Сталь с высокой износостойкостью, твёрдостью, коррозионной стойкостью и низкой теплопроводностью и применение такой стали

Изобретение относится к порошковой стали, предназначенной для деталей, в частности ножей или фильерных пластин, необходимых при производстве и вторичном использовании пластмасс. Твёрдость стали в закалённом состоянии составляет не менее 56 по шкале С твёрдости по Роквеллу. В структуре стали в сумме присутствует не менее 30 вес.% твёрдых фаз, cодержащих не менее 20 вес.% частиц TiC и 2-4,5 вес.% частиц NbC, при этом твёрдофазные частицы заключены в матрицу, состоящую из, вес.%: 9 -15 хрома, 5 - 9 молибдена, 3 - 7 никеля, 6 - 11 кобальта, 0,3 - 1,5 меди, 0,1 - 2 титана, 0,1 - 2 алюминия, остальное – железо и неизбежные примеси. Сталь обладает высокой износостойкостью, твёрдостью, хорошей коррозионной стойкостью и/или низкой теплопроводностью. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к стали для применения, при котором требуются её высокая износостойкость, большая твёрдость, хорошая коррозионная стойкость и/или низкая теплопроводность.

Приводимые ниже содержания компонентов в сплавах на основе железа соотнесены с весом, если отдельно не указано иное.

Стали с приведённым выше профилем свойств пригодны, в частности, для производства режущих инструментов, фильерных пластин, сит, форм и аналогичных элементов машин, требующихся для отрасли промышленности, перерабатывающей пластмассы.

Типичной областью применения выступают здесь машины для нового выпуска или вторичного использования пластмассовых изделий, которые требуется расплавлять для вовлечения в процесс переработки. Для производства гранулята из расплава последний продавливают через фильерную пластину, из которой он выходит в виде множества отдельных жгутов. Эти отдельные жгуты затвердевают и затем предназначенными для этого, расположенными вблизи фильерной пластины ножами измельчаются на отдельные гранулы.

В целях ускорения процесса затвердевания выдавливание расплава пластмассы через фильерную пластину и измельчение могут проводиться под водой. Такой способ известен в промышленности пластмасс как «подводная грануляция».

Как ножи для измельчения пластмасс, так и фильерные пластины для формования измельчаемых ножами жгутов должны обладать вследствие наличия коррозионной среды, в которой они применяются, хорошей коррозионной стойкостью, при этом они подвергаются большому абразивному износу. Именно для применения фильерной пластины теплопроводность стали, из которой эта пластина выполнена, должна быть одновременно низкой с тем, чтобы от контактирующего с фильерной пластиной расплава пластмассы не отводилось слишком большое количество тепла и не происходило преждевременного затвердевания расплава, способного привести к забивке отверстий пластины. Это требование актуально особенно в том случае, когда речь идёт о фильерной пластины, представляющей собой так называемую «микрофильерную пластину» с диметром отверстий менее 1 мм.

Предусмотренная для этих целей сталь известна под номером материала 1.2379 (обозначение: D2 согласно AISI (American Iron and Steel Institute)). В ней содержатся наряду с железом и неизбежными примесями (в вес.%): 1,55% С, 12,00% Cr, 0,80% Mo и 0,90% V.

Другая, также широко применяемая в сфере вторичного использования пластмасс сталь стандартизирована под номером материала 1.3343 (обозначение: М2 согласно AISI). В ней содержится наряду с железом и неизбежными примесями (в вес.%): 0.85 – 0,9% C, 0,25% Mn, 4,1% Cr, 5,0% Mo, 1,9% V и 6,4% W.

Максимальным требованиям в отношении износостойкости должна удовлетворять стандартизированная под номером материал 1.4110 (обозначение: 440А согласно AISI) мартенситная сталь, в которой содержится наряду с железом и неизбежными примесями (в вес.%): 0,6 – 0,75% C, не более 1% Mn, не более 1% Si, не более 0,04% P, не более 0,03% S, 16 – 18% Cr и не более 0,75% Мо. После соответствующей термообработки такая сталь приобретает твёрдость не менее 60 по шкале С твёрдости по Роквеллу.

