварке Рcm не должна быть выше 0,26%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным сплавам, используемым при производстве систем нагревателей подземных углеводородсодержащих пластов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу стали, используемой для изготовления деталей подшипников, работающих в условиях воздействия высоких контактных нагрузок.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированной стали повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости, применяемой для различного оборудования, в том числе для нефтяных резервуаров, электросварных труб повышенной коррозионной стойкости, используемых для строительства трубопроводов, транспортирующих агрессивные в коррозионном отношении жидкости, в частности водные среды, содержащие ионы хлора, сероводород, углекислый газ, механические примеси и другие компоненты.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию теплостойких сталей для подшипников, работающих при температуре до 500°С и используемых, например, для авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и редукторов вертолетов.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве широких горячекатаных полос толщиной 10÷16 мм, преимущественно из трубных марок стали категории прочности К56.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к производству штрипса для магистральных подводных трубопроводов диаметром до 1420 мм, класса прочности Х70, толщиной до 40 мм.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к мартенситной нержавеющей стали для сварных конструкций, стойкой к коррозионному растрескиванию под напряжением.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированным сталям, используемым для изготовления сварных нефте- и газопроводных труб, пригодных к эксплуатации в условиях Крайнего Севера.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству толстолистового проката из обладающей улучшенной свариваемостью высокопрочной стали для корабле- и судостроения, топливно-энергетического комплекса, транспортного и тяжелого машиностроения.
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к стали, используемой для изготовления железнодорожных рельсов, предназначенных для высокоскоростного движения.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению листового проката из броневой стали, применяемой для противопульной защиты легкобронированных машин

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве широких горячекатаных листов из стали класса прочности К56 для изготовления электросварных прямошовных труб сейсмостойкого исполнения С2 для магистральных нефтепроводов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению нефтегазопромысловой бесшовной трубы из мартенситной нержавеющей стали, обладающей прочностью с пределом текучести YS на уровне 95 кфунт/кв.дюйм (665-758 МПа) и повышенной низкотемпературной ударной прочностью

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству низколегированных сталей различных классов прочности, и может быть использовано для производства готовых листов, используемых в качестве исходной заготовки для прямошовных электросварных труб большого диаметра

Изобретение относится к области металлургии, в частности стальному листу для производства магистральной трубы и способу изготовления стального листа
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству трубных заготовок

Изобретение относится к области металлургии

Изобретение относится к области металлургии, а именно к ролику для поддержки и транспортировки горячего материала, в частности полученной непрерывной разливкой стальной заготовки на рольганге или в установке непрерывной разливки. Ролик содержит корпус, состоящий из оболочки ролика из основного материала из стали, содержащей до 0,45 мас.% углерода, и изнашиваемого слоя, нанесенного на основной материал однопроходной наплавкой с использованием присадочного сварочного материала. Изнашиваемый слой, по меньшей мере в наружной, включающей поверхность оболочки ролика области, имеет следующий состав, мас.%: от 12,5 до 14,0 Сr, от 0,10 до 0,18 Nb, от 3,4 до 4,5 Ni, от 0,6 до 1,0 Мо, 0,12 N, 0,7 Si, от 0,6 до 1,2 Мn, от 0,06 до 0,14 С, не более 0,025 S, не более 0,025 Р, остальное Fe и примеси. Диапазон разброса значений содержания каждого легирующего элемента составляет ±5%. Увеличивается срок службы изнашиваемого слоя и, как следствие, ролика, повышается износоустойчивость при снижении затрат на наплавку. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству толстолистового проката из хладостойкой высокопрочной стали с улучшенной свариваемостью для применения в судостроении, топливно-энергетическом комплексе, транспортном и тяжелом машиностроении, мостостроении и других отраслях промышленности. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, % мас: углерод 0,08-0,11, кремний 0,20-0,40, марганец 0,65-0,85, хром 0,75-0,95, никель 2,10-2,30, медь 0,60-0,80, молибден 0,25-0,30, ниобий 0,02-0,05, алюминий 0,01-0,05, кальций 0,005-0,050, сера 0,001-0,005, фосфор 0,001-0,010, железо - остальное. Величина коэффициента трещиностойкости при сварке Рем не превышает 0,30%. Техническим результатом изобретения является разработка конструкционной хладостойкой стали высокой прочности для судостроения с нормируемой величиной предела текучести 690 МПа, обеспечивающей гарантированные характеристики сопротивляемости хрупким разрушениям и температуру нулевой пластичности. 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству толстолистового проката из хладостойкой стали высокой прочности и улучшенной свариваемости для применения в судостроении, мостостроении и других отраслях промышленности. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, % мас: углерод 0,08-0,11, кремний 0,20-0,40, марганец 0,50-0,80, хром 0,40-0,60, никель 1,20-1,50, медь 0,30-0,50, молибден 0,15-0,20, ниобий 0,02-0,05, алюминий 0,01-0,05, кальций 0,005-0,050, сера 0,001-0,005, фосфор 0,001-0,010, железо - остальное. Величина коэффициента трещиностойкости при сварке Рсм не превышает 0,24%. Техническим результатом изобретения является разработка конструкционной хладостойкой стали высокой прочности для судостроения с нормируемой величиной предела текучести 500 МПа, обеспечивающей гарантированные характеристики сопротивляемости хрупким разрушениям и температуру нулевой пластичности. 3 табл., 1 пр.
Наверх