Способ получения листов из хладостойкой высокопрочной аустенитной стали

Изобретение относится к области металлургии и может быть применено для изготовления элементов конструкций различного назначения, включая объекты инфраструктуры, транспорт и судостроение, рассчитанные для применения в условиях Крайнего Севера. Для повышения показателя ударной вязкости при криогенных температурах получают слиток методом электрошлакового переплава из стали, содержащей в мас.%: С 0,025, Cr 22, Ni 10,2, N 0,36, Mn 6,2, Si 0,34, Mo 1,9, сера 0,003, P 0,005, Fe-остальное, разрезают его на заготовки, проводят гомогенизационный отжиг заготовки в печи при температуре 1100°С в течение 1 часа и охлаждение в воде, заготовку подвергают горячей прокатке при температуре 1100°С с суммарной истинной степенью деформации 70% и охлаждают в воде, затем окончательной прокатке в лист толщиной 3-10 мм при температурах 950-1075°С со степенью деформации 70% с охлаждением в воде. 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к обработке металлов давлением, а именно к технологии получения полуфабрикатов из сталей аустенитного класса, и может быть применено для изготовления элементов конструкций различного назначения, включая объекты инфраструктуры, транспорт и судостроение, рассчитанные для применения в условиях Крайнего Севера.

Известен способ получения толстолистового проката из аустенитной немагнитной стали (RU № 2366728, публ. 10.09.2009). Способ включает нагрев слябов из аустенитной немагнитной стали до температуры 850-1240°С, отвечающей области стабильного аустенита, изотермическую выдержку при этой температуре в течение не менее 3 часов, последующую высокотемпературную пластическую деформацию в валках прокатного стана в указанной области температур, затем прокат нагревают до температуры 1150±20°С, проводят повторную изотермическую выдержку в течение не менее 3 часов, охлаждают до температуры 600±50°С, осуществляют дополнительную пластическую деформацию со степенью 15-20% при этой температуре и охлаждают на воздухе. Техническим результатом изобретения является повышение предела текучести и ударной вязкости проката из аустенитных немагнитных сталей.

Недостатком данного способа получения толстолистового проката из аустенитной немагнитной стали являются низкие значения механических свойств, а именно, ударная вязкость при комнатной температуре KCV 121 Дж/см2. Также при дополнительной пластической деформации при 600±50°С до степени 15-20% возможна потеря коррозионной стойкости, связанная с выделением карбидов Cr23C6 и, как следствие, обледенением приграничных зон Cr.

Известен способ производства листового проката (RU 2265067, опубл. 27.11.2005), который включает выплавку стали определенного химического состава, разливку металла в непрерывнолитые заготовки, нагрев слябов под прокатку, предварительную деформацию с суммарным обжатием 35-60% при температуре 900-800°С, подстуживание, окончательную деформацию с суммарным обжатием 65-75% при температуре 830-750° С, охлаждение в установке контролируемого охлаждения (УКО) до температуры 500-260° С, замедленное охлаждение в кессоне до температуры не выше 150°С. Технический результат может быть достигнут также вторым способом, заключающимся в получении заготовок из стали определенного химического состава, их аустенитизации, прокатке при температуре 950-800° C с последующим ступенчатым охлаждением листового проката до температуры окружающей среды, нагреве до 920-940°С, выдержке, ускоренном охлаждении и повторном нагреве до температуры 640-670°С, выдержке и охлаждении на воздухе.

Недостатком данного способа получения листового проката являются низкие значения прочностных свойств: предел прочности при комнатной температуре составляет 415-450 МПа, ударная вязкость KCV-60  202-269 Дж. Также данный способ получения имеет излишнюю детализацию операций, при которых затруднен контроль технологии.

Прототипом предлагаемого изобретения является (RU 2584315, опубл. 20.05.2016) способ термодеформационной обработки конструкционной криогенной аустенитной высокопрочной коррозионностойкой, в том числе в биоактивных средах, варимой стали, заключается в следующем: сталь заявленного состава была выплавлена в вакуумной индукционной печи вместимостью 50 кг по жидкому металлу с использованием особенностей технологии выплавки азотсодержащих коррозионностойких сталей. Использовали чистые шихтовые материалы: железо Армко, электролитический никель, металлические хром и марганец, азотированный феррохром. Полученный слиток после зачистки нагревали до температуры 1250°С и ковали в температурном интервале 1250-1100° С со степенью деформации 75%, затем поковки охлаждали на воздухе и зачищали. Далее поковки прокатывали с суммарной степенью деформации 70% (до толщины 10,5 мм) в диапазоне температур 1200-1080°С за 9 проходов (частные обжатия 20-30%) с промежуточными подогревами. После прокатки полученные заготовки охлаждали на воздухе. Заключительную прокатку проводили по схеме высокотемпературной термомеханической обработки. Металл нагревали до 1150°С и деформировали за 3 прохода с суммарной степенью деформации 70% (до толщины 3,2 мм, частные обжатия 25-30%) в диапазоне 1150-1080°С с промежуточными подогревами. Окончательное охлаждение проката проводили со скоростью 100°С/с водой.