Известная под торговой маркой «Ferro-Titanit Nikro 128» сталь, специально созданная для производства компонентов, используемых при обработке абразивных видов пластмассы, содержит в себе наряду с железом и неизбежными примесями (в вес.%): 13,5% Cr, 9% Co, 4% Ni и 5% Mo. Доля карбида титана в структуре стали такого состава составляет 30 вес.%, что соответствует объёмной доле TiC , равной около 40 об.%.

Известная, полученная методом порошковой металлургии сталь приобретает после отжига в течение 2 – 4 часов в вакууме при 850°С и последующей закалки в атмосфере азота при давлении 1 – 4,5 бара твёрдость около 53 по таблице твёрдости С по Роквеллу, которая может быть увеличена последующей обработкой на старение, при которой она выдерживается в течение шести – восьми часов при 480°С, до максимальной величины около 62 по шкале С твёрдости по Роквеллу. Обычно из этой стали изготавливаются фильерные пластины, грануляционные ножи, форсунки, а также шнеки, кольца и другие прессовые инструменты для обработки абразивных видов пластмассы, компоненты для наносов, разливочные головки и дисковые ножи, требующиеся для консервно-фасовочных машин (см. таблицу параметров «Ferro-Titanit Nikro 128», приведённую в брошюре «Ferro-Titanit – die Härte aus Krefeld», 06/2001, опубликованной фирмой «Deutsche Edelastahlwerke GmbH»).

В своей диссертации «Новые композитные материалы с металлической матрицей (ММС) для увеличения срока службы подвергнутых износу инструментов в промышленности обработки полимеров», защита диссертации в университете г. Бохум, 2011 г., опубликована собственным издательством кафедры «Техника материалов», Рурский университет, г. Бохум. ISBN 978-3-943063-08-0, Хорст Хилл предложил сталь, содержащую (в вес.%): 13,5% Cr, 1,0% Mo, 9,0% Ni, 5,5% Co, 1,0% Cu, 2,0% Ti и 1,25% Al, остальное – железо и неизбежные примеси. Доля TiC в структуре этой стали также составляет 30 вес.%. Однако дополнительно в структуре присутствует 5 вес.% NbC в качестве твёрдой фазы.

Сталь такого состава, выплавленная в лабораторном масштабе, позволяет надеяться на многообещающий потенциал. Правда её бесперебойное промышленное производство оказалось проблематичным.

На таком фоне задача изобретения заключалась в создании стали, производимой в промышленном масштабе с применением традиционных способов и характеризующейся оптимальным профилем своих свойств. Также следует упомянуть возможность практического применения такой стали.

В отношении стали названная задача решена за счёт того, что эта сталь согласно изобретению обладает приведёнными в пункте 1 формулы изобретения признаками.

Оптимальные варианты выполнения изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения и поясняются ниже отдельно в виде общего замысла изобретения.

Благодаря изобретению получена сталь для применения, требующего от неё высокую износостойкость, большую твёрдость, хорошую коррозионную стойкость и/или низкую теплопроводность.

Сталь согласно изобретению достигает в закалённом состоянии твёрдость не менее 56 по шкале С твёрдости по Роквеллу и в своей структуре содержит в сумме не менее 30 вес.% твёрдых фаз, состоящих помимо частиц TiC также из частиц карбида, оксида и нитрида. При этом в стали согласно изобретению содержание частиц TiC составляет не менее 20 вес.%.

Согласно изобретению твёрдые фазы заключены в матрицу, состоящую из (в вес.%):

9,0 - 15,0% Cr,

5,0 - 9,0% Mo,

3,0 – 7,0% Ni,

6,0 – 11,0% Co,

0,3 – 1,5% Cu,

0,1 – 2,0% Ti,

0,1 – 2,0% Al,

остальное – железо и неизбежные примеси.

Компоненты стали согласно изобретение подобраны таким образом, что она соответствует самым жёстким требованиям, предъявляемым к сталям в промышленности обработки пластмасс. В соответствии с этим сталь согласно изобретению пригодна, в частности, для изготовления компонентов для получаемых вновь или вторично используемых пластмассовых изделий. Например, из стали согласно изобретению могут изготавливаться фильерные пластины для грануляции приготовленных из абразивных видов пластмассы расплавов, в частности, микрофильерные пластины, которые проявляют оптимальные эксплуатационные свойства даже в том случае, когда их отверстия выполнены микромалыми для получения соответственно малых гранул. Также из стали согласно изобретению могут изготавливаться ножи для измельчения пластмассовых частей. Такие ножи, как уже пояснялось выше, требуются для производства гранулята из расплавленных пластмассовых жгутов, получаемых посредством фильерных пластин пояснённого выше типа в грануляторах.

