Плакированная высокопрочная коррозионно-стойкая сталь



Плакированная высокопрочная коррозионно-стойкая сталь
Плакированная высокопрочная коррозионно-стойкая сталь

 


Владельцы патента RU 2602585:

Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочной коррозионно-стойкой плакированной стали, используемой для изготовления сварных конструкций и оборудования, применяемых в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, коксохимической и других отраслях промышленности. Плакированная сталь состоит из плакирующего слоя, выполненного из аустенитной коррозионно-стойкой стали, и основного слоя, выполненного из низкоуглеродистой высокопрочной микролегированной стали. Сталь основного слоя содержит, мас.%: C 0,04-0,07, Si 0,10-0,50, Mn 0,5-2,0, Al 0,015-0,09, Mo 0,10-0,27, Ti 0,10-0,20, Cr ≤0,5, P ≤0,03, S ≤0,005, железо и неизбежные примеси, в том числе азот с содержанием не более ≤0,01 мас. %, остальное. Содержание молибдена в стали основного слоя определяется в зависимости от содержания титана в соответствии с зависимостью [Мо]=(1÷1,35)[Ti], способствующей образованию объемной системы наноразмерных выделений комплексных карбидов (Ti, Mo)C. Обеспечиваются высокие свариваемость, прочность, пластичность, хладостойкость и коррозионная стойкость. 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, к высокопрочной коррозионно-стойкой плакированной стали, используемой для изготовления сварных конструкций и оборудования, применяемых в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, коксохимической и других отраслях промышленности.

Основные требования, предъявляемые к указанной стали - коррозионная стойкость, высокое качество соединения слоев, удовлетворительная свариваемость, а также прочность, пластичность, вязкость и хладостойкость.

Известна двухслойная коррозионно-стойкая листовая сталь, состоящая из плакирующего и основного слоя, содержащего следующие компоненты, мас. %: углерод - 0,06-0,20; кремний - 0,10-0,40; марганец - 0,4-0,7; фосфор - не более 0,025; сера - не более 0,020; хром - 0,8-2,5; молибден - 0,2-1,0; железо и неизбежные примеси - остальное, при этом минимально допустимое содержание углерода в стали основного слоя определяют в зависимости от его толщины в готовом листе в соответствии с выражением Смин=0,0007Но.с+0,053, где Смин - минимально допустимое содержание углерода в стали основного слоя, мас. %: Но.с - толщина основного слоя в готовом листе, мм; прочность сцепления слоев не ниже прочности основного слоя, а содержание серы в стали плакирующего слоя не более 0,007 мас. %, а плакирующий слой выполнен из коррозионно-стойкой стали следующего состава, мас. %: углерод - 0,05-0,12; кремний - 0,2-0,8; марганец - 0,4-2,5; фосфор - не более 0,040; сера - не более 0,007; хром - 14-20; никель - 7-12; ниобий - не более 1,5; при этом минимально допустимое содержание ниобия определяют в зависимости от содержания углерода в соответствии с выражением (Nb)=7,5(C), где (Nb) - содержание ниобия в стали плакирующего слоя, мас. %; (С) - содержание углерода в стали плакирующего слоя, мас. %.

Технический результат - повышение прочности двухслойной стали и изделий из нее при нормальной и повышенной температурах, коррозионной стойкости, технологичности и надежности при сохранении вязкости и свариваемости.

(Патент RU 2201469, МПК С22С 38/22, В32В 15/18, опубликован 27.03.2003)

Недостаток известной стали заключается в сравнительно невысокой ее прочности σв не более 520 Н/мм2.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является двухслойная высокопрочная коррозионно-стойкая сталь, основной слой которой выполнен из стали, содержащей, мас. %: углерод 0,08-0,1; кремний 0,17-0,37; марганец 0,3-0,6; хром 0,6-0,9; никель 2,0-3,0; медь 0,4-0,7; молибден 0,35-0,45; алюминий 0,02-0,06; ниобий 0,02-0,05; сера 0,001-0,01; фосфор 0,001-0,015, железо остальное, а плакирующий слой выполнен из стали, содержащей, мас. %: углерод 0,01-0,12; кремний 0,2-0,8; марганец 1,3-2,5; хром 17,0-20,5; никель 8,0-11,5; ниобий 0,7-1,2; железо остальное, при условии, что толщина плакирующего слоя составит 5,7-16,7% от общей толщины биметалла.

