Жаростойкая сталь

 

Союз Советских

Социалистииеских

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 551405 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено29.12.75 (21) 2333772/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет(43) Опубликовано 25.03,77 Бюллетень № 11 (45) Дата опубликования описания 12.05.77 (51) М. К

С 22 С 38/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 669.15 786

26 71 782 293-194 (088.8) А. В. Рябченков, А. И, Максимов, Б. И. Бекетов, Н. Г. Станюкович, В. Г. Волков, Д. И. Бережковский, А. С. Зубченко, И. М. Баландин, С. И, Феклистов, Л. В. Шерчкова, B. С. Тальянцев, B. И. Кружков, В. Я. Ганчо, A. Q. Бессер, В. П. Шурчков и В. Ф. Денисов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Бентральный научно-исследовательский институт технологии машин остр оения (54) ЖАРОСТОЙКАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталям для конструкций, работающих в агрессивных средах (высокотемпературных газовых средах, содержащих сернистые соединения, в концентрированной азотной кислоте и т.п.).

H аиб олее близка к из обретению жар ост ойкая сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, вес.%:

Углерод до 0,1

Кремний 0,5-1,5

Хром 16,0-19,0

Алюминий 1,5-3,0

Марганец до 0,5

Титан и/или ниобий 0,5-0,8 15

Азот 0,022-0, 18

Железо Остальное.

В известной стали не ограничено содержание азота, вследствие чего сталь склонна к <р хрупкому разрушению в процессе сварки. По . этому сварку этoN стали необходимо проводить с сопутствующим подогревом и с последующей немедленной термической обработкой.

Для получения качественных сварных соеди-25

2 пений следует сместить порог хрупкости ста. ли в область отрицательных температур, для чего необходимо обеспечить суммарное содержание азота и углерода не более 0,025%.

Порог хрупкости стали, при суммарном содержании в ней углер ода и азота О, 03% и более, переходит в область положительных температур, что является основной причиной ее плохой свариваемости. Склонность стали к хрупкому разрушению еше более возрастает с введением кремния в количестве более 0,5%. По тем же причинам деформация известной стали должна производиться с подогревом. Сварные соединения этой стали не могут надежно работать в условиях воздействия окислительных серосодержаших га зовых сред в связи с повышенной хрупкостью и наличием в них дефектов. Сопротивление материала высокотемпературному окислению может еще более снизиться при работе в условиях теплосмен.

Бель изобретения — улучшение свариваемости стали, холодной деформируемости и повышение надежности работы сварных соеди пений в окислительных газовых средах при

551405 з

0 высоких температурах до 1300 С (например в средах, содержащих SO> ).

Это достигается тем, что предлагаемая сталь имеет следующий состав компонентов, вес.%:

Углер од 0,003-0,01

Азот 0,003-0,01 5

Хром 16,0 — 19,5

Алюминий 2,2 -3,5

Кремний 0,02- 0,15

Ниобий 0,1 — 0,5

Железо Остальное при условии что сумма содержаний углерода и азота составляет 0,006-0,025%.

В табл. 1 приведены химические составы предлагаемой стали.

0,005

0,006

17,9

2,95

0,026

0,17

0,008

0,008

0,006 остальное

0,011 хе за 100 час испытания представлена в табл. 2. Данные по жаростойкости сталипрототипа, полученные на базе 100 час испытаний, являются нехарактерными в связи с тем, что закономерность окисления подобных сталей не сохраняется при длительных испытаниях. После 1500-2000 час испытаний закономерность окисления изменяется в сторону интенсификации процесса.

Глубина проникновения коррозии в предлагаемой стали с содержанием легирующих элементов в указанных пределах за 4000 час испытания составляет: на воздухе при 1100 С0,02 мм(увеличение массы — 8 мг/см за

М

4000 час и 1,4 мг/см за 100 час), при ь о

1300 С вЂ” 0,1 мм; в контакте с серосодержащей газовой средой при 900 C — 0,6 мм.

Жаростойкость известной стали на воздуТаблица 2

Увеличение массы мг/см, при температуре, С

Химический состав, вес. %

982 С 1038 С

059 16 9 167 059 0025 09

0,68 17,2 1,60 0,25 0,028 1,25

0,069

0,068

1,9

6,5

Предлагаемая сталь обладает равнопрочностью сварных соединений основному металлу. Механические свойства всех трех составов стали при комнатной температуре находятся в пределах допустимого разброса экспериментальных данных и приведены в

50 табл. 3;

Таблица 3

Предел прочности, кг/мм й

Предел текучести, кг/ мм

Относительное удлинение, %

Матерйал

Основной металл

Сварные с оединения

36,0

40,4-44,8

36,0

31,8-35,0

24,5

24,3-36,0

Углерод

Азот

Хром

Алюминий

Кремний

Ниобий

Марганец

Фосфор

Сера

Железо (углер од + азот) 0,006

0,012

18,8

3,43

0,041

0,21

0,008

0,005

0,007 остальное

0,018

0,009

0,013

16,7

3,31

0,13

0,38

0,022

0,007

0,007 остальное

0,022

851408

Ударная вязкость сварного шва равна

8-1 2 кгм см, околош овной зоны — 1 0 кгм/см И

Микротвердость металла сварного шва составляет 180 кг/мм, а основного

2 металла -160 кг/мм .

Составитель Л. Суязова

Редактор Л. Гребенникова Техред М. Ликович Корректор Н. Ковалева

Заказ 94/17 Тираж 802 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент" r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф ормула из обретения

Жаростойкая сталь, содержащая углерод, xpDM, алюминий, кремний, ниобий, азот, и железо, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью улучшения свариваемости, холодной деформируемости и повышения жаростойкосо ти до 1300 С, она имеет следующий состав компонентов, вес.%.

Углерод 0,003-0,01

Азот 0,003-0,01 5

Хром 16,0 — 19,5

Алюминий 2,2 -3,5

Кремний 0,02 — 0,15

Ниобий 0,1 — 0,5 щ Железо Остальное, при условии, что сумма содержаний углерода и азота составляет О, 006-0, 025 %.