Аустенитная нержавеющая сталь

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2586366:

ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ, ИНК. (US)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу аустенитной нержавеющей стали, имеющей предел текучести от 43,4 до 53,7 ksi. Сталь содержит, в мас.%: до 0,20 C, 2,0-9,0 Mn, до 0,5 Si, 18,0-23,0 Cr, 1,0-5,5 Ni, до 3,0 Mo, 0,05-0,35 N, 0,0005-0,01 B, (7,5(% C)) ≤ (%Nb + %Ti + %V + %Ta + %Zr) ≤ 1,5, Fe и неизбежные примеси - остальное. Обеспечивается высокая коррозионная стойкость, устойчивость к деформации при повышенных температурах, а также способность к формовке. 4 н. и 39 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка претендует на приоритет в соответствии с § 120 Раздела 35 Кодекса законов США как частичное продолжение ожидающей принятия решения Заявки на Патент США, серийный № 12/034,183, зарегистрированной 20 февраля 2008 года.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Представленное раскрытие предмета настоящего изобретения касается аустенитной нержавеющей стали. В частности, данное описание предмета настоящего изобретения касается эффективного по стоимости состава стабилизированной аустенитной нержавеющей стали, имеющей, среди прочего, низкое содержание Ni, не превышающее содержание дополнительно вводимого Mo, высокое значение предела текучести, и по меньшей мере сравнимую коррозионную стойкость и высокие температурные свойства, характерные для таких содержащих большое количество Ni аустенитных сплавов, как, например, сплав T-321 (UNS S32100).

ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Аустенитные нержавеющие стали демонстрируют сочетание очень затребованных характеристик, определяющих их использование в широком диапазоне промышленных применений. Основой состава этих сталей служит Fe, который балансируется путем введения таких аустенитных добавок и стабилизирующих элементов, как Ni, Mn и N, позволяющих выполнять введение таких содействующих образованию феррита элементов, как Cr и Mo, которые улучшают коррозионную стойкость сплава при одновременной поддержке его аустенитной структуры при комнатной температуре. Аустенитная структура обеспечивает наличие у стали очень желательных механических свойств, в частности прочности, пластичности и способности к формовке.

Характерным примером аустенитной нержавеющей стали служит нержавеющая сталь типа 316 по стандарту AISI (США) (UNS S31600), содержащая 16-18% Cr, 10-14% Ni и 2-3% Mo в сплаве. Диапазоны содержания образующих этот сплав ингредиентов поддерживаются в оговоренных пределах с целью обеспечения стабильной аустенитной структуры. Специалистам понятно, что, например, введение Ni, Mn, Cu, и N способствует стабилизации аустенитной структуры. Однако увеличение стоимости из-за содержания Ni и Mo приводит к необходимости использования эффективных по стоимости альтернатив стали S31600, которые бы обеспечивали высокую коррозионную стойкость и способность к формовке.

Другой альтернативой служит сталь типа 216 (UNS S21600), описанная в Патенте США № 3171738. S21600 содержит 17,5-22% Cr, 5-7% Ni, 7,5-9% Mn и 2-3% Mo. Хотя S21600 и содержит меньше Ni и больше Mn по сравнению с вариантом S31600, однако прочностные и коррозионно-стойкие характеристики S21600 намного превышают аналогичные характеристики S31600. Однако, как и в случае двухфазных сплавов, способность к формовке у S21600 не такая большая, как у S31600. Кроме того, так как S21600 содержит то же самое количество Mo, что и S31600, то отсутствует экономия по стоимости за счет присутствия Mo.

Также существует вариант сплава S31600, главным образом предназначенный для использования при высоких температурах. Этот сплав обозначается как тип 316Ti (UNS S31635). Существенное различие между S31600 и S31635 заключается в присутствии небольшой добавки титана, согласованной с присутствующим в стали количеством C и N. Полученная в результате сталь S31635 менее склонна к образованию вредных соединений карбидов хрома при повышенных температурах и при сварке - к явлению, известному как сенсибилизация. Такие добавки также способствуют улучшению свойств стали при повышенных температурах из-за действия эффектов ее упрочнения при образовании первичных и вторичных карбидов. Оговариваемый диапазон содержания титана в S31635 задается следующим уравнением:

[5×(% C + % N)]≤Ti≤0,70%.

Однако в S31635 используется дорогостоящее сырье.

Еще одним примером аустенитной нержавеющей стали служит нержавеющая сталь типа 321 (UNS S32100), включающая, в весовых процентах, 17,00-19,00% Cr, 9,00-12,00% Ni, до 2,00% Mn, до 0,08% C, до 0,75% Si, [5× (%C + %N)]≤Ti≤0,70%, до 0,045% P, до 0,030% S, до 0,10% N, и сбалансированное количество Fe. Сплав типа 321 стабилизирован для предотвращения образования карбида Cr путем добавления титана, сбалансированного с количеством присутствующего в стали C и N. Хотя сплав типа 321 не предусматривает преднамеренное введение Mo, он включает значительное количество входящих в сплав дорогостоящих элементов.

Другие примеры сплавов включают многочисленные нержавеющие стали, в которых для поддержания аустенитной структуры Ni заменяется Mn, как это практикуется в стали типа 201 (UNS S20100) и других сталях аналогичного типа. Однако сохраняется потребность в корозионно-стойкой недорогой альтернативе для высоколегированной аустенитной нержавеющей стали, такой как сплав типа 321, которая бы по меньшей мере обеспечивала сравнимые характеристики по прочности и твердости со сплавом типа 321.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Итак, соответствующий раскрытию настоящего изобретения сплав представляет собой отсутствующее в настоящее время на рынке решение для состава сплава стабилизированной аустенитной нержавеющей стали, демонстрирующий характеристики по коррозионной стойкости, прочности и твердости, по меньшей мере, сравнимые с аустенитной нержавеющей сталью типа 321, и обеспечивающий при этом значительную экономию стоимости сырья по сравнению со сплавом типа 321. Итак, настоящий сплав представляет собой стабилизированную аустенитную нержавеющую сталь, содержащую контролируемые количества карбидообразующих элементов для улучшения коррозионной стойкости и характеристик при повышенных температурах. Настоящий сплав также содержит комбинированные количества Mn, Cu и N, достаточные для улучшения демонстрируемых сплавом определенных свойств с целью получения по меньшей мере характеристик, аналогичных характеристикам сплавов с более высоким содержанием Ni, но при значительно меньшей стоимости сырья.

Соответствующий раскрытию настоящего изобретения сплав представляет собой аустенитную нержавеющую сталь, в которой используется комбинация Mn, Cu и N в качестве замены более дорогостоящего элемента Ni. В результате получен сплав, имеющий значительно меньшую стоимость и по меньшей мере сравнимую способность к формовке, коррозионную стойкость и прочностные характеристики при повышенных температурах по сравнению, например, со сталью типа 321. Варианты реализации сплава, соответствующего раскрытию настоящего изобретения, могут производиться с малым сечением и иметь четкую микроструктуру с относительно небольшой зернистостью для улучшения способности к формовке.

Вариант воплощения сплава, соответствующего раскрытию настоящего изобретения, направлен на получение аустенитной нержавеющей стали, содержащей, в массовых процентах, до 0,20 углерода (C), от 2,0 до 9,0 марганца (Mn), до 2,0 кремния (Si), от 15,0 до 23,0 хрома (Cr), от 1,0 до 9,5 никеля (Ni), до 3,0 молибдена (Mo), до 3,0 меди (Cu), от 0,05 до 0,35 азота (N), (7,5(%C))≤(% ниобия + % титана + % ванадия + % тантала + % циркония)≤1,5, железо (Fe), и случайные загрязнения. Определенные варианты воплощения аустенитной нержавеющей стали могут содержать до 0,01% бора (B). Некоторые реализации настоящего изобретения могут содержать по меньшей мере 0,1% ниобия или могут включать ниобий в концентрации, по меньшей мере равной (7,5(%C)).

Другой вариант воплощения настоящего изобретения направлен на получение аустенитной нержавеющей стали, содержащей в своем составе, в массовых процентах, до 0,10 C, от 2,0 до 8,0 Mn, до 1,00 Si, от 16,0 до 22,0 Cr, от 1,0 до 7,0 Ni, от 0,10 до 2,0 Mo, до 1,00 Cu, от 0,08 до 0,30 N, (7,5(%C))≤(% ниобия + % титана+ % ванадия + % тантала + % циркония)≤1,5, до 0,040 фосфора (P), до 0,030 серы (S), Fe, и случайные загрязнения. Определенные варианты воплощения аустенитной нержавеющей стали могут содержать до 0,01% B. Определенные варианты воплощения могут содержать по меньшей мере 0,1% ниобия или могут содержать ниобий в концентрации, по меньшей мере равной (7,5(%C)).

