Патент на изобретение №2175684
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ВЫСОКОПРОЧНАЯ КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ СТАЛЬ
(57) Реферат: Изобретение относится к металлургии, а именно к свариваемой высокопрочной коррозионно-стойкой стали для криогенных температур, которая может быть использована в авиационной, космической и других областях техники. Предложенная высокопрочная коррозионно-стойкая сталь мартенситного класса содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: углерод не более 0,03, хром 10,0-13,0, никель 8,0-11,0, титан 0,02-0,15, молибден 0,4-0,9, кобальт 0,2-0,6, бор 0,001-0,005, кальций 0,001-0,05, лантан 0,01-0,1, железо – остальное. Техническим результатом изобретения является повышение ударной вязкости основного металла в зоне термического влияния сварного шва при криогенных температурах. Повышается надежность эксплуатации стали в сложных паяно-сварных конструкциях, в том числе с перекрестными и близлежащими швами, с возможностью технологических нагревов. 4 табл. Изобретение относится к области металлургии, в частности к свариваемым высокопрочностным коррозионно-стойким сталям для криогенных температур, и может быть использовано в авиационной, космической и других областях техники. Известна сталь 07Х16Н6, обладающая высокими механическими свойствами при криогенных температурах. Однако эта сталь является сталью переходного аустенитно-мартенситного класса и поэтому требует термической обработки после сварки, что не позволяет применить ее для сложных сварных узлов. Кроме того, при пайке этой стали в процессе охлаждения по границам зерен выделяется карбидная сетка, вызывающая снижение вязкости и коррозионной стойкости. Наиболее близкой к данному изобретению является известная высокопрочная коррозионно-стойкая сталь, содержащая углерод, хром, никель, титан, молибден, бор, кальций, цирконий и железо, имеющая следующий состав, мас.%: Углерод – 0,005-0,03 Хром – 10,0-13,0 Никель – 8,0-11,0 Титан – 0,03-0,45 Молибден – 0,4-0,9 Бор – 0,001-0,005 Кальций – 0,03-0,08 Цирконий – 0,01-0,08 Железо – Остальное. Примеси, мас.%, не более: Марганец – 0,3 Кремний – 0,3 Азот – 0,03 Алюминий – 0,2 Фосфор и сера – 0,015 (авт. свид. СССР N 378503, C 22 C 38/54). Эта сталь после термической обработки по режиму: закалка с 860oC + отпуск при 250oC обладает механическими свойствами, представленными в таблице 1. Сталь хорошо сваривается в термически обработанном состоянии, а также способна работать в паяно-сварных конструкциях. Недостатком этой стали является нестабильность механических свойств при криогенных температурах после нагревов в интервале 300 – 500oC (таблица 2). Это снижает технологичность и ремонтоспособность стали, что затрудняет создание конструкций с перекрестными сварными швами и подварками, а также применение технологических операций, предусматривающих нагревы (например, термообезжиривание окончательно готовых изделий, требующее нагрева выше 300oC). Задачей настоящего изобретения является создание высокопрочной коррозионно-стойкой стали, способной надежно эксплуатироваться в сложных паяно-сварных конструкциях, в том числе с перекрестными и близлежащими швами и допускать технологические нагревы. Для решения поставленной задачи предложена высокопрочная коррозионно-стойкая сталь мартенситного класса, содержащая углерод, хром, никель, титан, молибден, бор, кальций и железо, которая дополнительно содержит кобальт и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод – Не более 0,03 Хром – 10,0-13,0 Никель – 8,0-11,0 Титан – 0,02-0,15 Молибден – 0,4-0,9 Кобальт – 0,2-0,6 Бор – 0,001-0,005 Кальций – 0,001-0,05 Лантан – 0,01-0,1 Железо – Остальное. Поставленная техническая задача решается комплексным путем. 1. В сталь вводят кобальт в количестве 0,2 – 0,6 мас.% для измельчения дендритной ячейки перекрестных сварных швов, а следовательно повышения их вязкости. 2. В сталь взамен циркония вводят лантан в количестве 0,01 – 0,1 мас.% как элемент, более интенсивно очищающий границы зерен. 3. Ограничен верхний предел по титану до 0,15 мас.% для снижения интенсивности старения при температурах 300 – 350oC. Соотношение элементов в стали указано с учетом следующего ограничения содержания примесей в ней. Примеси, мас.%, не более: Кремний – 0,25 Марганец – 0,25 Алюминий – 0,20 Цирконий – 0,01 Фосфор – 0,01 Сера – 0,25 Технический результат – повышение ударной вязкости основного металла и в зоне термического влияния сварного шва при криогенных температурах. В таблице 3 представлены механические свойства предложенной стали при комнатной и криогенной температурах после отпуска при температурах 250 и 500oC. В таблице 4 представлены механические свойства опытных плавок стали в соответствии с их химическим составом. Как видно из данных таблиц 3 и 4, предложенная сталь имеет высокие механические свойства по сравнению с прототипом (плавка 6), в том числе после нагрева при 500oC и в сварных соединениях. Плавки 4 и 5, содержащие легирующие элементы соответственно ниже нижнего и выше верхнего пределов, имеют низкий предел прочности (плавка 4) и низкую ударную вязкость КСТ при температуре -253oC после отпуска 500oC (плавка 5). Таким образом, данная сталь позволяет создать сложные паяно-сварные конструкции с перекрестными и близлежащими швами с высокими значениями ударной вязкости при криогенных температурах и с возможностью применения технологических нагревов в процессе их изготовления. Формула изобретения
Углерод – Не более 0,03 Хром – 10,0-13,0 Никель – 8,0-11,0 Титан – 0,02-0,15 Молибден – 0,4-0,9 Кобальт – 0,2-0,6 Бор – 0,001-0,005 Кальций – 0,001-0,05 Лантан – 0,01-0,1 Железо – Остальное РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