Недостаток данного метода заключается в большом количестве операций, при этом полученные листы имеют более низкие показатели ударной вязкости при пониженных температурах.

В предлагаемом изобретении технический результат заключается в получении листов из сталей аустенитного класса толщиной 3-10 мм для изготовления элементов конструкций различного назначения, включая объекты инфраструктуры, транспорт и судостроение, рассчитанные для применения в условиях Крайнего Севера.

Способ получения листов из хладостойкой высокопрочной стали аустенитного класса включает получение заготовки методом электрошлакового переплава, с последующим гомогенизационным отжигом слитков хладостойкой аустенитной стали, в печи при температуре 1100°С в течение 1 часа, охлаждение в воду. Далее слиток подвергается горячей прокатке при температуре 1100°С с суммарной истинной степенью деформации 70%, охлаждение в воду. После этого сталь подвергается прокатке в лист при температурах 950-1075°С до степени деформации 70% с охлаждением в воду.

Преимуществом получения заготовок методом электрошлакового переплава является высокое качество слитка, отсутствие усадочной раковины, однородность структуры и химического состава, высокий выход годного продукта из исходного жидкого металла до готовой продукции, возможность регулируемого снижения содержания нежелательных элементов, улучшение свариваемости. В результате время гомогенизационного отжига можно сократить до 1 часа. Далее проводится горячая прокатка при температуре 1100°С с суммарной степенью деформации не менее 70%, которая позволяет совместить в ранее предложенных методах горячую ковку и прокатку. Заключительную прокатку проводят при температурах 950-1075°С до степени деформации 70%, охлаждение в воду. Таким образом, данная обработка позволяет сократить число операций, при этом, полученный лист обладает полностью аустенитной структурой с требуемым комплексом свойств.

Полученный лист обладает следующими характеристиками:

- Предел прочности при комнатной температуре не менее 820 МПа;

- Предел прочности при пониженных температурах (-100°С) не менее 1150 МПа;

- Ударная вязкость при криогенной температуре КСU-196°С не менее 100 Дж/см2.

Примеры осуществления:

В качестве материала исследования была взята сталь химического состава 0,025%C – 22%Cr – 10,2%Ni – 0,36%N – 6,2%Mn – 0,34%Si – 1,9%Mo – 0,003%S – 0,005%P – Fe баланс (мас. %).

Пример 1. После электрошлакового переплава слиток массой 32 кг был разрезан на заготовки размером 60 мм × 120 мм × 150 мм. Заготовки подвергались гомогенизационному отжигу при температуре 1100°С в течение 1 часа, после чего охлаждались в воде. Затем данные заготовки подвергались горячей прокатке при температуре 1100°С с суммарной степенью деформации 70%, охлаждение в воду. Заключительную прокатку проводили при температуре 1075°С до деформации 70% охлаждение в воду.

Пример 2. После электрошлакового переплава слиток массой 32 кг был разрезан на заготовки размером 60 мм × 120 мм × 150 мм. Заготовки подвергались гомогенизационному отжигу при температуре 1100°С в течение 1 часа, после чего охлаждались в воду. Затем данные заготовки подвергались горячей прокатке при температуре 1100°С с суммарной степенью деформации 70%, охлаждение в воду. Заключительную прокатку проводили при температуре 1000°С до деформации 70% охлаждение в воду.

Пример 3. После электрошлакового переплава слиток массой 32 кг был разрезан на заготовки размером 60 мм × 120 мм × 150 мм. Заготовки подвергались гомогенизационному отжигу при температуре 1100°С в течение 1 часа, после чего охлаждались в воду. Затем данные заготовки подвергались горячей прокатке при температуре 1100°С с суммарной степенью деформации 70%, охлаждение в воду. Заключительную прокатку проводили при температуре 950°С до деформации 70% охлаждение в воду.

Таким образом, решена задача по разработке нового способа получения листов из хладостойкой высокопрочной стали аустенитного класса для применения в конструкции в экстремальных условиях при пониженных температурах. Предложенный способ получения листов из хладостойкой высокопрочной стали аустенитного класса имеет повышенные показатели ударной вязкости при криогенных температурах. Механические свойства полученного листа по сравнению с прототипом представлены в таблице 1 (Фиг.1).