Сталь имеет следующий комплекс свойств; прочностные характеристики стали основного слоя: σв не более 795 Н/мм2, σ0,2 не более 750 Н/мм2, относительное удлинение 17,5%, сопротивляемость хрупким разрушениям (испытаны образцы с острым надрезом при температуре -60°С работа удара составила 78 Дж) и углеродный эквивалент 0,30-0,48% (рассчитанный по формуле Сэкв = С + Mn/6 + Si/24 + Cr/5 + Ni/40 + Cu/13 + V/14 + P/2).

(Патент RU 2016912, МПК С22С 38/48, В32В 15/14, опубликован 30.07.1994 - прототип)

Недостаток данной стали заключается в том, что сталь основного слоя имеет относительно невысокую прочность, свариваемость и хладостойкость.

Задача, на решение которой направлено изобретение, является получение плакированных сталей нового поколения с основным слоем из высокопрочной микролегированной стали и плакирующим слоем из коррозионно-стойких аустенитных сталей.

Техническим результатом изобретения является одновременное обеспечение высокого и стабильного комплекса показателей свойств высокопрочной, коррозионно-стойкой плакированной стали, сочетающих следующий комплекс свойств: свариваемость, прочность, пластичность, хладостойкость и коррозионную стойкость.

Технический результат достигается тем, что в плакированной высокопрочной коррозионно-стойкой стали, состоящей из плакирующего слоя, выполненного из коррозионно-стойкой аустенитной стали типа Х18Н10Б, и основного слоя, выполненного из низкоуглеродистой высокопрочной микролегированной стали, содержащей углерод, кремний, марганец, молибден, алюминий, хром, фосфор, серу, железо и неизбежные примеси, согласно изобретению сталь основного слоя дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас. %:

C 0,04-0,07
Si 0,10-0,50
Mn 0,5-2,0
Al 0,015-0,09
Mo 0,10-0,27
Ti 0,10-0,20
N ≤0,01
Cr ≤0,5
P <0,03
S ≤0,005

железо и неизбежные примеси, в том числе азот с содержанием не более ≤0,01 мас. %, остальное, при этом содержание молибдена и титана в стали основного слоя связано зависимостью [Mo]=(1÷1,35)[Ti], способствующей образованию объемной системы наноразмерных выделений карбидов комплексного состава (Ti,Мо)С.

Сущность изобретения состоит в следующем. Определенный химический состав стали основного слоя обеспечивает прочность, пластичность, хладостойкость и свариваемость.

Одновременное снижение значения углеродного эквивалента и повышения свариваемости, прочности, ударной вязкости связано с низким содержанием углерода в стали, легированием марганцем и микролегированием молибденом и титаном. Особенностью таких сталей является формирование мелкозернистой ферритной структуры, упрочнение которой обеспечивается как за счет измельчения зерна, так и за счет объемной системы наноразмерных выделений карбидов комплексного состава (Ti,Мо)С. Такие выделения характеризуются высокой термической стабильностью.

Ограничение содержания серы (≤0,005), фосфора (≤0,03) положительно сказывается на хладостойкости и пластичности.

Содержание алюминия (0,015-0,09) определяется необходимой степенью раскисленности стали. Ограничение содержания связано с предупреждением образования неметаллических включений типа КАНВ.

Для одновременного повышения прочностных характеристик, получения хорошей пластичности и свариваемости целесообразно ограничение содержания марганца (0,5-2,0), хрома (≤0,5) и кремния (0,10-0,50).

Содержание азота (≤0,01%) следует ограничить, что является благоприятным фактором для повышения прочности стали, поскольку увеличивает термодинамическую активность и долю титана, участвующего в образовании комплексных карбидных выделений.

Титан и молибден являются основными микролегирующими элементами. Экспериментально установлено, что при микролегировании Ti и Мо сталей ключевым является соотношение ([Мо]=(1÷1,35)[Ti]) концентраций молибдена и титана при образовании объемной термически устойчивой системы наноразмерных карбидных выделений, контролирующих комплекс свойств стали. Высокий уровень свойств достигается за счет формирования в ферритной матрице объемной системы наноразмерных комплексных карбидных (Ti,Mo)C выделений, а также механизма упрочнения, связанного с измельчением зерна.

Примеры осуществления изобретения

Для подтверждения заявленного технического результата было исследовано 6 составов стали основного слоя, из которых изготовили образцы для исследования химического состава и механических свойств.

