Патент на изобретение №2169788
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ
(57) Реферат: Изобретение относится к металлургии, в частности к производству высокопрочных коррозионностойких сталей криогенного назначения для изготовления сварных конструкций энергетических установок, работоспособных при температурах от -196 до 300oC. Техническим результатом изобретения является сохранение высокой хладостойкости стали после окончательной термообработки паяно-сварных конструкций энергетических установок, для которых исключается ускоренная закалка в охлаждающих средах во избежание ухудшения качества сварки. Заявленная сталь содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас. %: углерод 0,04 – 0,08; хром 13,0 – 15,0; никель 6,0 – 8,5; молибден 0,5 – 2,0; марганец 0,3 – 0,9; кремний 0,2 – 0,75; азот 0,01 – 0,08; кальций 0,001 – 0,05; церий 0,001 – 0,05; ниобий 0,03 – 0,3; вольфрам 0,01 – 0,2; железо – остальное. 2 табл. Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству высокопрочных коррозионностойких литейных сталей криогенного назначения для изготовления паяно-сварных конструкций энергетических установок, работоспособных при температурах от – 196 до 300oC. Известна высокопрочная коррозионностойкая литейная сталь для паяно-сварных конструкций криогенного назначения следующего химического состава, мас. %: углерод – 0,01-0,04 хром – 10,5-12,5 никель – 6,0-7,7 молибден – 2,0-3,3 кобальт – 4,5-6,5 цирконий – 0,01-0,08 иттрий – 0,01-0,3 кальций – 0,03-0,08 железо – остальное (авт. св. СССР N 901336, кл. С 22 С 38/52). Сталь имеет высокий уровень механических свойств после пайки низкотемпературными припоями, например припоями на основе серебра, обусловленный сохранением в процессе пайки оптимальной мелкодисперсной аустенитно-мартенситной структуры. Однако после пайки высокотемпературными припоями (температура пайки выше 800oC) не представляется возможным сохранить оптимальную аустенитно-мартенситную структуру и обеспечить высокий уровень механических свойств при криогенных температурах. Известна высокопрочная коррозионностойкая сталь мартенситного класса следующего химического состава, масс %: углерод – 0,04-0,09 хром – 12,5- 15,0 никель – 4,0-6,5 марганец – 0,1-1,0 кремний – 0,3-1,6 молибден – 2,5-3,5 кобальт – 3,5-6,0 азот – 0,02-1,0 ниобий – 0,02-0,42 церий – 0,001-0,05 кальций – 0,001-0,05 железо – остальное (патент России N 2077602, C 22 C 38/52). Эта сталь после высокотемпературной пайки и последующей упрочняющей термической обработки по режиму: закалка с 1000-1020oC, обработка холодом при -70oC и отпуск при 200oC, обладает высокими прочностными свойствами, хорошей свариваемостью, хорошим сопротивлением коррозионному растрескиванию основного металла и сварных соединений. Недостатком известной стали применительно к изготовлению крупногабаритных паяно-сварных конструкций является низкая ударная вязкость при криогенных температурах, вызванная образованием в процессе пайки и последующей термической обработки охрупчивающих зернограничных включений карбидных фаз. Последнее обусловлено регламентированным (замедленным) охлаждением с температур пайки и последующей упрочняющей закалки со скоростью не более 10-15 град/мин с целью исключения возникновения термических трещин в основном металле и паяных соединениях. Задача изобретения – создание высокопрочной коррозионностойкой литейной стали криогенного назначения для паяно-сварных конструкций энергетических установок, структурно не чувствительной к замедленному охлаждению в процессе пайки и окончательной термической обработке. Задача решена за счет того, что коррозионностойкая литейная сталь, содержащая углерод, хром, никель, молибден, марганец, кремний, азот, кальций, церий, ниобий и железо, дополнительно содержит вольфрам при следующим соотношении компонентов, мас. %: углерод – 0,04-0,08 хром – 13,0-15,0 никель – 6,0-8,5 молибден – 0,5-2,0 марганец – 0,3-0,9 кремний – 0,2-0,75 азот – 0,01-0,08 кальций – 0,001-0,05 церий – 0,001-0,05 ниобий – 0,03-0,3 вольфрам – 0,01-0,2 железо – остальное Дополнительное легирование стали вольфрамом замедляет диффузию углерода к границам зерен, что предотвращает образование хрупких карбидных фаз по границам зерен при замедленном охлаждении. Легирование ниобием позволяет связать избыточную концентрацию углерода и азота в первичные карбонитриды, что в сочетании с легированием вольфрамом предотвращает образование охрупчивающих карбидов хрома при замедленном охлаждении. Легирование церием, кальцием, марганцем и кремнием очищает границы зерен от таких вредных примесей, как кислород, сера и фосфор. Заданное суммарное содержание аустенитообразующих элементов: никеля, хрома, молибдена, углерода и азота обеспечивает сохранение в структуре до 30-40% остаточного аустенита и как следствие этого высокую хладостойкость стали. Технический результат – обеспечение высокой ударной вязкости литейной коррозионностойкой стали при криогенных температурах в паяно-сварных конструкциях энергетических установок, для которых регламентируется скорость охлаждения в процессе пайки и окончательной термообработки во избежание ухудшения качества пайки. Новая литейная сталь после высокотемпературной пайки и окончательной термообработки по оптимальному режиму: закалка, регламентированное охлаждение с температуры закалки, обработка холодом при -70oC и отпуск при 300oC обладает следующими механическими свойствами: предел прочности, кг/мм2 – 110-130; предел текучести, кг/мм2 – 95-105; относительное удлинение, % – 15-20; относительное сужение, % – 50-70; ударная вязкость при -196oC, кгм/см2 – 4-8. Таким образом, применение предложенной стали позволяет получить паяно-сварные конструкции энергетических установок, работоспособные в температурном интервале от -196oC до 300oC. В таблице 1 приведены примеры осуществления, в таблице 2 – механические свойства предложенной стали. Формула изобретения
Углерод – 0,04 – 0,08 Хром – 13,0 – 15,0 Никель – 6,0 – 8,5 Молибден – 0,5 – 2,0 Марганец – 0,3 – 0,9 Кремний – 0,2 – 0,75 Азот – 0,01 – 0,08 Кальций – 0,001 – 0,05 Церий – 0,001 – 0,05 Ниобий – 0,03 – 0,3 Вольфрам – 0,01 – 0,2 Железо – Остальное РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