Альтернативный вариант воплощения настоящего изобретения направлен на получение аустенитной нержавеющей стали, содержащей в своем составе, в весовых процентах, до 0,08 C, от 3,5 до 6,5 Mn, до 1,00 Si, от 17,0 до 21,0 Cr, от 3,0 до 6,0 Ni, от 0,1 до 1,0 Mo, до 1,0 Cu, от 0,08 до 0,30 N, (7,5(%C))≤(% ниобия + % титана + % ванадия + % тантала + % циркония)≤1,0, до 0,035 P, до 0,005 S, Fe, и случайные загрязнения. Определенные варианты воплощения аустенитной нержавеющей стали могут содержать до 0,01 % B. Определенные варианты воплощения могут содержать по меньшей мере 0,1% ниобия или могут содержать ниобий в концентрации, по меньшей мере равной (7,5(%C)).

В определенных вариантах воплощения аустенитной нержавеющей стали, соответствующих раскрытию настоящего изобретения, одно или большее количество значений PRE_N превышает 18, ферритное число меньше 12, и значение MD₃₀ меньше 34°C.

Один из способов производства аустенитной нержавеющей стали в соответствии с раскрытием настоящего изобретения заключается в плавлении шихты в электрической дуговой печи, очистке продукта путем аргонокислородного обезуглероживания (АОД), осуществления литья в формы или непрерывного получения слябов, повторном разогреве форм или слябов и горячей прокатке материала для получения листа или рулонов, холодной прокатке рулонов для получения заданной толщины проката, отжиге и травлении материала. Могут также использоваться и другие способы производства изобретенного материала, включающие плавление и/или повторное плавление в вакууме или в особой атмосфере, литье в формы или производство порошка, который затем уплотняется с образованием слябов или форм.

Аустенитная нержавеющая сталь, соответствующая раскрытию настоящего изобретения, может использоваться в различных применениях. В соответствии с одним примером сплавы, отвечающие раскрытию настоящего изобретения, могут включаться в число изделий, приспособленных для использования при низких температурах или в криогенной среде. Дополнительными неограничивающими примерами изделий, которые могут изготавливаться из настоящего сплава или его содержать, могут служить гибкие соединители для автомобильной промышленности и для других применений, гофрированные трубы, гибкие трубы, цилиндрические части дымовых труб и футеровки дымовых труб.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем описании, за исключением рабочих примеров или там, где указывается иное, все числа, выражающие величины или характеристики ингредиентов или изделий, условия обработки и подобные значения, следует понимать как подлежащие во всех случаях модификации с использованием термина “примерно”. Итак, если не указано противоположное, любые приводимые в последующем описании числовые параметры являются приближенными и могут изменяться в соответствии с требуемыми характеристиками продукции и используемыми в соответствии с настоящим изобретением способами ее производства. По меньшей мере, и без стремления к ограничению использования в рамках патентной формулы, каждый числовой параметр должен истолковываться с учетом количества представленных значащих цифр и выполнения обычного округления. Все указываемые числовые диапазоны включают все входящие в них поддиапазоны. Например, подразумевается, что диапазон “от 1 до 10” включает все поддиапазоны между указанным минимальным значением 1 (и включительно с ним), и указанным максимальным значением 10.

Теперь приведем подробное описание вариантов воплощения аустенитной нержавеющей стали, соответствующих раскрытию настоящего изобретения. В приведенном ниже описании “%” или “процент” относится к массовым процентам, если не оговорено другое. Настоящее описание относится к аустенитной нержавеющей стали, демонстрирующей по меньшей мере сравнимую со сплавом типа 321 коррозионную стойкость, прочностные характеристики при повышенных температурах и способность к формовке, а также более низкую стоимость сырья. В состав аустенитной нержавеющей стали может входить, в массовых процентах, до 0,20 C, от 2,0 до 9,0 Mn, до 2,0 Si, от 15,0 до 23,0 Cr, от 1,0 до 9,5 Ni, до 3,0 Mo, до 3,0 Cu, от 0,05 до 0,35 N, (7,5(% C))≤(% ниобия + % титана + % ванадия + % тантала + % циркония)≤1,5, Fe, и случайные загрязнения. Определенные варианты воплощения аустенитной нержавеющей стали могут содержать до 0,01 B. Определенные варианты воплощения аустенитной нержавеющей стали могут содержать по меньшей мере 0,1% ниобия или могут содержать ниобий в концентрации, по меньшей мере равной (7,5(%C)).

Другой вариант воплощения настоящего изобретения представляет собой аустенитную нержавеющую сталь, содержащую, в массовых %, до 0,10 C, от 2,0 до 8,0 Mn, до 1,00 Si, от 16,0 до 22,0 Cr, от 1,0 до 7,0 Ni, от 0,10 до 2,0 Mo, до 1,00 Cu, от 0,08 до 0,30 N, (7,5(% C))≤(% ниобия + % титана + % ванадия + % тантала + % циркония)≤1,5, до 0,040 P, до 0,030 Si, Fe, и случайные загрязнения. Определенные варианты воплощения аустенитной нержавеющей стали могут содержать до 0,01 B. Определенные варианты воплощения аустенитной нержавеющей стали могут содержать по меньшей мере 0,1% ниобия или могут содержать ниобий в концентрации, по меньшей мере равной (7,5(%C)).

Альтернативный вариант воплощения настоящего изобретения направлен на получение аустенитной нержавеющей стали, содержащей, в весовых процентах, до 0,08 C, от 3,5 до 6,5 Mn, до 1,00 Si, от 17,0 до 21,0 Cr, от 3,0 до 6,0 Ni, от 0,5 до 1,0 Mo, до 1,0 Cu, от 0,08 до 0,30 N, (7,5(% C))≤(% ниобия + % титана + % ванадия + % тантала + % циркония)≤1,0, до 0,035 P, до 0,005 S, Fe, и случайные загрязнения. Определенные варианты воплощения аустенитной нержавеющей стали могут содержать до 0,01 B. Определенные варианты воплощения аустенитной нержавеющей стали могут содержать по меньшей мере 0,1% ниобия или могут содержать ниобий в концентрации, по меньшей мере равной (7,5(%C)).

C: до 0,20%

С выполняет стабилизацию аустенитной фазы и ингибирует вызываемое деформациями мартенситное преобразование. Однако C также увеличивает вероятность образования карбидов Cr, особенно во время сварки, которые уменьшают коррозионную стойкость и прочность сплава. Итак, в соответствии с настоящим изобретением аустенитная нержавеющая сталь содержит в своем составе до 0,20% C. В варианте воплощения изобретения содержание C может составлять 0,10% или меньшее значение. В альтернативных воплощениях содержание C может составлять 0,08% или меньшее значение, 0,03% или меньшее значение, или 0,02% или меньшее значение.

Si: до 2,0%

Наличие более 2% Si способствует образованию хрупких фаз, таких как сигма-фаза, и уменьшает растворимость в сплаве азота (N). Si также стабилизирует ферритную фазу, а наличие более 2% Si требует введения дополнительных аустенитных стабилизаторов для поддержания аустенитной фазы. Итак, в определенных вариантах воплощения аустенитной нержавеющей стали, соответствующих настоящему изобретению, содержится до 2,0% Si. В варианте воплощения настоящего изобретения содержание Si может составлять 1,0% или меньшее значение. Si помогает сводить к минимуму реакцию определенных образующих сплав элементов на ниобий и способствует достижению баланса фаз в сплаве. В определенных вариантах воплощения, соответствующих раскрытию настоящего изобретения, влияние добавления Si балансируется путем регулировки его содержания до получения 0,5-1,0% Si. В других вариантах воплощения настоящего изобретения влияние добавления Si балансируется путем регулировки его содержания до получения 0,1-0,4% Si. В качестве альтернативы в определенных вариантах воплощения, соответствующих раскрытию настоящего изобретения, содержание Si может составлять 0,5% или меньшее значение, 0,4% или меньшее значение, или 0,3% или меньшее значение.