Для обеспечения необходимого при этом профиля свойств сталь согласно изобретению содержит в себе не менее 20 вес.% заключённого в матрицу TiC, способствующего закаливаемости стали в результате образования выделений и выбираемого одновременно таким образом, чтобы достигалась низкая теплопроводность, составляющая менее 35 Вт/мК независимо от состояний после термообработки.

Плотность тока пассивации стали согласно изобретению составляет менее 5 мкА/см2, замеренная в не содержащей кислород 0,5-молярной серной кислоте при скорости изменения потенциала 600 мВ/ч по отношению к электроду сравнения из каломели при 20°С. Поэтому сталь согласно изобретению при высокой твёрдости и оптимальном сопротивлении износу имеет коррозионную стойкость, сопоставимую с коррозионной стойкостью традиционных аустенитных нержавеющих сталей.

Модуль упругости сталей согласно изобретению, замеренный ультразвуком с учётом скорости распространения звука, составляет при температуре 20°С более 270 ГПа, в частности, более 300 ГПа, благодаря чему сталь согласно изобретению или изготовленные из неё компоненты соответствуют также самым высоким требованиям в отношении их прочности.

Замеренный дилатометром коэффициент теплового расширения стали согласно изобретению составляет в температурном диапазоне от 20 до 600°С, значительном для случаев применения сталей согласно изобретению, от 7 х 10-6/К до 12 х 10-6/К.

За счёт присутствия достаточного количества экстремально твёрдых, стабильных в термодинамическом отношении частиц TiC, обладающих малой плотностью при низкой теплопроводности, гарантируется в комбинации с предусмотренной согласно изобретению матрицей стали, также обладающей большой твёрдостью, максимальная износостойкость при одновременно минимальной теплопроводности. Оптимально, чтобы для этого в стали согласно изобретению содержалось не менее 20 вес.%, соответственно около 30 об.%, TiC или не менее 28 вес.% TiC, в частности, не менее 30 вес.% TiC. Однако содержание TiC не должно превышать верхней границы 45 вес.%. Таким образом может быть гарантировано, что сталь согласно изобретению может надёжно изготавливаться и обрабатываться впоследствии. Однако слишком большие содержания твёрдых фаз приводят к повышению твёрдости и износостойкости. Правда коэффициент теплового расширения снижается, что заметно усложняет изготовление композита со стальными подслоями. Кроме того повышенное содержание твёрдых фаз означает, что материал стал более хрупким и более чувствительным к растрескиванию. Одновременно при слишком большом содержании твёрдых фаз существенно снижаются механические возможности обработки. Преимущество стали согласно изобретению состоит в этом случае в том, что и она может обрабатываться обычным способом резания.

Оптимизации твёрдости и износостойкости стали согласно изобретению способствует то, что согласно изобретению дополнительно к частицам TiC в стальной матрице присутствуют дополнительные твёрдые фазы, вследствие чего объёмная доля твёрдых фаз в структуре стали составляет в целом не менее 30 вес.%. Это может достигаться за счёт отдельной добавки частиц карбида, нитрида или оксида при производстве стали. В качестве альтернативы или дополнительно могут также задаваться образующие весовые доли выделений элементы (Ni, Al, Ti) в пределах норм согласно изобретению таким образом, чтобы в ходе проведённых при выплавке стали технологических операций надёжно образовалось достаточное количество повышающих твёрдость выделений в матрице.

По сравнению со сталью, известной из приведённой выше диссертации Х. Хилла, в стали согласно изобретению содержание молибдена и кобальта заметно выше, а содержание никеля и титана заметно ниже. Кроме того варьируются задания по содержанию Cu, Al, TiC и NbC в сплаве согласно изобретению по сравнению с известной сталью. В результате задания содержания легирующих элементов в соответствии с изобретением удалось получить сталь в промышленном масштабе, обладающую большой долей твёрдых фаз, заключённых в стальную матрицу также большой твёрдости. На основе известных концепций стали потребовались для этого затратные исследования и опыты, так как механизм действия и взаимодействие отдельных элементов и фаз в сталях рассматриваемого здесь типа являются очень сложными. Полученная при этом сталь согласно изобретению обладает благодаря своей высокой износостойкости, большой твёрдости, хорошей коррозионной стойкости и низкой теплопроводности оптимальной комбинацией свойств.