1. Способ изготовления листов толщиной 3-10 мм из хладостойкой высокопрочной аустенитной стали, включающий получение заготовки из стали, содержащей в мас.%: углерод 0,025, хром 22, никель 10,2, азот 0,36, марганец 6,2, кремний 0,34, молибден 1,9, cера 003, фосфор 0,005, железо - остальное, горячую прокатку заготовки при температуре 1100°С с суммарной истинной степенью деформации 70%, окончательную прокатку в лист до истинной степени деформации 70%, охлаждение в воде, отличающийся тем, что перед горячей прокаткой осуществляют гомогенизационный отжиг заготовки в печи при температуре 1100°С в течение 1 часа с охлаждением в воде, а окончательную прокатку в лист проводят при температурах 950-1075°С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заготовку получают из слитка, изготовленного методом электрошлакового переплава.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству высокопрочного листового проката из инструментальной стали для высокоточного машиностроительного оборудования.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения свариваемости и повышенной работы удара при низких температурах стальной лист толщиной до 50 мм содержит, мас.

Изобретение относится к области черной металлургии. Для получения изделий сложной формы и обеспечения высоких показателей временного сопротивления, предела текучести, хладостойкости, коррозионной стойкости, высокой пластичности и свариваемости отожженный холоднокатаный стальной лист нагревают до температуры 890-950°C со скоростью не менее 6°C/с, выдерживают при упомянутой температуре в течение 4-5 минут, затем подвергают горячей штамповке и охлаждают в штампе со скоростью 30-80°C/с для получения изделия, имеющего временное сопротивление до 2200 Н/мм2.

Изобретение относится к области черной металлургии. Для изготовления изделий сложной формы разной категорией прочности с высокими показателями временного сопротивления, предела текучести, хладостойкости, коррозионной стойкости, высокой пластичности и свариваемости горячекатаный стальной лист нагревают до 900-960°C со скоростью не более 7°C/с, выдерживают в течение 4-5 мин, штампуют и охлаждают в штампе со скоростью 30-80°C/с для получения горячештампованого изделия, имеющего временное сопротивление до 2200 Н/мм2, при этом стальной лист получают из борсодержащей стали, легированной Si-Mn-Cr и микролегированной Ti-Nb-V или построенной по принципу низкоуглеродистой мартенситной стали, легированной Si-Mn-Cr-Ni и микролегированной Mo-Ti-Nb-V.

Изобретение относится к области черной металлургии. Для повышения прочности, ударной вязкости и относительного сужения в направлении толщины проката при низких температурах получают горячекатаный прокат толщиной 8-50 мм с повышенным уровнем хладостойкости, выплавляют сталь, содержащую, мас.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к износоустойчивой толстолистовой стали. Сталь имеет химическую композицию, содержащую, мас.%: С: от 0,10 до менее 0,20, Si: от 0,05 до 0,5, Mn: от 0,5 до 1,5, Cr: от 0,05 до 1,20, Nb: от 0,01 до 0,08, В: от 0,0005 до 0,003, Al: от 0,01 до 0,08, N: от 0,0005 до 0,008, Р: не более 0,05, S: не более 0,005, О: не более 0,008, остальное Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к толстому листу из износостойкой стали. Сталь содержит, мас.%: С: от 0,20 до 0,30, Si: 0,05 до 0,5, Mn: от 0,5 до 1,5, Cr: от 0,05 до 1,20, Nb: от 0,01 до 0,08, В: от 0,0005 до 0,003, Al: от 0,01 до 0,08, N: от 0,0005 до 0,008, Р: не более 0,05, S: не более 0,005 и О: не более 0,008, остальное Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к горячештампованной стали, используемой в автомобилестроении. Сталь содержит, мас.%: С: от 0,030 до 0,150, Si: от 0,010 до 1,00, Mn: от 0,50 до менее 1,50, Р: от 0,001 до 0,060, S: от 0,001 до 0,010, N: от 0,0005 до 0,0100, Al: от 0,010 до 0,050 и необязательно один или несколько из следующих элементов: В: от 0,0005 до 0,0020, Мо: от 0,01 до 0,50, Cr: от 0,01 до 0,50, V: от 0,001 до 0,100, Ti: от 0,001 до 0,100, Nb: от 0,001 до 0,050, Ni: от 0,01 до 1,00, Cu: от 0,01 до 1,00, Са: от 0,0005 до 0,0050 и РЗМ: от 0,0005 до 0,0050, остальное - Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению горячекатаной полосы из высокопрочной коррозионностойкой стали, предназначенной для применения в сооружениях и конструкциях различного назначения в Арктике и Антарктике.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочной многофазной стали с минимальным пределом прочности на растяжение 580 МПа, преимущественно с двухфазной структурой, для изготовления холодно- или горячекатаной стальной полосы толщиной 0,50-4,00 мм с улучшенными формовочными свойствами, применяемой, в частности, для автомобилестроения с применением легковесных конструкций.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению полосы из магнитомягкого сплава. Способ изготовления полосы из магнитомягкого сплава толщиной менее 0,6 мм, пригодной для механической резки, включает холодную прокатку полосы, полученной горячей прокаткой полуфабриката, затем полосу подвергают непрерывному отжигу пропусканием через печь непрерывного действия при температуре в пределах от температуры перехода упорядочения/разупорядочения сплава до температуры начала ферритно-аустенитного превращения сплава, причем скорость движения полосы устанавливают таким образом, чтобы время выдержки полосы в печи непрерывного действия при температуре отжига составляло меньше 10 минут.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к износоустойчивой толстолистовой стали. Сталь имеет химическую композицию, содержащую, мас.%: С: от 0,10 до менее 0,20, Si: от 0,05 до 0,5, Mn: от 0,5 до 1,5, Cr: от 0,05 до 1,20, Nb: от 0,01 до 0,08, В: от 0,0005 до 0,003, Al: от 0,01 до 0,08, N: от 0,0005 до 0,008, Р: не более 0,05, S: не более 0,005, О: не более 0,008, остальное Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к толстому листу из износостойкой стали. Сталь содержит, мас.%: С: от 0,20 до 0,30, Si: 0,05 до 0,5, Mn: от 0,5 до 1,5, Cr: от 0,05 до 1,20, Nb: от 0,01 до 0,08, В: от 0,0005 до 0,003, Al: от 0,01 до 0,08, N: от 0,0005 до 0,008, Р: не более 0,05, S: не более 0,005 и О: не более 0,008, остальное Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления деталей, работающих при высоких температурах. Для повышения сопротивления ползучести и увеличения длительной прочности при 900-1100°C за счет повышения сопротивления зернограничному проскальзыванию сплав на основе хрома содержит, мас.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке аустенитных высокомарганцевых сталей с TWIP-эффектом, и может быть применено в автомобилестроении для производства несущих конструкций автомобиля.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству горячекатаной стали, предназначенной для применения в сооружениях и конструкциях различного назначения в Арктике и Антарктике.