Mn: 2,0-9,0%

Mn стабилизирует аустенитную фазу и обычно увеличивает растворимость N, способствующего образованию сплава элемента. Для успешного осуществления такого влияния требуется, чтобы содержание Mn было не меньше 2,0%. Mn и N служат эффективными заменителями более дорогого элемента Ni. Однако введение более 9,0% Mn приводит к ухудшению в определенных средах работоспособности и коррозионной стойкости материала. Кроме того, из-за сложности выполнения обезуглероживания нержавеющей стали с высоким содержанием Mn, превышающим 9,0%, такие высокие уровни Mn приводят к значительному росту производственных расходов при производстве такого материала. Итак, для достижения правильного баланса коррозионной стойкости, фазового баланса, пластичности и других механических характеристик в аустенитной нержавеющей стали, соответствующих настоящему изобретению, уровень Mn устанавливается на значение 2,0-9,0%. В определенных вариантах воплощения, соответствующих раскрытию настоящего изобретения, содержание Mn может составлять 2,0-8,0%, 3,5-7,0% или 7%.

Ni: 1,0-9,5%

Авторы настоящего изобретения стремились ограничить содержание Ni в сплаве при обеспечении его приемлемых характеристик. Для стабилизации аустенитной фазы в отношении образования феррита и мартенсита требуется присутствие по меньшей мере 1% Ni. Ni также способствует улучшению прочности и способности к формовке. Однако из-за относительно высокой стоимости Ni желательно сохранять его содержание на минимально возможном уровне. Хотя частичной заменой для Ni могут служить Mn и N, однако большое их содержание может приводить к недопустимо большим уровням твердости, уменьшающим способность к формовке. Поэтому сплав должен включать минимальную концентрацию Ni для обеспечения приемлемой способности к формовке. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что для получения сплава с такой же или лучшей коррозионной стойкостью и способностью к формовке, как у сплавов с высоким содержанием Ni, вдобавок к другим определенным количественным диапазонам для других элементов может также использоваться Ni в диапазоне 1,0-9,5%. Итак, в соответствии с настоящим изобретением аустенитная нержавеющая сталь содержит в своем составе 1,0-9,5 % Ni. В варианте воплощения содержание Ni может составлять 2,0-6,5% или 3,0-6,0%.

Cr: 15,0-23,0%

Cr добавляется для сообщения нержавеющим сталям коррозионной стойкости путем образования пассивной пленки на поверхности сплава. Cr также влияет на стабилизацию аустенитной фазы в отношении мартенситного превращения. Для обеспечения соответствующей коррозионной стойкости требуется наличие по меньшей мере 15% Cr. С другой стороны, так как Cr служит мощным стабилизатором феррита, то при превышении содержания Cr 23% требуется введение более дорогих образующих сплав элементов, таких как Ni или кобальт, для сохранения приемлемого низкого содержания феррита. Наличие более 23% Cr также приводит к повышению вероятности образования таких нежелательных фаз, как сигма-фаза. Итак, в соответствии с настоящим изобретением аустенитная нержавеющая сталь содержит в своем составе 15,0-23,0% Cr. В варианте воплощения содержание Cr может составлять 16,0-22,0% или в качестве альтернативы содержание Cr может составлять 17,0-21,0%.

N: 0,05-0,35%

N включается в настоящий сплав в качестве частичной замены аустенитного стабилизирующего элемента Ni и элемента улучшения коррозионной стойкости молибдена (Mo). N также улучшает прочность сплава. Для обеспечения прочности и коррозионной стойкости, а также стабилизации аустенитной фазы требуется наличие по меньшей мере 0,05% N. Добавление более 0,35% N может приводить к чрезмерному увеличению растворимости N при плавлении и сварке с возникновением пористости из-за наличия пузырьков N. Даже если предельное значение растворимости не превышается, при содержании N более 0,35% увеличивается склонность к осаждению нитридных частиц, что приводит к ухудшению коррозионной стойкости и прочности материала. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что содержание N до 0,35% совместимо с возможным содержанием Nb в сплаве без быстрого образования проблемного уровня карбонитрида ниобия. Итак, в соответствии с настоящим изобретением аустенитная нержавеющая сталь содержит в своем составе 0,05-0,35% N. В варианте воплощения содержание N может составлять 0,08-0,30% или в качестве альтернативы содержание N может составлять 0,05-0,2%.

Mo: до 3,0%

Авторы настоящего изобретения стремились ограничить содержание Mo в сплаве при обеспечении приемлемых характеристик. Mo эффективно воздействует на стабилизацию пассивной оксидной пленки, образующейся на поверхности нержавеющей стали и защищающей от точечной коррозии и воздействия хлоридов. В определенных вариантах воплощения содержание Mo может составлять 0,1-3,0%, что вполне достаточно для обеспечения требуемой коррозионной стойкости в сочетании с соответствующим содержанием Cr и N. Содержание Mo, превышающее 3,0%, приводит к ухудшению работоспособности в горячих условиях из-за увеличения до потенциально нежелательных уровней фракции феррита. Высокое содержание Mo также увеличивает вероятность образования нежелательных интерметаллических фаз, таких как сигма-фаза. Кроме того, Mo представляет собой дорогостоящий образующий сплав элемент. Итак, соответствующий настоящему изобретению состав аустенитной нержавеющей стали содержит до 3,0% Mo. В определенных вариантах воплощения, соответствующих раскрытию настоящего изобретения, Mo в состав сплава намеренно не включается. В других вариантах воплощения настоящего изобретения содержание Mo может составлять 0,1-1,0%, или содержание Mo может составлять 0,5-1,0%.

B: до 0,01%

В соответствующий настоящему изобретению сплав для улучшения работоспособности в горячих условиях и качества поверхности нержавеющей стали в качестве опции могут вноситься маленькие, порядка 0,0005%, добавки B. Однако добавка более 0,01% B ухудшает коррозионную стойкость и работоспособность сплава. Итак, определенные варианты воплощения аустенитной нержавеющей стали, соответствующие раскрытию настоящего изобретения, могут содержать до 0,01% B. В варианте воплощения содержание B может составлять до 0,008% или содержание B может составлять до 0,005%. В другом варианте воплощения содержание B может составлять 0,001-0,003%

Cu: до 3,0%

Cu представляет собой аустенитный стабилизатор и может использоваться для замены части Ni в данном сплаве. Она также улучшает коррозионную стойкость в восстановительных средах и улучшает способность к формовке путем уменьшения энергии дефектов упаковки. Однако введение более 3% Cu приводит к уменьшению работоспособности аустенитных нержавеющих сталей в горячих условиях. Итак, соответствующий настоящему изобретению состав аустенитной нержавеющей стали содержит до 3,0% Cu. В варианте воплощения содержание Cu может составлять до 1,0%. В другом варианте воплощения содержание Cu может составлять 0,4-0,8%.

W: до 4,0%

W действует аналогично молибдену в направлении улучшения стойкости к точечной и щелевой хлоридной коррозии. W также может уменьшать склонность к образованию сигма-фазы в случае его использования для замены молибдена. Однако добавление более 4% W может уменьшать работоспособность сплава в горячих условиях. Итак, соответствующий настоящему изобретению состав аустенитной нержавеющей стали содержит до 4,0% W. В варианте воплощения содержание W может составлять 0,05-0,60%.

1,0≤(Ni+Co)≤9,5

Никель и кобальт влияют на стабилизацию аустенитной фазы в отношении образования феррита. Для стабилизации требуется наличие по меньшей мере 1% (Ni+Co) в присутствии таких стабилизирующих феррит элементов, как Cr и Mo, которые могут добавляться для обеспечения надлежащей коррозионной стойкости. Однако Ni и Co представляют собой дорогостоящие элементы, поэтому желательно сохранять содержание (Ni+Co) на уровне менее 9,5%. В варианте воплощения содержание (Ni+Co) может составлять более 4,0% , но менее 7,5%.