Для обоснования соотношения концентраций молибдена и титана проведено исследование закономерностей изменения термодинамических условий стабильности комплексных карбидных фаз в системе Ti-Mo-C на установке «Экспериментальный комплекс для физико-химического исследования материалов и высокотемпературных процессов методом молекулярных пучков».

Сталь выплавляли в вакуумной индукционной печи. Горячую прокатку заготовок осуществляли на лабораторном прокатном стане ДУО 300. Прокатку производили за 6-10 проходов. Прокатанные полосы быстро охлаждали до температуры смотки, затем помещали в печь, нагретую до этой температуры, и охлаждали до комнатной температуры с печью. Таким образом, имитируя охлаждение смотанной в рулон полосы. Из полученных образцов проката отбирали пробы для проведения анализа микроструктуры и испытания механических свойств. Результаты исследований представлены в таблицах 1 и 2.

Как следует из данных таблиц 1 и 2, все полученные экспериментальные образцы стали основного слоя разного состава характеризуются высоким комплексом показателей прочности, пластичности, хладостойкости и свариваемости, что свидетельствует о достижении заявленного технического результата

Плакированная высокопрочная коррозионно-стойкая сталь, состоящая из плакирующего слоя, выполненного из коррозионно-стойкой аустенитной стали и основного слоя, выполненного из низкоуглеродистой высокопрочной микролегированной стали, содержащей углерод, кремний, марганец, молибден, алюминий, хром, фосфор, серу, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что сталь основного слоя дополнительно содержит титан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

С 0,04-0,07
Si 0,10-0,50
Mn 0,5-2,0
Al 0,015-0,09
Мо 0,10-0,27
Ti 0,10-0,20
Cr ≤0,5
Р ≤0,03
S ≤0,005

железо и неизбежные примеси, в том числе азот с содержанием ≤0,01 мас.%, - остальное, при этом содержание молибдена и титана в стали основного слоя связано зависимостью [Mo]=(1÷1,35)[Ti], способствующей образованию объемной системы наноразмерных выделений карбидов комплексного состава (Ti,Мо)С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению электросварных труб из высокоуглеродистой стали. Способ изготовления трубы из высокоуглеродистой стали включает получение трубы из высокоуглеродистой стали в качестве исходной трубы из стали, содержащей, мас.%: от 0,25 до 0,60 углерода, от 0,01 до 2,0 кремния, от 0,2 до 3,0 марганца, от 0,001 до 0,1 алюминия, от 0,001 до 0,05 фосфора, от 0,0001 до 0,02 серы, от 0,0010 до 0,0100 азота, от 0,0003 до 0,0050 бора, от 0,0001 до 0,0050 кальция, железо и случайные примеси - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали, используемой для изготовления ударопоглощающих элементов автомобиля. Сталь имеет химический состав, мас.%: C: больше чем 0,05 и до 0,2, Mn: от 1 до 3, Si: больше чем 0,5 и до 1,8, Al: от 0,01 до 0,5, N: от 0,001 до 0,015, Ti или суммарное содержание ванадия и титана: больше чем 0,1 и до 0,25, Cr: от 0 до 0,25, Mo: от 0 до 0,35, остальное железо и примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному материалу, используемому для изготовления ударопоглощающих элементов. Материал содержит, в мас.%: C больше чем 0,05 до 0,18, Mn 1-3, Si больше чем 0,5 до 1,8, Al 0,01-0,5, N 0,001-0,015, одно или оба из V и Ti: в сумме 0,01-0,3, Cr 0-0,25, Mo 0-0,35, остальное - Fe и примеси.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении толстых листов из низколегированных трубных сталей.

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.