Выделения, образующиеся в стальной матрице стали согласно изобретению, представляют собой интерметаллические выделения, в образовании которых участвовали прежде всего элементы Ni, Al и Ti. Эти элементы образуют Ni3Al и Ni3Ti или также смешанные формы. Такие интерметаллические фазы присутствуют в структуре с размером зерна порядка 10 нм и не причисляются к общему содержанию твёрдых фаз. Вследствие своей малой величины они не вносят по сравнению с крупными твёрдофазными частицами, заключёнными согласно изобретению в матрицу стали согласно изобретению, значительного вклада в устойчивость против абразивного износа. Однако интерметаллические выделения способствуют росту твёрдости и прочности металлической матрицы и таким образом содействуют улучшению эксплуатационных свойств.

Хром содержится в стали согласно изобретению в количестве от 9,0 до 15,0 вес.%, что необходимо для обеспечения требуемой коррозионной стойкости. Оптимально, чтобы содержание хрома составляло 12,5 – 14,5 вес.%.

Молибден содержится в стали согласно изобретению в количестве от 5,0 до 9,0 вес.%, что необходимо для обеспечения, с одной стороны, достаточной коррозионной стойкости, в частности, с учётом точечной коррозии и, с другой стороны, для содействия образованию интерметаллических фаз, за счёт которых происходит повышение твёрдости стальной матрицы с заключёнными в ней твёрдыми фазами. Оптимально, чтобы содержание молибдена в стали согласно изобретению составляло от 6,5 до 7,5 вес.%.

Кобальт содержится в стали согласно изобретению в количестве от 6,0 до 11,0 вес.%, что необходимо, во-первых, для повышения температуры мартенситного превращения и, во-вторых, для снижения растворимости молибдена в матрице металла. В результате этого содержащийся в стальной матрице согласно изобретению молибден активнее участвует в образовании интерметаллических фаз. Оптимально, чтобы содержание кобальта в стали согласно изобретению составляло от 8,0 до 10,0 вес.%.

Медь содержится в стали согласно изобретению в количестве от 0,3 до 1,5 вес.%, что необходимо для ускорения дисперсионного твердения. Оптимально, чтобы содержание меди в стали согласно изобретению составляло от 0,5 до 1,0 вес.%.

Никель содержится в стали согласно изобретению в количестве от 3,0 до 7,0 вес.%. Для стальной матрицы никель требуется в достаточном количестве для стабилизации аустенитных фаз при диффузионном отжиге, проводимом, как правило, при около 850°С. Это важно прежде всего в том случае, когда материал согласно изобретению закаливают от температуры диффузионного отжига. Вследствие присутствия никеля аустенит в данном случае стабилизируется настолько, что при закалке обязательно образуется мартенсит. Если содержится слишком мало никеля в предусмотренной изобретением стальной матрице, то такой эффект с необходимой уверенностью не достигается. Если же слишком много никеля в стальной матрице, то мартенсит не образуется, поскольку аустенитная фаза тогда остаётся стабильной и при комнатной температуре. Другое назначение никеля в стали согласно изобретению состоит в обеспечении дисперсионного твердения в результате образования интерметаллических фаз с элементами Al и Ti. Поэтому в стальной матрице стали согласно изобретению содержания Ni, Al и Ti так согласуются между собой, чтобы, во-первых, происходило образование мартенсита и, во-вторых, обеспечивалось дисперсионное твердение. Оптимально, чтобы для этого содержание никеля в стали согласно изобретению составляло от 4,5 до 5,5 вес.%.

Титан содержится в стали согласно изобретению в количестве от 0,1 до 2,0 вес.%, что необходимо для обеспечения, как пояснялось выше, в комбинации с никелем дисперсионного твердения. Оптимально, чтобы содержание титана в стали согласно изобретению составляло при этом от 0,8 до 1,2 вес.%.

В стали согласно изобретению содержится также алюминий в количестве от 0,1 до 2,0 вес.% для обеспечения в комбинации с никелем дисперсионного твердения. Оптимально, чтобы при этом содержание алюминия в стали согласно изобретению составляло от 1,0 до 1,4 вес.%.

Сталь согласно изобретению закаляется при чрезвычайно малой деформации, так как карбид титана обладает низким тепловым расширением и не подвержен превращению.