(7,5(%C))≤(%Nb + %Ti + %V + %Ta + %Zr)≤1,5

Ниобий (Nb) реагирует с C и в меньшей степени с N, образуя карбиды и карбонитриды в форме небольших частиц. Эти частицы эффективно предотвращают образование вредных карбидов хрома во время работы при повышенных температурах и во время сварки, что улучшает коррозионную стойкость материала. Эти частицы во время производства с использованием эффективной тепловой обработки могут также улучшать прочность сплава при повышенных температурах и сопротивление ползучести. Минимальное добавление (7,5×%C) обеспечивает наличие одного атома Nb на каждый атом C, растворенный в металле. Более высокие уровни Nb будут расходоваться на связывание полезного N, поэтому желательно сохранять содержание Nb на уровне менее 1,5%. Другие элементы, образующие стабилизирующие карбиды включают, но не ограничиваясь, титан (Ti), ванадий (V), тантал (Ta) и цирконий (Zr), могут добавляться для замены ниобия (Nb). Однако такая замена более сильно реагирует с N, чем Nb, и по этой причине следует осуществлять соответствующий контроль для обеспечения такого полезного эффекта, как улучшение свариваемости. Авторы настоящего изобретения определили, что сумма массовых процентов для Nb, Ti, V, Ta и Zr должна поддерживаться в диапазоне от (7,5(%C)) до 1,5%. Иначе говоря, (7,5(%C))≤(%Nb + %Ti + %V + %Ta + %Zr)≤1,5%. В определенных вариантах воплощения (7,5(%C))≤(%Nb + %Ti + %V + %Ta + %Zr)≤1,0%. В определенных предпочтительных вариантах воплощения сплав содержит по меньшей мере 0,1% Nb, и сумма массовых процентов для Nb, Ti, V, Ta, и Zr находится в диапазоне от (7,5(%C)) до 1,5% или 1,0%. В определенных вариантах воплощения Ti, V, Ta и Zr представлены только как случайные загрязнения или поддерживаются на практически минимальном уровне. В определенных вариантах воплощения настоящего изобретения для оптимизации свойств коррозионной стойкости, обеспечения прочности при повышенных температурах, сопротивления ползучести и свариваемости сплава определенные варианты воплощения сплава содержат Nb в количестве по меньшей мере (7,5(%C)), а Ti, V, Ta и Zr представлены только как случайные загрязнения. В определенных вариантах воплощения содержание Ti может составлять меньше 0,01%. Также в определенных вариантах воплощения содержание Ti может составлять 0,001-0,005%. Авторы настоящего изобретения определили, что содержание Nb до 1,5% совместимо с содержанием в сплаве N в количестве 0,05-0,35% в том, что их сочетание не приводит к быстрому осаждению карбонитрида ниобия (Nb), которое бы недопустимо ухудшило сопротивление ползучести.

В определенных вариантах воплощения, соответствующих раскрытию настоящего изобретения, балансирование соответствующей настоящему изобретению стабилизированной аустенитной нержавеющей стали включает присутствие Fe и неизбежных загрязнений, таких как P и S. Неизбежные загрязнения главным образом сохраняются на наименьшем практически и экономически достижимом уровне, что вполне понятно для специалистов.

Элементы, образующие очень стабильные нитриды, такие как Al, должны поддерживаться на низком уровне.

Соответствующие настоящему изобретению стабилизированные аустенитные нержавеющие стали также могут определяться уравнениями, количественно выражающими их свойства, включающие, например, числовой эквивалент стойкости к точечной коррозии, ферритное число и температуру MD₃₀.

Числовой эквивалент стойкости к точечной коррозии (PRE_N) дает относительную оценку ожидаемой стойкости сплава к точечной коррозии в содержащей хлориды среде. Чем выше значение PRE_N, тем лучше ожидаемая коррозионная стойкость сплава. Значение PRE_N может быть вычислено по следующей формуле

PRE_N =%Cr+3,3 (%Mo)+16 (%N).

В качестве альтернативы к приведенной выше формуле может быть добавлена составляющая 1,65 (%W) для учета присутствия в сплаве вольфрама. Вольфрам улучшает стойкость к точечной коррозии нержавеющей стали и обладает половиной эффективности по весу для молибдена. Когда при вычислении учитывается вольфрам, то числовой эквивалент стойкости к точечной коррозии обозначается как PREw и вычисляется по следующей формуле

PRE_W = %Cr+3,3 (%Mo)+1,65 (%W)+16 (%N).

Соответствующий настоящему изобретению сплав имеет значение PRE_N,превышающее 18. В определенных вариантах воплощения значение PRE_N может составлять 18-24. В определенных вариантах воплощения значение PREN может составлять 18-22. В определенных вариантах воплощения значение PRE_N может составлять 20-22.

Соответствующий настоящему изобретению сплав также может определяться своим ферритным числом. Положительное ферритное число обычно соответствует присутствию феррита, улучшающего кристаллические свойства сплава и способствующего устранению горячего растрескивания сплава во время работы в горячих условиях и при сварке. Поэтому желательно присутствие небольшого количества феррита в исходной затвердевшей структуре для обеспечения хороших литейных качеств и предотвращения горячего растрескивания при сварке. С другой стороны, слишком большое количество феррита приводит к возникновению при эксплуатации проблем, включая, но не ограничиваясь, нестабильность микроструктуры, уменьшение пластичности и ухудшение механических свойств при высоких температурах. Ферритное число можно вычислить с использованием следующего уравнения

FN=3,34 (Cr+1,5Si+Mo+2Ti+0,5Cb)-2,46 (Ni+30N+30C+0,5Mn +0,5Cu)-28,6.

Соответствующий настоящему изобретению сплав имеет ферритное число до 12 и предпочтительно, что оно было положительным. В определенных вариантах воплощения, соответствующих раскрытию настоящего изобретения, ферритное число может превышать установленный диапазон от 0 до 10 или может составлять от 1 до 4.

Температура MD₃₀ сплава определяется как температура, при которой холодная 30% деформация приводит к преобразованию 50% аустенита в мартенсит. Чем ниже значение температуры MD₃₀, тем большая стойкость материала к образованию мартенсита. Стойкость к образованию мартенсита ведет к уменьшению рабочей скорости упрочнения, что приводит к улучшению способности к формовке, особенно при прокатывании. MD₃₀ вычисляется в соответствии со следующим уравнением

MD₃₀(°C)=413-462(C+N)-9,2(Si)-8,1(Mn)-13,7(Cr)-9,5(Ni)-17,1(Cu)-18,5(Mo).

Соответствующий настоящему изобретению сплав имеет температуру MD₃₀ менее 34°C, лучше, чтобы она была меньше 10°C. В определенных вариантах воплощения температура MD₃₀ может быть меньше -10°C. В определенных вариантах воплощения температура MD₃₀ может быть меньше -20°C.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

В Таблице 1 приведены составы и вычисленные значения параметров для экспериментальных сплавов 1-5 и сплавов для сравнения S31600, S31635, S21600 и S20100.

Экспериментальные сплавы 1-5 были выплавлены в лабораторной вакуумной печи и разлиты в 15,24-метровые литейные формы. Эти формы затем подвергались повторному нагреву и горячей прокатке для получения материала толщиной примерно 6,35 мм. Этот материал отжигался, очищался и протравливался. Некоторое количество данного материала подвергалось холодной прокатке до получения толщины порядка 2,54 мм, а остальная часть подвергалось холодной прокатке до получения толщины порядка 1,27 или 1,16 мм. Холоднокатаный материал отжигался и протравливался. Сплавы для сравнения S31600, S31635, S21600 и S20100 при проведении испытаний имелись на рынке, и представленные для них данные брались из опубликованной литературы или измерялись при проведении испытаний материала, выпущенного для продажи на рынке.

В Таблице 1 приводятся вычисленные значения PRE_W для каждого сплава. Используя приведенное выше уравнение, ожидалось, что сплавы со значением PRE_W, превышающим 24,0, будут обладать лучшей стойкостью к хлоридной точечной коррозии, чем сплав для сравнения S31635, а имеющие меньшее значение PRE_W будут более легко подвергаться воздействию точечной коррозии.

В Таблице 1 также вычислено ферритное число для каждого сплава. Ферритное число для каждого экспериментального сплава 1-5 меньше 10.

В Таблице 1 также вычислены значения MD₃₀ для сплавов. В соответствии с вычислениями экспериментальные сплавы 1-5, и особенно экспериментальные сплавы 4 и 5, должны демонстрировать устойчивость к образованию мартенситов, аналогичную используемым для сравнения сплавам S31600 и S31635.