Изобретение относится к области металлургии. Для получения проката толщиной до 21,0 мм класса прочности с гарантированным пределом прочности от 510 до 550 МПа для объектов ответственного назначения с повышенными показателями по коррозионной стойкости в водородных и сероводородных средах, сопротивляемости хрупкому разрушению при отрицательной температуре используют непрервынолитую заготовку толщиной не более 250 мм из стали, содержащей, мас.%: 0,04-0,070 С, 0,20-0,30 Si, 0,90-1,10 Мn, 0,20-0,30 Сr, Ni≤0,25, Сu≤0,25%, Мо≤0,35, 0,004-0,009 Ti, V≤0,06, 0,02-0,035 Nb, N≤0,007, 0,02-0,04 Al, S≤0,001, P≤0,010, Fe и примеси - остальное, при этом суммарное содержание Cr+Ni+Cu не превышает 0,70%, углеродный эквивалент Сэ≤0,40%, параметр стойкости против растрескивания при сварке Рcm≤0,21%, аустенизацию непрерывнолитой заготовки производят до температуре 1190-1230°С.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению соединительного элемента, используемого в подъемных, крепежных, зажимных и/или связывающих средствах, выполненному из закаливаемой стали.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сталей с бейнитной прокаливаемостью, используемых в различных отраслях машиностроения для изготовления изделий сечением до 1000 мм.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу низкохромистой инструментальной стали, предназначенной для работы при высоких температурах. Сталь содержит, мас.%: C 0,08-0,40, N 0,015-0,30, C+N 0,30-0,50, Cr 1-4, Mo 1,0-3, V 0,8-1,3, Mn 0,5-2, Si 0,1-0,5, факультативно Ni <3, Co ≤5, B <0,01, остальное - Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочному, горячегальванизированному холоднокатаному стальному листу, используемому в автомобильной промышленности.
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления спеченных металлообрабатывающих инструментов. Инструменты изготовлены из порошковой карбидостали, содержащей углерод, титан, молибден, вольфрам, ванадий, хром, стеарат цинка и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,3-0,5, титан 1,0-2,0, молибден 3,0-5,0, вольфрам 2,5-4,0, ванадий 3,0-4,0, хром 8,0-10,0, стеарат цинка 0,1-0,3, железо остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали, используемой для изготовления ударопоглощающих элементов автомобиля. Сталь имеет химический состав, мас.%: C: больше чем 0,05 и до 0,2, Mn: от 1 до 3, Si: больше чем 0,5 и до 1,8, Al: от 0,01 до 0,5, N: от 0,001 до 0,015, Ti или суммарное содержание ванадия и титана: больше чем 0,1 и до 0,25, Cr: от 0 до 0,25, Mo: от 0 до 0,35, остальное железо и примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному материалу, используемому для изготовления ударопоглощающих элементов. Материал содержит, в мас.%: C больше чем 0,05 до 0,18, Mn 1-3, Si больше чем 0,5 до 1,8, Al 0,01-0,5, N 0,001-0,015, одно или оба из V и Ti: в сумме 0,01-0,3, Cr 0-0,25, Mo 0-0,35, остальное - Fe и примеси.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к ферритным нержавеющим сталям, обладающим высокой коррозионной стойкостью, и может быть использовано в устройствах для отвода выхлопных газов и элементах селективного каталитического восстановления транспортных средств.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению соединительного элемента, используемого в подъемных, крепежных, зажимных и/или связывающих средствах, выполненному из закаливаемой стали.

Изобретение относится к области металлургии, а именно стойкой к истиранию толстолистовой стали, используемой в строительстве, станкостроении, кораблестроении, для производства труб.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению хорошо обрабатываемой графитизированной стали, используемой для изготовления деталей различного сечения, используемых в узлах трения скольжения при значительных удельных нагрузках и повышенного износа.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа из нержавеющей стали для разделителя топливного элемента. Лист выполнен из стали, содержащей, в мас.% С: 0,03 или меньше, Si: 1,0 или меньше, Mn: 1,0 или меньше, S: 0,01 или меньше, Р: 0,05 или меньше, Al: 0,20 или меньше, N: 0,03 или меньше, Cr: от 20 до 40, по меньшей мере, один из металлов, выбранный из Nb, Ti и Zr, в сумме: 1,0 или меньше, Fe и неизбежные примеси остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа нержавеющей стали для сепаратора топливного элемента. Сталь имеет состав, мас.%: С: 0,01% или менее, Si: 1,0% или менее, Mn: 1,0% или менее, S: 0,01% или менее, Р: 0,05% или менее, Al: 0,20% или менее, N: 0,02% или менее, Cr: от 20 до 40%, Мо: 4,0% или менее и по крайней мере один элемент, выбранный из Nb, Ti и Zr: от 0,05 до 0,60% в сумме, и Fe и неизбежные примеси остальное.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к производству конструкционных сталей нормальной прочности улучшенной свариваемости для применения в строительстве, машиностроении и др.

Изобретение относится к высокопрочным стальным листам, изготовленным методом гальванизацией погружением. Стальной лист включает образованный гальванизацией погружением слой, сформированный на поверхности базового стального листа.
Наверх