В результате добавки частиц NbC в количестве до 4,5 вес.% сопротивление к износу стали согласно изобретению возрастает. Одновременно с этим частицы NbC имеют меньшую теплопроводность, чем TiC, что положительно сказывается на эксплуатационные свойства стали согласно изобретению. Кроме того TiC и NbC представляют собой изоморфные карбиды и поэтому могут смешиваться между собой. Во время диффузионных реакций это приводит к образованию смешанных карбидов. Вследствие этого, по сравнению с применением только одного TiC, происходит изменение концентрации валентных электронов и, следовательно, образование дырок в промежуточной решётке атома углерода. Также таким путём снижается теплопроводность стали согласно изобретению и улучшается эксплуатационное свойство. Такой эффект может достигаться, в частности, в том случае, когда в стали согласно изобретению NbC содержится в количестве не менее 2,0 вес.%. Оптимальное влияние может быть оказано тогда, когда содержание NbC составляет от 2,0 до 3,0 вес.%.

При производстве стали согласно изобретению традиционным методом порошковой металлургии можно обеспечить положение, при котором в структуре стали будут отсутствовать ликвации и волокна. Применяемые согласно изобретению в качестве твёрдых фаз частицы карбида, нитрида и оксида могут добавляться в качестве «готовых» частиц при изготовлении методом порошковой металлургии.

При изготовлении методом порошковой металлургии могут применяться линии как для спекания, так и для горячего изостатического прессования (HIP). Например, для производства сталей согласно изобретению может применяться также суперсолидус жидкофазного спекания на основе распылённого газом стального порошка.

Описание рабочих операций, применяемых обычно при производстве сталей рассматриваемого здесь типа методом порошковой металлургии, содержится, например, в Foller, M.; Meyer, H.; Lammer, A.: Wear and Corrosion of Ferro-Titanit and Competing Materials. In: Tool steels in the next century: Proceedings of the 5th International Conference on Tooling, September 29th – October 1st, University of Leoben, Austria, 1999, стр. 1 – 12, in H. Hill, S. Weber, W. Theisen, A. van Bennekom, Оптимизация коррозионностойких сталей ММС с большим сопротивлением коррозии, 30-й симпозиум в Хагене, 24. – 25.11.2011 или в упомянутой выше диссертации Хорста Хилла.

Для задания своих механических свойств сталь согласно изобретению может быть подвергнута обычной термообработке, при которой она нагревается в течение 2 - 4 часов, затем в атмосфере азота под давлением от 1 до 4,5 бара закаляется и после этого выдерживается при 480°С в течение 6 – 8 часов. После такой термообработки сталь согласно изобретению обычно характеризуется твёрдостью свыше 62 по шкале С твёрдости по Роквеллу. В результате нагрева в вакууме и закалки в атмосфере инертного газа устраняются зоны негативного влияния на краевом участке полуфабриката, изготовленного из стали и предназначенного для термообработки.

Если термообработка ограничивается смягчающим отжигом при 850°С в течение 2 – 4 часов, то сталь согласно изобретению приобретает твёрдость, превышающую 50 по шкале С твёрдости по Роквеллу.

Ниже изобретение подробнее поясняется с помощью примеров своего выполнения. При этом на фигурах изображено:

фиг. 1 – фрагмент выполненной под растровым электронным микроскопом фотографии сечения образца согласно изобретению;

фиг. 2 – диаграмма с результатами измерения теплопроводности образцов из стали согласно изобретению и контрольной стали;

фиг. 3 – диаграмма с результатом измерения потенциала плотности тока, проведённого на образцах из стали согласно изобретению и контрольной стали;

фиг. 4 – диаграмма с результатами измерения дилатометром образца из стали согласно изобретению.

Для сравнения свойств стали согласно изобретению, предназначенной для изготовления фильерной пластины или ножей для машины подводного гранулирования, со свойствами известной стали того же назначения были выплавлены сталь Е согласно изобретению и известная сталь V. Состав обоих сталей приведён в таблице 1.

При этом состав стали V соответствует составу стали, известной под наименованием «Ferro-Titanit Nikro 128», например, описанной в упомянутой выше публикации. Рабочие операции, проведённые при изготовлении обоих сталей E, V методом порошковой металлургии, соответствуют рабочим операциям, которые обычно выполняются при изготовлении стали «Ferro-Titanit 128». Они описаны в упомянутой выше специальной литературе.

