Патент на изобретение №2169205
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ
(57) Реферат: Изобретение относится к металлургии, в частности к составу окалиностойкой стали, используемой для термической оснастки. Предложена нержавеющая сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,30-0,39, хром 16,10-17,10, марганец 14,50-16,70, кремний 2,10-2,40, ванадий 0,50-0,90, ниобий 0,21-0,25, железо – остальное. Причем отношение суммы аустенитообразующих: углерод, марганец – к сумме ферритообразующих: хром, кремний, ванадий, ниобий – составляет 0,78 – 0,83. Техническим результатом изобретения является получение стали, не склонной к трещинообразованию. 2 табл. Изобретение относится к металлургии, в частности к составу окалиностойкой стали, используемой для термической оснастки. Известна жаропрочная сталь 40Х24Н12С2Л ГОСТ 2176-77 следующего состава, мас. %: Углерод – Не более 0,40 Хром – 22,00 – 26,00 Никель – 11,00 – 13,00 Кремний – 0,50 – 1,50 Марганец – 0,30 – 0,80 Железо – Остальное Недостатком данной стали является наличие в ее составе дорогостоящего никеля. Наиболее близкой к предлагаемой стали является нержавеющая сталь (патент США N 5096664 от 17.03.92 г., кл. C 22 C 38/38; национальная классификация США 420/74) следующего состава, мас. %.: Углерод – 0,35 – 1,7 Кремний – Не более 2,5 Марганец – 10,0 – 25,0 Хром – 6,0 – 20,0 Ванадий – 0,5 – 7,0 Ниобий – 0,5 – 3,0 Азот – Не более 0,1 Железо – Остальное, причем взаимосвязь между ванадием (V), ниобием (Nb) и углеродом (C) определяется следующей формулой: (V/5 + Nb/8) / C > 1,0. Недостатком указанной стали является ее склонность к трещинообразованию. Была поставлена задача разработать сталь, не склонную к трещинообразованию. Поставленная задача решается за счет того, что нержавеющая сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, ванадий, ниобий и железо, содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %: углерод 0,30 – 0,39; хром 16,10 – 17,10; марганец 14,50 – 16,70; кремний 2,10 – 2,40; ванадий 0,50 – 0,90; ниобий 0,21 – 0,25; железо – остальное. Причем отношение суммы аустенитообразующих: углерод, марганец – к сумме ферритообразующих: хром, кремний, ванадий, ниобий – составляет 0,78 – 0,83. Снижение содержания углерода при вышеуказанном соотношении компонентов позволило исключить трещинообразование. Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемая сталь отличается от прототипа. Если в прототипе содержание углерода 0,35 – 1,7, то в предлагаемой стали – 0,30 – 0,39. Ниобия в прототипе 0,5 – 3,0, в предлагаемой – 0,21 – 0,25. В прототипе регламентируется взаимосвязь между ванадием, ниобием и углеродом по формуле (V/5 + Nb/8) / C > 1,0, в предлагаемой стали устанавливается отношение суммы аустенитообразующих: углерод, марганец – к сумме ферритообразующих: хром, кремний, ванадий, ниобий – в размере – 0,78 – 0,83. Эти отличительные признаки обеспечивают устранение дефектов в виде трещин на отливках. Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию “новизна”. Анализ авторских свидетельств, патентов и научно-технической информации не выявил использование новых существенных признаков предлагаемого изобретения по их функциональному назначению. Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию “изобретательский уровень”. Пример конкретного выполнения. Выплавку стали производили в печи с основной футеровкой методом сплавления исходных шихтовых материалов. В качестве шихты использовали следующие материалы: феррохром ФХ015А-3; ферромарганец ФМн 1,0-3; ферросилиций ФС 45-4; феррониобий ФН-3; феррованадий ФВд40. Перед загрузкой шихту взвешивали. Загрузку шихты производили в плавильную печь в следующей последовательности: подавали на подину известняк (раскислитель) в количестве 1,0 – 1,5% от веса металлозавалки; сверху загружали феррохром, ферромарганец, ферросилиций, остальной лом. После расплавления металлозавалки и прогрева ванны до температуры 1550 – 1560 градусов C вводили в расплав расчетное количество феррониобия и феррованадия. После выдержки ванны и полного усвоения добавок отбирали пробу металла на химический состав. В случае необходимости по результатам анализа производили корректировку химического состава сплава. Перед выпуском плавки из печи проводили раскисление шлака печи путем введения на шлак шамотного боя из расчета 1% от веса металлозавалки, измельченный ферросилиций и алюминий. Избыток шлака после его раскисления в печи скачивали в шлаковню под печью. Температура выпуска металла из печи в чайниковый 3-х тонный ковш 1680 – 1700 градусов C. С каждой залитой плавки отбирали пробы металла для контроля окончательного химического состава: столбик и скрапину. Механические свойства определялись растяжением на стандартных пятикратных разрывных образцах. Испытания проводились с использованием пяти образцов для получения каждой экспериментальной точки. Разброс результатов укладывался в 10%. Образцы были вырезаны из прутков, предварительно отожженных в вакууме 0,005 Top при 1050 градусов C в течение 2 часов. Окалиностойкость определялась по удельному привесу  P грамм на метр квадратный образцов, выдержанных в печи с воздушной атмосферой при 950 градусов C в течение 160 часов.
Значения механических свойств и окалиностойкости предлагаемой стали (сталь N 1) и стали 45Х25Н9С2Л (сталь N 2), используемой в настоящее время на Камском кузнечном заводе ОАО КАМАЗ для термической оснастки, приведены в таблице 1.
В таблице 2 приведены значения механических свойств этих сталей при температуре 900 градусов C и средний процент брака по трещинам на отливках.
По сравнению с используемой в настоящее время в производстве сталью 45Х25Н19С2Л предлагаемая не содержит дорогостоящего никеля и обладает более высоким уровнем механических свойств и окалиностойкость. По сравнению с прототипом предлагаемая сталь не склонна к трещинообразованию.
Формула изобретения
Углерод – 0,30-0,39 Хром – 16,10-17,10 Марганец – 14,50-16,70 Кремний – 2,10-2,40 Ванадий – 0,50-0,90 Ниобий – 0,21-0,25 Железо – Остальное причем отношение суммы аустенитообразующих: углерод, марганец к сумме ферритообразующих: хром, кремний, ванадий, ниобий – составляет 0,78 – 0,83. РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 28.03.2006
Извещение опубликовано: 20.02.2007 БИ: 05/2007
|
||||||||||||||||||||||||||
