Сплав на основе железа

Изобретение относится к области металлургии, а именно к атмосферостойкой стали, используемой для изготовления высокопрочных болтов, гаек и шайб. Сталь содержит углерод, марганец, фосфор, серу, кремний, хром, никель, медь, молибден, ванадий, титан и железо при следующем соотношении, мас.%: углерод от более 0,3 до 0,42, марганец 0,4-1,4, фосфор не более 0,02, сера не более 0,02, кремний 0,15-0,37, хром 0,3-1,0, никель 0,2-0,8, медь 0,2-0,6, молибден 0,15-0,25, ванадий 0,1-0,18, титан не более 0,05, железо остальное. Повышается стойкость к замедленному хрупкому разрушению и к коррозионному растрескиванию. 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе железа с углеродом и легирующими элементами, обеспечивающим заданные химический состав, механические свойства и атмосферостойкость проката, атмосферостойким сталям, применяемым в высокопрочных болтах, гайках и шайбах.

В настоящее время для изготовления высокопрочных болтов, гаек и шайб используют среднеуглеродистые стали типа 40Х, которые после термической обработки (закалки и отпуска) приобретают требуемые прочностные свойства, пластичность, ударную вязкость, а также другие служебные свойства согласно ГОСТ Р 52643-2006. Эти стали типа 40Х не относятся к атмосферостойким, что приводит к необходимости периодически окрашивать болтовые соединения в эксплуатации.

Известна атмосферостойкая низколегированная сталь по стандарту США ASTM А 325-00, тип 3 (таблица 2, композиции А-F), используемая для изготовления высокопрочных болтов, гаек и шайб. Однако некоторые основные свойства этой стали не обеспечивают в полной мере создание необходимой защитной оксидно-гидроксидной пленки, тормозящей атмосферную коррозию, в условиях эксплуатации конструкций на территории Российской Федерации.

Задачей настоящего изобретения является повышение атмосферостойкости и оптимизация состава низколегированного сплава на основе железа и придание ему более высокой стойкости к замедленному хрупкому разрушению и к коррозионному растрескиванию.

Указанный технический результат достигается за счет легирования стали химическими элементами (хром, марганец, никель, молибден, медь, ванадий и титан), способствующими образованию на поверхности стали плотной защитной пленки оксидов и гидроксидов, снижающих скорость коррозии практически до нуля.

Поставленная задача решается с помощью получения атмосферостойкой стали, содержащей компоненты, мас. %: углерод - от более 0,30 до 0,42, марганец - 0,40-1,40, фосфор - не более 0,020, сера - не более 0,020, кремний - 0,15-0,37, хром - 0,30-1,0, никель - 0,20-0,80, медь - 0,20-0,60, молибден - 0,15-0,25, ванадий - 0,10-0,18, титан - не более 0,05, железо - остальное до 100%.

Ниже приведена сравнительная таблица предельных значений содержания элементов в атмосферостойкой стали по стандарту США ASTM А 325-00 и заявляемой атмосферостойкой стали.

Существенными отличительными признаками заявляемого химического состава атмосферостойкой стали от известных составов являются:

- снижение содержания вредных примесей - фосфора и серы, что повышает качество и технологичность заявляемой стали при горячей обработке давлением (прокатка, ковка);

- увеличенное содержание молибдена (0,15-0,25%) и ванадия (0,10-0,18), что приводит к улучшению механических свойств и к повышению стойкости стали к атмосферной коррозии.

На одном из мостостроительных заводов были произведены сравнительные испытания высокопрочных болтов, изготовленных из стали 40Х (ГОСТ Р52643-2006) и предлагаемого атмосферостойкого сплава.

В результате испытаний высокопрочных болтов, гаек и шайб из предлагаемого атмосферостойкого сплава было выявлено, что они по уровню прочностных свойств, ударной вязкости и коэффициенту закручивания соответствуют классам прочности соответственно 10.9 и 10 по ГОСТ Р 52643-2006.