Таблица 1
	Экспериментальные сплавы	Сплавы для сравнения
	1	2	3	4	5	S31600	S31635	S21600	S20100
C	0,017	0,015	0,014	0,014	0,016	0,017	0,016	0,018	0,02
Mn	4,7	4,8	4,7	5,1	4,9	1,24	1,81	8,3	6,7
Si	0,26	0,27	0,28	0,29	0,3	0,45	0,50	0,40	0,40
Cr	16,6	16,6	16,6	18,1	18,2	16,3	16,8	19,7	16,4
Ni	5,2	5,2	5,2	5,5	5,5	10,1	10,7	6,0	4,1
Mo	1,47	1,47	1,47	1,00	1,1	2,1	2,11	2,5	0,26
Cu	0,40	0,40	0,39	0,40	0,5	0,38	0,36	0,40	0,43
N	0,075	0,104	0,081	0,129	0,170	0,04	0,013	0,37	0,15
P	0,011	0,012	0,012	0,014	0,014	0,03	0,031	0,03	0,03
S	0,0010	0,0012	0,0012	0,0016	0,0016	0,0010	0,0004	0,0010	0,0010
W	0,10	0,10	0,09	0,04	0,09	0,11	0,10	0,10	0,1
B	0,0019	0,0018	0,0016	0,0022	0,0022	0,0025	0,0025	0,0025	0,0005
Fe	Баланс	Баланс	Баланс	Баланс	Баланс	Баланс	Баланс	Баланс	Баланс
Nb	0,710	0,498	0,288	0,500	0,26	0,35	0,02	0,10	0,10
Co	0,22	0,19	0,15	0,19	0,15	-	-	-	-
Ti	-	--	-	-	-	-	0,22	-	-
FN	8,3	5,8	7,5	6,6	3,7	4,1	6,7	-6,2	-2,3
PRE_w	22,9	23,4	23,1	23,6	24,7	24,0	24,0	33,9	19,7
MD₃₀	19,3	6,6	17,2	-22,2	-46,2	-63	-72,4	-217,4	0,7
RMCI	0,63	0,63	0,62	0,59	0,60	0,96	1,00	0,80	0,41
Предел текучести	47,0	47,0	46,1	48,4	53,7	43,5	41,5	55	43
Прочность на разрыв	102,0	105,5	104,5	105,9	106,4	90,6	92,0	100	100
% E	43	49	48	41	49	56	67	45	56
OCH	0,42	0,39	0,40	0,41	0,43	0,45	-	-	-

В Таблице 1 также приводится индекс стоимости сырья (RMCI), сравниваемый для каждого сплава с аналогичным индексом сплава для сравнения S31635. Значение RMCI вычислялось путем умножения средней стоимости на октябрь 2007 года сырья для Fe, Cr, Mn, Ni, Mo, W и Co на процент содержания каждого элемента в сплаве и деления на стоимость сырья для элементов, содержащихся в сплаве для сравнения S31635. Как видно из приведенных вычисленных значений, каждый из экспериментальных сплавов 1-5 имеет RMCI меньше 0,65, что означает, что, основываясь на ценах на октябрь 2007 года, стоимость содержащихся в них сырьевых материалов меньше 65% от стоимости материалов, содержащихся в сплаве для сравнения S31635. То, что материал может быть выполнен с характеристиками, аналогичными сплаву для сравнения S31635, при значительно меньшей стоимости сырья, достаточно удивительно и вначале не ожидалось.

Были измерены механические свойства экспериментальных сплавов 1-5 и сопоставлены с аналогичными свойствами сплавов для сравнения S31600, S31635, S21600 и S20100. В Таблице 1 представлены измеренные значения предела текучести, предела прочности на разрыв, относительного удлинения для образца длиной 50,8 мм, и глубины лунки при испытаниях по Ольсену. Испытания прочности на разрыв выполнялись на материале толщиной 2,54 мм, испытания по Шарпи выполнялись на образцах толщиной 5,004 мм, а испытания на штампуемость (выдавливанием) по Ольсену выполнялись на образцах толщиной от 1,16 до 1,27 мм. Все испытания производились при комнатной температуре. Используются следующие единицы измерений для приведенных в Таблице 1 данных: по пределу текучести и пределу прочности на разрыв - ksi; по удлинению - проценты; по глубине лунки по Ольсену - дюймы. Как можно видеть из приведенных данных, экспериментальные сплавы 1-5, в частности экспериментальные сплавы 4 и 5, демонстрируют сопоставимые характеристики с материалом S31635. Экспериментальные сплавы 1-5, однако, содержат меньше половины никеля по концентрации и также значительно меньше молибдена, чем сплав для сравнения S31635. Значительно уменьшена концентрация дорогостоящих образующих сплав элементов никеля и молибдена - такая, что значение RMCI экспериментальных сплавов 4 и 5 по меньшей мере на 40% меньше, чем у сплава для сравнения S31635. Несмотря на существенное уменьшенные количества никеля и молибдена, однако, экспериментальные сплавы 4 и 5 обладают аустенитной микроструктурой и также демонстрируют значительно лучшие значения предела текучести и прочности на разрыв по сравнению со сплавом для сравнения S31635.

Пример 2

В Таблице 2 приведены составы и вычисленные значения параметров для экспериментальных сплавов 6-10 и сплавов для сравнения S32100 и типа 216Cb. Как видно из Таблицы 2, экспериментальные сплавы 6-10 обычно содержат увеличенные уровни Mn, N и Nb и уменьшенные уровни Ni по сравнению со сплавом для сравнения S32100. Экспериментальные сплавы 6-10 также содержат уменьшенные уровни Mo по сравнению со сплавом для сравнения T216Cb и экспериментальными сплавами 1-5.

Экспериментальные сплавы 6-10 были выплавлены в лабораторной вакуумной печи и разлиты в 15,24-метровые литейные формы. Эти формы затем подвергались повторному нагреву и горячей прокатке для получения материала толщиной примерно 6,35 мм. Этот материал отжигался, очищался и протравливался. Некоторое количество данного материала подвергалось холодной прокатке до получения толщины порядка 2,54 мм, а остальная часть подвергалось холодной прокатке до получения толщины порядка 1,27 или 1,16 мм. Холоднокатаный материал отжигался и протравливался. Сплав для сравнения S32100 имеется на рынке, и представленные для него данные брались из опубликованной литературы или измерялись при проведении испытаний материала, выпущенного для продажи на рынке. Сплав для сравнения T216Cb описан в Публикации № 2009-0162237 A1 Патента США (Серийный № 12/034,183 Заявки на Патент США), и представленные для этого сплава данные измерялись при проведении испытаний материала, произведенного в соответствии с описанием или брались из опубликованной литературы.

В Таблице 2 приводятся вычисленные значения PRE_N для каждого сплава. Используя приведенное выше уравнение, ожидалось, что сплавы со значением PRE_N, превышающим 18, будут обладать лучшей стойкостью к хлоридной точечной коррозии, чем сплав для сравнения S32100, а имеющие значение PRE_N менее 24 будут более легко подвергаться воздействию точечной коррозии по сравнению с материалом сплава для сравнения T216Cb. Значения PRE_N для каждого из экспериментальных сплавов 6-10 находилось в предпочтительном диапазоне 18-24.

В Таблице 2 также вычислено ферритное число для каждого сплава. Ферритное число для каждого экспериментального сплава 6-10 находится в предпочтительном диапазоне и меньше 12. В соответствии с вычислениями экспериментальные сплавы 8-10 должны демонстрировать улучшенную способность к формовке по сравнению со сплавом для сравнения S32100.

В Таблице 2 также вычислены значения MD₃₀ для сплавов. В соответствии с вычислениями экспериментальные сплавы 6-10, и особенно экспериментальные сплавы 3 и 5, должны демонстрировать улучшенную устойчивость к образованию мартенситов по сравнению со сплавом для сравнения S32100.

