Патент на изобретение №2169790
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩАЯ СТАЛЬ
(57) Реферат: Изобретение относится к металлургии, в частности к производству высокопрочных коррозионностойких мартенситностареющих сталей криогенного назначения для изготовления паяно-сварных конструкций энергетических установок, работоспособных при температурах от -253 до 500oC. Техническим результатом изобретения является повышение прочностных свойств и ударной вязкости стали после ее пайки. Заявленная сталь содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,01 – 0,04; хром 9,5 – 13,5; никель 6,0 – 9,0; молибден 0,8 – 4,0; кобальт 2,5 – 7,8; марганец 0,1 – 0,9; кремний 0,1 – 0,75; ванадий 0,03 – 0,3; азот 0,01 – 0,08; кальций 0,001 – 0,05; церий 0,001 – 0,05; вольфрам 0,02 – 0,3; железо – остальное. 2 табл. Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству высокопрочных коррозионностойких мартенситностареющих сталей криогенного назначения, предназначенных для изготовления паяно-сварных конструкций энергетических установок, работоспособных при температурах от -253 до 500oC. Известна коррозионностойкая мартенситностареющая сталь криогенного назначения следующего химического состава, мас.%: углерод – 0,01-0,03 хром – 9,5-12,0 никель – 7,0-10,0 молибден – 0,5-1,9 кобальт – 3,9-6,0 кальций – 0,01-0,08 иттрий – 0,01-0,3 ванадий – 0,03-0,3 церий – 0,005-0,3 железо – остальное (автор. свид. СССР N1014970, C 22 C 38/52). Сталь имеет достаточно высокий уровень механических свойств в температурном интервале от -253 до 500oC, обусловленный формированием в процессе упрочняющей термической обработки мелкодисперсной аустенитно-мартенситной структуры (структуры “микродуплекс”). Недостатком известной стали применительно к паяно-сварным конструкциям криогенного назначения является существенное понижение механических свойств, вызванное огрублением аустенитно-мартенситной структуры в процессе замедленного нагрева под пайку, характерного для пайки сложных конструкций из высоколегированных сталей и сплавов. Известна высокопрочная коррозионностойкая мартенситностареющая сталь следующего химического состава, мас.%: углерод – 0,01-0,05 хром – 10,0-13,0 никель – 4,0-6,6 молибден – 1,3-3,5 кобальт – 4,0-7,5 марганец – 0,2-0,5 кремний – 0,2-1,5 титан – 0,3-0,5 алюминий – 0,2-0,35 медь – 0,5-1,5 диспрозий – 0,03-0,1 неодим – 0,05-0,08 кальций – 0,05-0,08 церий – 0,01-0,05 железо – остальное (автор. свид. СССР N 1165719, кл. С 22 С 38/52). Эта сталь менее чувствительна к огрублению аустенитно-мартенситной структуры в процессе нагрева под пайку, однако склонна к образованию охрупчивающих включений карбидных и интерметаллидных фаз преимущественно по границам зерен, что существенно понижает работоспособность паяно-сварных конструкций энергетических установок криогенного назначения. Задача изобретения – создание высокопрочной коррозионностойкой мартенситностареющей стали для изготовления паяно-сварных конструкций, работоспособных при высоких нагрузках в интервале температур от -253oC до 500oC. Задача решена за счет того, что коррозионностойкая мартенситностареющая сталь, содержащая углерод, хром, никель, молибден, кобальт, марганец, кремний, кальций, церий и железо, дополнительно содержит вольфрам, ванадий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод – 0,01-0,04 хром – 9,5-13,5 никель – 6,0-9,0 молибден – 0,8-4,0 кобальт – 2,5-7,8 марганец – 0,1-0,9 кремний – 0,1-0,75 ванадий – 0,03-0,3 азот – 0,01-0,08 кальций – 0,001-0,05 церий – 0,001-0,05 вольфрам – 0,02-0,3 железо – остальное. Дополнительное комплексное легирование вольфрамом и ванадием повышает теплостойкость стали и предотвращает образование в процессе замедленного нагрева под пайку охрупчивающих зернограничных включений карбидных фаз. Дополнительное легирование азотом в условиях замедленного нагрева под пайку интенсифицирует диффузионные процессы формирования и упрочнения ревертированного аустенита обратного мартенситного превращения, что позволяет сохранить оптимальную для высокопрочных хладостойких сталей мелкодисперсную аустенитно-мартенситную структуру. При этом упрочнение азотом в заданных пределах легирования является достаточным, чтобы исключить из химического состава титан, алюминий и медь, упрочняющее действие которых сопровождается понижением вязкости и хладостойкости высокопрочных сталей. Технический результат – повышение механических свойств высокопрочностных мартенситностареющих сталей, подвергаемых высокотемпературной пайке. Химические составы исследованных плавок предложенной стали приведены в таблице 1. Из стали предложенного состава были изготовлены паяно-сварные конструкции. Пайку осуществляли серебряным припоем при температуре 780-810oC. После пайки проводили термическую обработку по режиму: обработка холодом при -70oC в течение 2 часов, старение при 500oC 3 часа. Механические свойства стали после пайки и термообработки представлены в таблице 2. Анализ таблицы 2 показал достаточно высокие прочностные свойства и ударную вязкость после пайки предложенной стали, позволяющие использовать ее в энергетических установках при высоких нагрузках в интервале температур от -253 до 500oC. Формула изобретения
Углерод – 0,01 – 0,04 Хром – 9,5 – 13,5 Никель – 6,0 – 9,0 Молибден – 0,8 – 4,0 Кобальт – 2,5 – 7,8 Марганец – 0,1 – 0,9 Кремний – 0,1 – 0,75 Ванадий – 0,03 – 0,3 Азот – 0,01 – 0,08 Кальций – 0,001 – 0,05 Церий – 0,001 – 0,05 Вольфрам – 0,02 – 0,3 Железо – Остальное РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