Испытание на замедленное хрупкое разрушение были произведены на разрывных образцах, изготовленных из высокопрочных болтов стали 40Х (стандартные высокопрочные болты серийного производства) и из предлагаемого атмосферостойкого сплава. Насыщение стали образцов водородом производили в специальной электрохимической ячейке.

Испытания показали, что образцы высокопрочных болтов из предлагаемого атмосферостойкого сплава при равных напряжениях от растягивающей нагрузки в 0,2 от расчетной в растворе H2SO4 имели более длительное (на 5-30%) время до разрушения, что свидетельствует о более высокой стойкости предлагаемого атмосферостойкого сплава к замедленному хрупкому разрушению.

По коррозионному растрескиванию предлагаемый атмосферостойкий сплав почти в 2 раза превосходит нормативный предел.

Ожидаемый технико-экономический эффект от использования предлагаемого сплава выразится в увеличении надежности и срока службы изготовленных из него высокопрочных болтов, гаек и шайб и уменьшении расходов при их эксплуатации в мостовых сооружениях.

Источники информации

1. Сталь 40Х, ГОСТ Р 52643-2006.

2. Стандарт США « Standard Specification for structural bolts, steel, heat treated…» ASTM A 325-00, type 3 bolts, elements A-F.

Атмосферостойкая сталь, содержащая углерод, марганец, фосфор, серу, кремний, хром, никель, медь, молибден, ванадий, титан и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Углерод от более 0,3 до 0,42
марганец 0,4-1,4
фосфор не более 0,02
сера не более 0,02
кремний 0,15-0,37
хром 0,3-1,0
никель 0,2-0,8
медь 0,2-0,6
молибден 0,15-0,25
ванадий 0,1-0,18
титан не более 0,05
железо остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к малокремнистой стали для изготовления горячекатаных листов обшивок судов. Cталь содержит углерод, марганец, кремний, серу, фосфор, хром, никель, медь, азот, алюминий, титан, ниобий, ванадий и железо при следующем соотношении, мас.%: углерод не более 0,18, марганец 0,9-1,6, кремний ≤ 0,02, сера 0,001-0,02, фосфор 0,005-0,02, хром не более 0,20, никель не более 0,40, медь не более 0,35, азот ≤ 0,006, алюминий 0,01-0,08, титан 0,001-0,1, ниобий 0,01-0,08, ванадий 0,05-0,2, железо остальное.

Изобретение относится к области сварки, а именно к сварочной проволоке, предназначенной для использования при сварке вместе частей деталей, состоящих из сплава Fe-36Ni.

Изобретение относится к металлургии, в частности к использованию сплава для изготовления реакционных труб установок производства этилена, водорода, аммиака, сероуглерода, метанола и с рабочими режимами при температуре 600÷1200°С и давлением до 50 атм.

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам коррозионно-стойкой стали, используемой для изготовления оборудования химической, нефтяной, текстильной и других отраслей промышленности.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу стали для изготовления высокопрочных цельнокатаных колес для железнодорожного транспорта. Сталь содержит следующие компоненты, мас.%: углерод 0,73-0,77, кремний 0,30-0,50, хром не более 0,25, ванадий от более 0,1 до 0,15, сера 0,005-0,015, молибден не более 0,08, фосфор не более 0,020, медь не более 0,35, азот 0,005-0,020, никель 0,21-0,35, титан не более 0,03, ниобий не более 0,01, марганец, количество которого определяется из условия (углерод + 1/4 марганца)=0,92-0,95, алюминий, количество которого определяется соотношением алюминий/азот=l,5-2,0, остальное - железо и неизбежные примеси, в том числе водород не более 0,0002.

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения пластических характеристик проката выплавляют сталь, содержащую, мас.%: C 0,005 или менее, Si 0,02 или менее, Mn 0,20 или менее, S 0,012 или менее, P 0,012 или менее, Al 0,06 или менее, N 0,006 или менее, Ti 0,04-0,080, при этом соотношение содержания элементов определяется по формуле Fe и неизбежные примеси - остальное, которую разливают в сляб.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листовой ферритной нержавеющей стали, использующейся для производства деталей, подверженных действию высоких температур, в частности элементов выхлопных систем двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству толстолистового проката из высокопрочной низколегированной стали, предназначенного для кранового производства и легкой транспортной техники.