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению чугунной дроби. Стальную стружку смешивают с графитом, смесь размещают в отверстиях фильеры и нагревают в печи до температуры 1150-1200°С, обеспечивают науглероживание стали с превращением ее в чугун, расплавляют чугун, а затем проводят охлаждение его в воде с получением дроби.

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к обработке металлов давлением, а именно к технологии получения высокопрочного проката аустенитной нержавеющей стали с нанокристаллической структурой, который может быть использован в качестве конструкционного материала.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам обработки железоникелевого сплава. Заявлен способ обработки инварного сплава на основе системы железо-никель.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано, в частности, для изготовления изделий и конструкций для химической промышленности, в энергетике и т.д.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листов из высокомарганцевой стали, используемых в областях, требующих хорошей способности к холодной формовке, в частности в автомобилестроении. Для повышения пластичности на уровне 30% и прочности стали осуществляют термическую обработку заготовки из высокомарганцевой стали путем её нагрева до 1050-1300°С, выдержки в течение одного часа и охлаждения, горячую прокатку заготовки в диапазоне от 1000 до 1300°С с обжатием 30-90%, а затем дополнительно проводят теплую прокатку при температуре 500-700° с обжатием 40-70%. Изобретение позволяет получать детали сложной формы без использования составных и сварных конструкций, например, изготавливать сложные детали конструкций кузова автомобиля. 1 табл., 2 ил., 2 пр.

Изобретение относится к области металлургии и может быть применено для изготовления элементов конструкций различного назначения, включая объекты инфраструктуры, транспорт и судостроение, рассчитанные для применения в условиях Крайнего Севера. Для повышения показателя ударной вязкости при криогенных температурах получают слиток методом электрошлакового переплава из стали, содержащей в мас.: С 0,025, Cr 22, Ni 10,2, N 0,36, Mn 6,2, Si 0,34, Mo 1,9, сера 0,003, P 0,005, Fe-остальное, разрезают его на заготовки, проводят гомогенизационный отжиг заготовки в печи при температуре 1100°С в течение 1 часа и охлаждение в воде, заготовку подвергают горячей прокатке при температуре 1100°С с суммарной истинной степенью деформации 70 и охлаждают в воде, затем окончательной прокатке в лист толщиной 3-10 мм при температурах 950-1075°С со степенью деформации 70 с охлаждением в воде. 1 табл., 3 пр.

Наверх