Таблица 2
	Экспериментальные сплавы	Сплавы для сравнения
	6	7	8	9	10	S32100	S32100	T216Cb	T216Cb
C	0,017	0,017	0,017	0,019	0,017	0,017	0,017	0,016	0,02
Mn	6,9	6,9	6,9	6,8	4,4	1,8	1,9	4,9	4,86
Si	0,34	0,35	0,34	0,33	0,16	0,55	0,52	0,3	0,36
Cr	18,3	18,2	18,2	16,7	18,2	17,3	18,2	18,2	18,02
Ni	5,0	4,0	3,5	3,0	4,5	9,3	9,4	5,5	5,54
Mo	0,30	0,30	0,30	0,30	0,29	0,35	0,25	1,1	0,92
Cu	0,52	0,52	0,52	0,52	0,62	0,32	0,23	-	-
N	0,051	0,094	0,171	0,149	0,183	0,011	0,011	0,17	0,17
P	0,020	0,020	0,020	0,021	0,020	0,028	0,027	0,014	0,024
S	0,0019	0,0018	0,0000	0,0000	0,0013	0,0001	0,0008	0,0016	0,0005
B	0,0026	0,0018	0,0025	0,0024	0,0024	-	0,0030	-	-
Fe	Баланс	Баланс	Баланс	Баланс	Баланс	Баланс	Баланс	Баланс	Баланс
Nb	0,26	0,26	0,26	0,26	0,26	0,03	0,00	0,26	0,23
Ti	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,187	0,047	-	-
FN	9,1	8,1	3,8	1,5	2,3	6,6	8,2	4,5	3,2
PRE_N	20,1	20,7	21,9	20,1	22,1	18,7	19,2	24,6	23,8
MD₃₀	10,3	0,9	-30,2	5,4	-25,1	-6,1	31,9	-37,3	-34,0
RMCI	0,73	0,65	0,61	0,56	0,68	1,00	0,99	0,86	0,83
Предел текучести	43,4	46,6	50,1	48,3	49,9	33,5	25,6	53,5	65,6
Прочность на разрыв	90,2	93,0	102,7	118,2	104,9	81,5	78,9	106,0	115,6
% E	48	47	48	48	52	58,5	60	47	52

В Таблице 2 также приводится индекс стоимости сырья (RMCI), сравниваемый для каждого сплава с аналогичным индексом сплава для сравнения S32100. Значение RMCI вычислялось путем умножения средней стоимости на октябрь 2009 года сырья для Fe, Cr, Mn, Ni, Mo, Cu, Nb и Ti на процент содержания каждого элемента в сплаве и деления на стоимость сырья для элементов, содержащихся в сплаве для сравнения S32100. Как видно из приведенных вычисленных значений, каждый из экспериментальных сплавов 6-10 имеет значение RMCI меньшее или равное 0,73, что означает, что стоимость содержащихся в них сырьевых материалов меньше или равна 73% от стоимости материалов, содержащихся в сплаве для сравнения S32100. То, что материал может быть альтернативой сплаву для сравнения S32100 при значительно меньшей стоимости сырья, достаточно удивительно и неожиданно.

Были измерены механические свойства экспериментальных сплавов 6-10 и сопоставлены с аналогичными свойствами сплавов для сравнения S32100 и T216Cb. В Таблице 2 представлены измеренные значения предела текучести, предела прочности на разрыв и относительного удлинения для образца длиной 50,8 мм. Испытания прочности на разрыв выполнялись на материале толщиной 2,54 мм. Все испытания производились при комнатной температуре. Используются следующие единицы измерений для приведенных в Таблице 2 данных: по пределу текучести и пределу прочности на разрыв - ksi; по удлинению - проценты. Как можно видеть из приведенных данных, экспериментальные сплавы 6-10 демонстрируют существенно улучшенные значения предела текучести и предела прочности на разрыв по сравнению со сплавом для сравнения S32100, несмотря на значительно уменьшенное содержание Ni. Величина увеличения предела прочности на разрыв по сравнению со сплавом для сравнения S32100 удивляет и не ожидалась исходя из предшествующего опыта. Экспериментальные сплавы также содержат значительно меньше Mo по сравнению со сплавом для сравнения T216Cb. Значительно уменьшена концентрация дорогостоящих образующих сплав элементов никеля и молибдена - такая, что значение RMCI экспериментальных сплавов 9 и 10 по меньшей мере на 32% меньше значения RMCI у сплава для сравнения S32100.

Новые сплавы обладают значительным потенциалом использования. Как указывалось и доказывалось выше, описанные составы аустенитной нержавеющей стали способны во многих применениях заменять сталь S32100. Кроме того, при переходе с S32100 на изобретенный состав сплава с учетом высокой стоимости Ni будет достигнута значительная экономия по стоимости. Другим преимуществом служит то, что так как предлагаемые сплавы полностью аустенитные, они не подвержены ни резкому переходу в хрупкое состояние (DBT) при субнулевых температурах, ни ломкости при повышенных температурах 474°C. По этой причине, в отличие от двухфазных сплавов, их можно использовать при температурах выше 343°C и они являются основными кандидатами для низкотемпературных и криогенных применений. К характерным изделиям, при производстве которых особенно предпочтительно использовать соответствующие настоящему изобретению сплавы, могут, например, относиться гибкие соединители для автомобильной промышленности и для других применений, гофрированные трубы, гибкие трубы и цилиндрические части дымовых труб/футеровки дымовых труб. Специалисты легко могут наладить выпуск этих и других изделий из сплавов, соответствующих раскрытию настоящего изобретения, с использованием обычных производственных методов.

Хотя в приведенном выше описании вынужденно представлено только ограниченное количество вариантов воплощения настоящего изобретения, однако для специалистов очевидно, что различные изменения в устройствах, способах и других подробностях приведенных и описанных здесь примеров, которые могут быть выполнены специалистами, будут оставаться в пределах сущности и объема настоящего изобретения, представленного здесь и в формуле изобретения. По этой причине должно быть понятно, что настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми или представленными здесь отдельными его воплощениями, но охватывает модификации, находящиеся в пределах сущности и объема настоящего изобретения, определенного его формулой. Также специалисты должны понимать, что изменения в приведенных выше вариантах реализации могут осуществляться без отклонения от широкой представленной концепции настоящего изобретения.

1. Аустенитная нержавеющая сталь, содержащая, в мас.%:
до 0,20 C
2,0 - 9,0 Mn
до 0,5 Si
18,0-23,0 Cr
1,0-5,5 Ni
до 3,0 Mo
0,05-0,35 N
0,0005-0,01 B
(7,5(% C)) ≤ (%Nb + %Ti + %V + %Ta + %Zr) ≤ 1,5
Fe и неизбежные примеси - остальное,
причем она имеет предел текучести от 43,4 до 53,7 ksi.

2. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет значение числового эквивалента стойкости к точечной коррозии PRE_N более 18.

3. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет значение PRE_N от 18 до 24.

4. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет ферритное число менее 12.

5. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет ферритное число от 0 до 10.

6. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет ферритное число в диапазоне от 1 до 4.

7. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет значение температуры преобразования 50% аустенита в мартенсит при холодной 30% деформации (MD₃₀) менее 34°C.

8. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет значение MD₃₀ менее 10°C.

9. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет значение MD₃₀ менее -10°C.

10. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит до 0,10 мас.% C.

11. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит от 2,0 до 6,0 мас.% Mn.

12. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит от 4,0 до 5,1 мас.% Mn.

13. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит от 0,2 до 0,5 мас.% Si.

14. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит от 18,0 до 22,0 мас.% Cr.

15. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит от 3,0 до 5,5 мас.% Ni.

16. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит от 0,1 до 1,0 мас.% Mo.

17. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит от 0,1 до 0,5 мас.% Mo.

18. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что (7,5(%C)) ≤ (%Nb + %Ti + %V + %Ta + %Zr) ≤ 1,0.

19. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере 0,7 мас.% Nb.

20. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что (7,5(%C)) ≤%Nb≤ 1,5.

21. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит от 0,001 до 0,01 мас.% B.

22. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит от 0,001 до 0,003 мас.% B.

23. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит от 0,001 до 0,5 мас.% Ti.

24. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет предел текучести от 43,4 до 49,9 ksi.

25. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет предел текучести от 43,4 до 48,3 ksi.

26. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит от 0,2 до 0,5 мас.% Si, от 4,0 до 9,0 мас.% Mn и от 4,0 до 5,5 мас.% Ni.

27. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит от 0,2 до 0,5 мас.% Si, от 6,0 до 9,0 мас.% Mn и от 3,0 до 5,5 мас.% Ni.

28. Аустенитная нержавеющая сталь, содержащая, в мас.%:
до 0,10 C
от 2,0 до 8,0 Mn
до 0,5 Si
от 18,0 до 22,0 Cr
от 1,0 до 5,5 Ni
от 0,10 до 2,0 Mo
от 0,08 до 0,30 N
от 0,0005 до 0,008 B
до 0,01 Ti
до 0,050 P
до 0,030 S
(7,5(%C)) ≤ (%Nb + %Ti + %V + %Ta + %Zr) ≤ 1,5
Fe и неизбежные примеси - остальное,
причем она имеет предел текучести от 43,4 до 53,7 ksi.