После изготовления методом порошковой металлургии образцы PE1, PV1 сталей Е и V были подвергнуты термообработке, которая также соответствует стандартно производимой для стали «Ferro-Titanit 128» термообработке. Для этого образцы РЕ1 и PV1 прежде всего выдерживались в течение 2 – 4 часов в вакууме при температуре 850°С и затем закалялись в атмосфере азота при давлении 1 – 4,5 бара. После этого следовала обработка старением, в ходе которой образцы РЕ1 и PV1 выдерживали при температуре 480°С в течение 6 – 8 часов.

На фиг. 1 показан фрагмент выполненной под растровым электронным микроскопом фотографии сечения по образцу РЕ1 из стали Е согласно изобретению, прошедшей стандартную термообработку. Матрица металла заметна по светлым участкам, в то время как окружающие матрицу включения из TiC являются тёмными.

Другие образцы РЕ2 и PV2, изготовленные из сталей Е и V, были подвергнуты смягчающему отжигу в течение 2 – 4 часов.

На образцах РЕ1, PV1, РЕ2 и PV2 определяли содержание твёрдых фаз. У приготовленных из сталей РЕ1 и PЕ2 согласно изобретению образцов оно составило в среднем более 30 вес.%, а у образцов PV1 и PV2 из контрольной стали содержание твёрдых фаз составило в среднем только 30 вес.%.

Для определения твёрдости разных образцов РЕ1, PV1, РЕ2 и PV2 провели пять измерений твёрдости согласно стандарту DIN ISO 6508-1. Усреднённые данные по замерам образцов РЕ1, PV1, РЕ2 и PV2 приведены в таблице 2. Оказалось, что твёрдость образцов РЕ1, РЕ2 соответственно превышает твёрдость контрольных образцов.

Кроме того определяли зависящую от температуры теплопроводность λ (Т) посредством косвенного метода при комнатной температуре, 100°С, 200°С и 300°С:

λ (Т) = а (Т) х ρ (Т) х сρ (Т),

где:

а (Т) – теплопроводность, замеренная посредством лазерного импульса, как это пояснено в Linseis Messgeräte GmbH: Instruction Manual LFA 1250/1600 – Laser Flash: Thermal constant analyser, 2010, или ASTM International E 1461-01: Standard Test Method for Thermal Diffusivity by the Flash Method, 2001;

ρ (Т) – плотность соответствующего образца, замеренная дилатометром;

сρ (Т) – удельная изобарическая теплоёмкость образца, полученная методом динамической дифференциальной калориметрии (DSC).

Результаты этого исследования представлены для образцов PE1 и PV1 на фиг. 2. Оказалось, что теплопроводность образца РЕ1, изготовленного из стали Е согласно изобретению, была ниже теплопроводности образца PV1, изготовленного из контрольной стали V. Низкая теплопроводность образца РЕ1 согласно изобретению является оптимальной с учётом предусмотренного назначения сталей Е и V.

Содержание TiC в образцах РЕ1 и РЕ2 согласно изобретению составило, как указано в таблице 1, соответственно более 30 вес.%.

Плотность изготовленных из стали Е согласно изобретению образцов РЕ1 и РЕ2 составила 6,55 г/см3, чем была достигнута теоретическая плотность. Как следует из фиг. 1, структура не содержала остаточной пористости.

Результаты измерения потенциала токовой плотности, проведённого на образцах из стали Е согласно изобретению и из контрольной стали V, представлены на фиг. 3. На ней показана кривая потенциала токовой плотности для образцов РЕ1 сплошной линией, а кривая потенциала токовой плотности для образцов PV1 – пунктирной линией. Кривые потенциала токовой плотности были получены замером в свободной от кислорода, 0,5-молярной серной кислоте при скорости изменения потенциала 600 мВ/ч по отношению к электроду сравнения из каломели при 20°С. Показатели плотности тока пассивации, полученные для образцов РЕ1 согласно изобретению, составили соответственно менее 5 мкА/см2.

Для образцов РЕ1 из стали Е согласно изобретению модуль упругости определяли с помощью ультразвука с учётом скорости распространения звука, который составил 318 ГПа. Напротив, модуль упругости традиционных образцов PV1 составил 294 ГПа.