Настоящее изобретение относится к высокопрочной стальной полосе с высокой ударной вязкостью и к способу ее изготовления. Стальная полоса содержит, вес.%: С 0,03-0,06, Si≤0,30, Mn 1,0-1,5, Al 0,02-0,05, Ti 0,005-0,025, N≤0,006, Ca≤0,005, и более одного элемента из следующих: Cr≤0,75, Ni≤0,40, Mo≤0,30, неустранимые включения P≤0,020, S≤0,010, остальное - Fe.

Изобретение относится к высокопрочной стальной полосе, в частности к высокопрочной износостойкой стальной полосе с твердостью по Бринеллю ≥НВ 420, и к способу ее производства.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к металлу сварного шва, применяемому в сварных конструкциях. Металл сварного шва, содержащий в мас.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к стали для изготовления стальных колёс для рельсового транспорта. Сталь содержит следующие компоненты, мас.%: углерод от 0,45 до 0,60, кремний от 0,38 до 0,50, марганец от 0,80 до 1,00, ванадий не более 0,15, хром от 0,80 до 1,00, фосфор не более 0,02, сера не более 0,015, медь не более 0,3, никель не более 0,25, алюминий не более 0,04, железо – остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам высокопрочных конструкционных сталей, используемых в оборудовании для холодной обработки давлением, в конструкциях летательных аппаратов, в транспортном, горнодобывающем и дорожно-строительном машиностроении, в деталях и механизмах, длительно сопротивляющимся постоянным и знакопеременным нагрузкам в широком диапазоне температур.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к коррозионно-стойким сталям, используемым для производства бесшовных горячекатаных насосно-компрессорных и обсадных труб, работающих в условиях высокой концентрации углекислого газа и сероводорода в составе перекачиваемой углеводородной среды на месторождениях, расположенных в арктических районах.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам высокопрочных коррозионно-стойких сталей, используемых для изготовления высоконагруженных деталей и конструкций в машиностроении, судостроении, авиации и железнодорожном транспорте.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу конструкционной стали повышенной прочности и трещиностойкости, используемой для изготовления высоконагруженных бандажей колес тягового подвижного состава железных дорог.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным коррозионностойким сталям переходного класса, используемым для изготовления высоконагруженных деталей и конструкций в машиностроении и судостроении, работающих в условиях воздействия коррозионной среды.

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).

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

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к горячедеформированным насосно-компрессорным трубам и муфтам к ним, изготавливаемым из конструкционных сталей.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к плакированной коррозионностойкой листовой стали, используемой для изготовления сварных корпусов сосудов и аппаратов, технологических трубопроводов нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности. Плакированная сталь состоит из основного слоя, выполненного из низкоуглеродистой высокопрочной микролегированной стали, и плакирующего слоя, выполненного из коррозионностойкой высоколегированной аустенитно-ферритной стали, содержащей следующие компоненты, мас.%: углерод 0,02-0,06, кремний 0,55-0,85, марганец 1,0-1,8, хром 21,5-23,5, никель 5,0-9,0, молибден 2,5-3,5, азот 0,10-0,27, сера не более 0,005, фосфор не более 0,020, ванадий не более 0,06, титан не более 0,05, ниобий не более 0,05, алюминий не более 0,05, кальций не более 0,03, железо и неизбежные примеси – остальное. Прочность сцепления основного и плакирующего слоев плакированной стали составляет не менее 560 Н/мм2. Обеспечивается повышение прочности плакированной стали как слоистого материала, ее коррозионной стойкости, в частности стойкости к питтинговой коррозии в средах, содержащих хлориды, а также прочности сцепления слоев при сохранении уровня пластичности и свариваемости. 3 табл.
Наверх