29. Сталь по п. 28, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере 0,7 мас.% Nb.

30. Сталь по п. 28, отличающаяся тем, что (7,5(%C)) ≤%Nb ≤ 1,5.

31. Сталь по п. 28, отличающаяся тем, что она содержит от 0,010 до 0,05 мас.% P.

32. Сталь по п. 28, отличающаяся тем, что она содержит от 0,0001 до 0,001 мас.% S.

33. Аустенитная нержавеющая сталь, содержащая, в мас.%:
до 0,08 C
от 3,5 до 6,5 Mn
до 0,5 Si
от 18,0 до 21,0 Cr
от 3,0 до 5,5 Ni
от 0,1 до 1,0 Mo
от 0,08 до 0,30 N
от 0,0005 до 0,005 B
до 0,005 Ti
до 0,035 P
до 0,005 S
(7,5(% C)) ≤ (%Nb + %Ti + %V + %Ta + %Zr) ≤1,0
Fe и неизбежные примеси - остальное,
причем она имеет предел текучести от 43,4 до 53,7 ksi.

34. Сталь по п. 33, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере 0,7 мас.% Nb.

35. Сталь по п. 33, отличающаяся тем, что (7,5(%C)) ≤ Nb ≤ 1,0.

36. Изделие, выполненное из аустенитной нержавеющей стали, содержащей, в мас.%:
до 0,20 C
от 2,0 до 9,0 Mn
до 0,5 Si
от 18,0 до 23,0 Cr
от 1,0 до 5,5 Ni
до 3,0 Mo
от 0,05 до 0,35 N
от 0,0005 до 0,01 B
(7,5(% C)) ≤ (%Nb + %Ti + %V + %Ta + %Zr) ≤ 1,5
Fe и неизбежные примеси - остальное,
причем она имеет предел текучести от 43,4 до 53,7 ksi.

37. Изделие по п. 36, отличающееся тем, что оно выполнено из стали, содержащей по меньшей мере 0,7 мас.% Nb.

38. Изделие по п. 36, отличающееся тем, что оно выполнено из стали, в которой (7,5(%C)) ≤ %Nb ≤ 1,5.

39. Изделие по п. 36, отличающееся тем, что оно предназначено для использования по меньшей мере в одной из низкотемпературных и криогенных сред.

40. Изделие по п. 36, отличающееся тем, что оно представляет собой гибкий соединитель или гофрированную трубу, или гибкую трубу, или цилиндрическую часть дымовой трубы, или футеровку дымовой трубы.

41. Изделие по п. 36, отличающееся тем, что оно выполнено из стали, имеющей предел текучести от 43,4 до 49,9 ksi.

42. Изделие по п. 36, отличающееся тем, что оно выполнено из стали, имеющей предел текучести от 43,4 до 48,3 ksi.

43. Изделие по п. 36, отличающееся тем, что оно выполнено из стали, содержащей от 0,2 до 0,5 мас.% Si.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочной хромистой стали мартенситного класса, используемой для изготовления лопаток турбин энергетических установок.

Способ производства сверхвысокопрочной листовой стали // 2583229

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству нового высокоэффективного вида металлопродукции - толстолистового проката из сверхвысокопрочной низколегированной стали для противопульной защиты корпуса транспортных средств.

Высокопрочная многофазная сталь для холодно-или горячекатаной стальной полосы и способ изготовления холодно- и горячекатаной стальной полосы // 2581940

Изобретение относится к области металлургии для получения полос высокопрочной многофазной стали, используемых в автомобилестроении. Для обеспечения равномерных механических свойств по длине полосы и повышения формовочных свойств холоднокатаную или горячекатаную полосу получают из стали, содержащей, вес.%: C 0,060 до ≤0,115, Al 0,020 до ≤0,060, Si 0,100 до ≤0,500, Mn 1,300 до ≤2,500, P ≤0,025, S ≤0,0100, Cr 0,280 до ≤0,480, Mo ≤0,150, Ti ≥0,005 до ≤0,050, Nb ≥0,005 до ≤0,050, B ≥0,0005 до ≤0,0060, N ≤0,0100, остальное - железо и неизбежные примеси.

Расходуемый электрод для производства стали марки чс82-ш // 2571021

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, а именно к производству слитков бор- и титансодержащей коррозионно-стойкой стали электрошлаковым переплавом для изготовления деталей атомного оборудования с высокой нейтронной поглощаемостью.

Способ производства низколегированного хладостойкого свариваемого листового проката повышенной коррозионной стойкости // 2569619

Изобретение относится к металлургии. Способ производства низколегированного хладостойкого свариваемого листового проката повышенной коррозионной стойкости включает выплавку стали, непрерывную разливку в слябы, нагрев слябов и горячую прокатку.

Труба из стали, стойкой к коррозии в среде углеводорода и углекислого газа // 2564191

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению труб для добычи нефти и газа, которые могут эксплуатироваться как в обычных условиях, так и в условиях коррозионного воздействия со стороны добываемого флюида в присутствии сероводорода (H2S) и углекислого газа (CO2).

Жаростойкий сплав на основе железа // 2564180

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сплавов на основе железа, используемых для изготовления изделий, работающих длительное время в условиях повышенных температур.

Прокат круглого поперечного сечения для изготовления высокопрочного крепежа // 2562719

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве сортового проката круглого сечения для изготовления высокопрочного крепежа холодной осадкой.

Жаропрочная сталь мартенситного класса // 2558738

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным хромистым сталям мартенситного класса, применяемым в энергетической промышленности в качестве конструкционных материалов для производства котлов, роторов и другого оборудования тепловых электростанций нового поколения, работающих при температуре до 640°C.

Высокопрочная хладостойкая бейнитная сталь // 2555306

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным хладостойким бейнитным сталям, используемым для изготовления сварных балок, стрел, поворотных механизмов и других элементов подъемно-транспортной техники.

Способ производства толстолистовой трубной стали, микролегированной бором // 2593803

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано при изготовлении толстых листов из низколегированных трубных сталей. Для повышения прочностных свойств листов из стали класса прочности К56 при сохранении пластичности и ударной вязкости листов толщиной 14-24 мм непрерывнолитой сляб нагревают, подвергают черновой и чистовой прокатке, ускоренному охлаждению готового раската до заданной температуры, при этом непрерывнолитой сляб получают из стали, содержащей, мас.%: углерод 0,05-0,07, кремний 0,30-0,55, марганец 1,40-1,55, сера не более 0,005, фосфор не более 0,015, алюминий 0,025-0,045, азот не более 0,008, титан 0,015-0,030, ниобий 0,020-0,035, бор 0,0010-0,0025, железо и примеси остальное, температуру конца прокатки устанавливают 840±15°С, а ускоренное охлаждение производят со скоростью 8,0-16,0°С/сек до температуры, определяемой из соотношения: Тк.о = 4·104·В+560±15°С, где Тк.о - температура конца ускоренного охлаждения, °С; В - содержание в стали бора, мас.%. 2 табл., 1 пр.

Способ производства высокопрочной листовой стали // 2593810

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству нового высокоэффективного вида металлопродукции - толстолистового проката из высокопрочной низколегированной стали для противопульной защиты корпуса транспортных средств. Для обеспечения высоких прочностных свойств проката при сохранении достаточной пластичности и ударной вязкости способ включает получение непрерывнолитого сляба, его нагрев, горячую прокатку, закалку и отпуск листов, при этом непрерывнолитой сляб получают из стали следующего химического состава, мас.%: 0,23-0,32 С, 0,17-0,40 Si, 0,70-1,20 Mn, 0,40-0,80 Cr, 0,80-1,40 Ni, 0,30-0,50 Мо, 0,02-0,05 V, 0,01-0,08 Al, 0,001-0,010 N, 0,10-0,20 Cu, 0,002-0,015 Nb, 0,002-0,010 Ti, 0,001-0,005 В, не более 0,010 S, не более 0,015 Р, остальное Fe, закалку осуществляют при температуре 930-980°C, отпуск при температуре 170-200°C. После термообработки листовая сталь обладает следующим комплексом механических свойств: условный предел текучести σ0,2 не менее 1250 Н/мм2, временное сопротивление разрыву σв 1450-1750 Н/мм2, твердость 480-540 HBW, относительное удлинение δ5 не менее 8% и ударная вязкость KCV-40 не менее 30 Дж/см2. 2 табл.