В таблице 3 приведён обзор о тепловом расширении стали Е, которая была замерена дилатометром Bähr при температурном шаге 100°С до максимальной температуры 600°С. Здесь можно видеть, что коэффициент теплового расширения αth в этом температурном диапазоне составляет от 7 до 12 10-6/К. В дополнение к этому на фиг. 4 приведён в качестве примера результат измерения дилатометром образца РЕ1 из стали согласно изобретению, которым этот результат подтверждается.

Таблица 1

Сталь Cr Mo Ni Co Cu Ti Al TiC NbC
E 13,5 7,0 5,0 9,0 0,8 1,0 1,2 33 2,5
V 13,5 5,0 4,0 9,0 0,8 1,0 1,0 30 -

Данные приведены в вес.%, остальное – железо о неизбежные примеси.

Таблица 2

Образец Средняя твёрдость по шкале С твёрдости по Роквеллу
РЕ1 65
PV1 62
PE2 54
PV2 53

Таблица 3

Температура, °С αth
100 8,4
200 8,7
300 9,0
400 9,2
500 9,4
600 9,7

1. Сталь, полученная методом порошковой металлургии, имеющая в закаленном состоянии твердость по меньшей мере 56 HRC, микроструктуру с содержанием по меньшей мере 30 вес.% твердых фаз, содержащих не менее 20 вес.% частиц TiC и 2-4,5 вес.% частиц NbC, при этом твердые фазы заключены в матрицу, содержащую, вес. %:

хром 9-15
молибден 5-9
никель 3-7
кобальт 6-11
медь 0,3-1,5
титан 0,1-2,0
алюминий 0,1-2,0
железо и неизбежные примеси остальное.

2. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что содержание хрома в ней составляет 12,5-14,5 вес.%.

3. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что содержание молибдена в ней составляет 6,5-7,5 вес.%.

4. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что содержание никеля в ней составляет 4,5-5,5 вес.%.

5. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что содержание кобальта в ней составляет 8-10 вес.%.

6. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что содержание меди в ней составляет 0,5-1,0 вес.%.

7. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что содержание титана в ней составляет 0,8-1,2 вес.%.

8. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что содержание алюминия в ней составляет 1,0-1,4 вес.%.

9. Сталь по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что содержание TiC в ней составляет не более 45 вес.%.

10. Применение стали по любому из пп. 1-9 для изготовления деталей машин для вторичной переработки или воспроизводства пластиковых изделий.

11. Применение по п. 10, отличающееся тем, что деталями машин являются фильерная пластина или нож для измельчения пластмассовых частей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам сплавов на основе железа, используемых преимущественно в машиностроении. Сплав на основе железа содержит, мас.%: марганец 2,0-3,0; хром 13,0-14,0; никель 20,0-22,0; ванадий 0,2-0,3; РЗМ 2,05-2,15; кальций 0,005-0,01; барий 0,005-0,008; кобальт 1,5-2,0; рений 0,2-0,3; железо - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе железа, которые могут быть использованы в машиностроении. Сплав на основе железа содержит, мас.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к теплостойким радиационно-стойким сталям, используемым для изготовления основного оборудования атомных энергетических установок.
Изобретение относится к области металлургии, в частности, к сталям для основного оборудования атомных энергетических установок. Теплостойкая радиационно-стойкая сталь содержит, мас.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям, обладающим высокой демпфирующей способностью, используемым при изготовлении холодно- и горячекатаных листов и полос, сортового проката, прутков и поковок.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сплавов на основе железа, используемых в машиностроении. Сплав содержит, мас.%: углерод 0,2-0,4, кремний 0,2-0,4, никель 4,0-6,0, хром 0,2-0,4, кобальт 0,3-0,8, медь 0,6-0,8, рений 0,05-0,1, ванадий 1,0-1,5, алюминий 1,0-1,5, железо - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным коррозионно-стойким сталям аустенитно-мартенситного класса, предназначенным для изготовления высоконагруженных силовых деталей планера, силового крепежа, деталей шасси авиационной техники.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к инструментальным сталям, предназначенным для изготовления режущего и штампового инструмента, работающего при умеренных и высоких скоростях резания.

