Патент на изобретение №2291912
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ВЫСОКОПРОЧНАЯ КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ СТАЛЬ МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕЕ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным коррозионно-стойким сталям, обладающим высокой прочностью основного металла и сварных соединений, высокой усталостной прочностью основного металла и сварных соединений, не требующих термообработки после сварки и имеющих высокое сопротивление коррозии под напряжением сварных соединений в состоянии термообработки и сварки. Сталь предназначена для изготовления силовых сварных деталей в авиастроении, работающих при температурах от (-70)°С до 300°С. Предложена сталь и изделие, выполненное из нее. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,08-0,12, хром 12,5-14,0, никель 4,0-5,0, молибден 2,3-2,8, марганец 0,3-0,7, азот 0,05-0,10, кремний 1,7-2,5, ниобий 0,2-0,4, кобальт 4,0-5,0, лантан 0,001-0,05, иттрий 0,001-0,05, железо остальное. Применение предложенной стали позволит получить качественные сварные соединения после термообработки и сварки с высокой прочностью и вязкостью, высокой усталостной прочностью и коррозионной стойкостью, эксплуатируемые при температурах от (-70)°С до 300°С во всеклиматических условиях, что позволит повысить ресурс и увеличить надежность изделий. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным коррозионно-стойким сталям, обладающим высокой прочностью основного металла и сварных соединений, высокой усталостной прочностью основного металла и сварных соединений, хорошей свариваемостью, не требующих термообработки после сварки и имеющих высокое сопротивление коррозии под напряжением сварных соединений в состоянии термообработка + сварка. Сталь предназначена для изготовления силовых сварных деталей в авиастроении, работающих при температурах от (-70)°С до 300°С. Известна коррозионно-стойкая сталь мартенситного класса ЭП 817 следующего химического состава (мас.%):
(авторское свидетельство СССР №380149). Эта сталь способна свариваться без последующей термической обработки, сохраняя высокое сопротивление коррозионному растрескиванию под напряжением. Недостатком этой стали и изделий, выполненных из нее, является относительно невысокий уровень прочностных характеристик основного металла: Известна коррозионно-стойкая сталь переходного аустенитно-мартенситного класса 07Х16Н6М следующего химического состава (мас.%):
(патент РФ №1626709). Эта сталь способна свариваться без последующей термической обработки, однако имеет недостаточный уровень прочности основного металла и сварных соединений: Известна нержавеющая мартенситная сталь следующего химического состава (мас.%):
(патент Великобритании №2368849). Недостатком этой стали является низкий уровень прочностных характеристик ( Известна мартенситная сталь для отливок следующего химического состава (мас.%):
(патент США №6030469). Недостатком стали является невысокий уровень предела прочности Наиболее близкой к изобретению, взятой за прототип, является высокопрочная коррозионно-стойкая сталь мартенситного класса следующего химического состава (мас.%):
(патент РФ №2077602). Сталь после термической обработки имеет: предел прочности основного металла Недостатком стали является недостаточная прочность основного металла и сварных соединений, недостаточная усталостная прочность. Кроме того, сталь склонна к образованию горячих трещин при сварке. Критическая скорость деформации, при которой образуются горячие трещины Акр, не более 3 мм/мин. Все эти недостатки не позволяют получать сварные изделия авиационной техники с качественными, в том числе и замыкающими, сварными швами (без трещин). Технической задачей настоящего изобретения является создание высокопрочной коррозионно-стойкой стали, которая обладала бы высокими механическими свойствами, в том числе сварных соединений, выполненных без последующей термообработки, обладающей хорошей свариваемостью без образования горячих трещин, особенно с замыкающими сварными швами, например мест приварки обшивки к силовым узлам фюзеляжа, высоким сопротивлением коррозионному растрескиванию во всеклиматических условиях, высокой усталостной прочностью. При этом прочность основного металла должна быть Для достижения поставленной задачи предложена высокопрочная коррозионно-стойкая сталь мартенситного класса, содержащая железо, углерод, хром, никель, молибден, марганец, азот, кремний, кобальт, ниобий, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит лантан и иттрий при следующем соотношении компонентов (мас.%):
и изделие, выполненное из нее. В заявленном составе соотношение легирующих элементов позволяет получить структуру с заданным соотношением мартенсита и аустенита, не содержащей дельта-феррита, что обеспечивает высокий уровень механических и коррозионных свойств стали, в том числе сварных соединений, и изделия, выполненного из нее. Легирование стали предлагаемого состава повышенным содержанием кремния позволяет получить высокий предел прочности основного металла и сварного соединения, а также высокую усталостную прочность, высокое сопротивление коррозионному растрескиванию во всеклиматических условиях. Легирование лантаном и иттрием благодаря большому сродству к кислороду позволяет понизить склонность стали, содержащей кремний, к образованию горячих трещин при сварке за счет торможения образования окислов кремния и тем самым обеспечить высокую Акр – критическую скорость деформации, при которой образуются горячие трещины. Пример осуществления В лабораторных условиях проведено опробование предлагаемого состава стали, выплавленной в открытой индукционной печи в сравнении с прототипом. Химический состав сталей приведен в таблице 1. Сварные образцы были выполнены автоматической аргоно-дуговой сваркой без присадки. Сваривались термически упрочненные заготовки без последующей термической обработки. Проба на склонность к горячим трещинам Акр характеризует качество замыкающих сварных швов в изделии. В таблице 2 приведены свойства предлагаемой стали и прототипа после термической обработки по оптимальному режиму: закалка, обработка холодом и отпуск. Как видно из приведенных данных, при высоких значениях характеристик прочности, пластичности и вязкости основного металла сталь обладает хорошей свариваемостью (Акр Таким образом, применение предложенной стали позволит получить качественные изделия со сварными соединениями в состоянии термообработка + сварка с высокой прочностью и вязкостью, высокой усталостной прочностью и коррозионной стойкостью, эксплуатируемые при температурах от (-70)°С до 300°С во всеклиматических условиях, что позволит повысить ресурс и увеличить надежность изделий.
Формула изобретения
1. Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь мартенситного класса, содержащая железо, углерод, хром, никель, молибден, марганец, азот, кремний, ниобий, кобальт, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит лантан и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. Изделие из высокопрочной коррозионно-стойкой стали мартенситного класса, отличающееся тем, что оно выполнено из стали по п.1.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
B
1250 МПа; 
0,15