Жаропрочная сталь мартенситного класса и способ ее получения // 2598725

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу жаропрочной хромистой стали мартенситного класса, применяемой для изготовления элементов, в том числе котлов, труб паропроводов электростанций. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,09-0,13, кремний не более 0,1, марганец 0,3-0,4, хром 8,5-9,5, никель не более 0,2, вольфрам 1,5-2,0, молибден 0,4-0,6, кобальт 2,5-3,5, ванадий 0,15-0,2, ниобий 0,04-0,06, тантал 0,08-0,1, азот до менее 0,005, бор 0,01-0,013, сера не более 0,006, фосфор не более 0,01, медь не более 0,1, алюминий не более 0,01, железо остальное. Сталь обладает повышенными показателями длительной прочности. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Способ производства высокотвердого износостойкого листового проката // 2603404

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству нового высокоэффективного вида металлопродукции - толстолистового износостойкого проката из низколегированной стали для тяжелой подъемно-транспортной техники. Для обеспечения высокой твердости и прочности при сохранении достаточной пластичности и ударной вязкости способ включает получение слябов из стали, содержащей, мас.%: 0,20-0,28 С, 0,15-0,30 Si, 0,75-1,30 Μn, 0,30-0,65 Cr, 0,85-1,55 Ni, 0,25-0,40 Mo, 0,02-0,06 V, 0,02-0,05 Al, 0,001-0,010 N, 0,10-0,20 Cu, 0,002-0,060 Nb, 0,002-0,010 Ti, 0,001-0,005 В, не более 0,005 S, не более 0,010 Ρ, остальное - Fe, нагрев, многопроходную горячую прокатку листов, закалку водой при температуре 930-980°С, отпуск при температуре 150-250°С. 4 табл., 1 пр.

Горячекатаная сталь для горячей штамповки // 2605034

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к конструкционным горячекатаным сталям, предназначенным для изготовления высокопрочных стальных деталей сложной формы способом горячей штамповки, в том числе элементов конструкции автомобиля. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,08-0,3, кремний 0,20-1,0, марганец 0,60-2,0, хром 0,60-1,80, никель 0,02-0,8, молибден 0,001-0,30, титан 0,02-0,08, ванадий 0,002-0,08, ниобий 0,038-0,07, бор 0,0001-0,004, медь 0,05-0,20, алюминий 0,01-0,09, азот 0,006-0,015, фосфор ≤0,03, сера ≤0,015, железо и неизбежные примеси, в том числе водород ≤0,0004, остальное. Сталь имеет однородную дисперсную феррито-перлитную структуру с баллом зерна феррита 9-11, а содержания титана и азота, ниобия и углерода связаны зависимостями: 2,0≤[Ti]/[N]≤5,5 и 0,003≤[Nb]·[C]≤0,012. Обеспечивается высокая прочность после горячей штамповки. 2 табл.

Высокопрочная износостойкая сталь для сельскохозяйственных машин (варианты) // 2606825

Изобретения относятся к области металлургии, а именно высокопрочной и износостойкой стали, используемой при изготовлении высоконагруженных деталей рабочих органов почвообрабатывающих, посевных, кормоуборочных, овощеуборочных и других сельхозмашин. Сталь содержит, мас.%: углерод от более 0,30 до 0,35, хром 0,30-0,50, никель 0,25-0,40, медь 0,20-0,40, молибден 0,05-0,15, кремний 0,10-0,30, марганец 0,80-1,00, ванадий 0,01-0,03, ниобий 0,01-0,04, бор 0,001-0,005, титан 0,01-0,03, алюминий от 0,01 до менее 0,05, азот не более 0,015, кальций 0,001-0,02, серу не более 0,020, фосфор не более 0,020, железо и примеси – остальное, при этом суммарное содержание фосфора и серы составляет не более 0,025. Сталь обладает гарантированным пределом текучести для трех вариантов соответственно не ниже 1200 МПа, относительным удлинением не менее 7-8%, величиной ударной вязкости при +20°С не менее 20-30 Дж/см2, относительным равномерным удлинением не менее 2,0-2,5% и высокой износостойкостью. 3 н.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Высокопрочная бесшовная стальная труба для применения в нефтяной скважине, обладающая высокой стойкостью к растрескиванию под действием напряжений в сульфидсодержащей среде // 2607503

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочной бесшовной стальной трубе, пригодной для применения в нефтяных скважинах. Бесшовная стальная труба выполнена из стали, содержащей в мас.%: С 0,15-0,50, Si 0,1-1,0, Μn 0,3- 1,0, Р 0,015 или менее, S 0,005 или менее, Al 0,01-0,1, N 0,01 или менее, Cr 0,1-1,7, Mo от 0,40-1,1, V от 0,01-0,12, Nb 0,01-0,08, Ti 0,03 или менее, В 0,0005-0,003, Fe и неизбежные примеси - остальное. Структура стальной трубы состоит из отпущенной мартенситной фазы в качестве основной фазы и бывшего аустенитного зерна, имеющего размер зерна 8,5 или более. На четырех участках, расположенных на 90° друг от друга по окружности, твердость по шкале Виккерса HV10, измеренная при нагрузке 10 кгс, равна 295 HV10 или менее в каждом из трех мест: в области со стороны внутренней поверхности на расстоянии от 2,54 до 3,81 мм от внутренней поверхности трубы в направлении толщины, в области со стороны внешней поверхности на расстоянии от 2,54 до 3,81 мм от внешней поверхности трубы в направлении толщины и в области в центре толщины стенки трубы. Труба характеризуется высокой стойкостью к растрескиванию под воздействием напряжений в сульфидсодержащей среде. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Многофазная сталь максимальной прочности с улучшенными свойствами в процессе изготовления и переработки // 2610989

Изобретение относится к многофазной стали максимальной прочности с определенным составом, а также к способу изготовления холодно- или горячекатаной стальной полосы из этой стали, при котором в процессе непрерывного отжига формируют необходимую многофазную микроструктуру. Для равномерного распределения механических свойств полосы, имеющих различное поперечное сечение и толщину, холодно- или горячекатаную полосу нагревают до температуры от 700 до 950°C, затем нагретую стальную полосу охлаждают со скоростью от 15 до 100°C/с от температуры отжига до первой промежуточной температуры от 300°C до 500°C, затем стальную полосу охлаждают со скоростью от 15 до 100°C/с до второй промежуточной температуры от 200°C до 250°C; затем стальная полоса проходит охлаждение на воздухе со скоростью от 2 до 30°C/с до температуры окружающей среды или ее охлаждают со скоростью от 15 до 100°C/с от первой промежуточной температуры до температуры окружающей среды. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

Конструкционная сталь // 2622187

Изобретение относится к области черной металлургии и касается составов конструкционных сталей, используемых для изготовления различных деталей машин, в судостроении, тепловозостроении, автомобилестроении, тракторостроении. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,13-0,18, кремний 0,17-0,37, марганец 0,8-2,0, хром 1,1-1,65, ванадий 2,0-4,0, никель 1,0-3,0, алюминий 0,05-0,1, кальций 0,05-0,09, молибден 3,5-4,5, медь 1,6-2,0, бор 0,01-0,02, железо - остальное. Обеспечивается повышение прочности стали. 1 табл.

Способ производства листовой стали с высокой износостойкостью // 2625861

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству высокотвердого износостойкого листового проката для тяжелой подъемно-транспортной техники. Для обеспечения высокой твердости и прочности при сохранении достаточной пластичности и ударной вязкости получают слябы из стали, содержащей, мас. %: 0,17-0,28 C, 0,10-0,30 Si, 0,75-1,50 Mn, 0,60-1,20 Cr, 0,60-1,20 Ni, 0,20-0,40 Mo, 0,04-0,10 V, 0,02-0,08 Al, 0,001-0,010 N, 0,01-0,10 Cu, 0,001-0,020 Nb, 0,002-0,040 Ti, 0,001-0,005 B, не более 0,010 S, не более 0,015 P, остальное Fe. Слябы нагревают в интервале температур 1180-1250°C, температуру конца чистовой прокатки устанавливают не выше 960°C, закалку, в том числе с прокатного нагрева, осуществляют при температуре 920-970°C. Для снятия внутренних напряжений после закалки проводят отпуск при температуре 150-250°C. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.