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения, а именно к составам нержавеющей дисперсионно-твердеющей стали, используемой при изготовлении деталей трения прецизионных приборов, агрегатов гидросистем и топливо-регулирующей аппаратуры авиационной техники, работающих в общеклиматических условиях.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к нержавеющей стали, используемой для изготовления труб для нефтяных скважин. Сталь содержит, мас.%: С не более 0,05, Si не более 1,0, Mn от 0,01 до 1,0, Р не более 0,05, S менее 0,002, Cr от 16 до 18, Mo от 1,8 до 3, Cu от 1,0 до 3,5, Ni от 3,0 до 5,5, Со от 0,01 до 1,0, Al от 0,001 до 0,1, О не более 0,05 и N не более 0,05, остальное количество составляют Fe и неизбежные примеси.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Изобретение относится к топливной рампе для прямого впрыска бензина под давлением топлива по меньшей мере 30 МПа.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству бесшовного трубного изделия, и может быть использовано в нефтяных и газовых скважинах. Бесшовное трубное изделие нефтегазопромыслового сортамента в виде трубки или трубы из высокопрочной нержавеющей стали имеет состав, мас.%: С 0,05 или менее, Si 0,5 или менее, Mn от 0,15 до 1,0, P 0,030 или менее, S 0,005 или менее, Сr от 15,5 до 17,5, Ni от 3,0 до 6,0, Мо от 1,5 до 5,0, Cu 4,0 или менее, W от 0,1 до 2,5, N 0,15 или менее, и остальное состоит из Fe и случайных примесей.
Изобретение относится к химическому, нефтехимическому, нефтеперерабатывающему машиностроению, а именно к составам для защиты основного и вспомогательного оборудования указанных производств от воздействия агрессивных коррозионно-активных сред.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения листовой плакированной стали, и может быть использовано для строительства железнодорожных мостов, а также для оборудования нефтехимической промышленности.

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 способам производства высокопрочного износостойкого биметаллического конструкционного материала с основным слоем из низколегированной стали и плакирующим слоем из коррозионно-стойкой стали, предназначенного для применения в изделиях нефтяного и химического машиностроения, а также других отраслях, где необходимо применение коррозионно-стойких в агрессивных средах элементов конструкций и аппаратов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению аустенитной нержавеющей нанодвойникованной TWIP стали. Выплавляют аустенитную нержавеющую сталь, содержащую, мас.%: не более чем 0,018 C, 0,25-0,75 Si, 1,5-2 Mn, 17,80-19,60 Cr, 24,00-25,25 Ni, 3,75-4,85 Mo, 1,26-2,78 Cu, 0,04-0,15 N, остальное – Fe и неизбежные примеси.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к плакирующему материалу для стального листа, используемого в морских конструкциях, устройствах опреснения морской воды.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам высокопрочных нержавеющих сталей, используемых для изготовления бесшовных труб для нефтяных скважит.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированным сталям повышенной теплоустойчивости, применяемым при производстве плавниковых труб, предназначенных для паровых котлов, труб пароперегревателей, трубопроводов и коллекторных установок высокого давления, деталей цилиндров газовых турбин, различных деталей, работающих при температуре до +480-500°C, воротниковых фланцев, штуцеров, колец, патрубков, тройников для энергооборудования и трубопроводов тепловых электростанций.
Группа изобретений относится к получению спеченного фрикционного материала. Предложен способ, включающий гранулирование порошков графита и меди с получением гранул размером 0,4-2,0 мм, содержащих медь и графит, смешивание гранул со второй смесью порошков с получением шихты, формование и спекание полученной шихты.

Изобретение относится к порошковой стали, предназначенной для деталей, в частности ножей или фильерных пластин, необходимых при производстве и вторичном использовании пластмасс. Твёрдость стали в закалённом состоянии составляет не менее 56 по шкале С твёрдости по Роквеллу. В структуре стали в сумме присутствует не менее 30 вес. твёрдых фаз, cодержащих не менее 20 вес. частиц TiC и 2-4,5 вес. частиц NbC, при этом твёрдофазные частицы заключены в матрицу, состоящую из, вес.: 9 -15 хрома, 5 - 9 молибдена, 3 - 7 никеля, 6 - 11 кобальта, 0,3 - 1,5 меди, 0,1 - 2 титана, 0,1 - 2 алюминия, остальное – железо и неизбежные примеси. Сталь обладает высокой износостойкостью, твёрдостью, хорошей коррозионной стойкостью иили низкой теплопроводностью. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Наверх