Патент на изобретение №2176283
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ
(57) Реферат: Изобретение относится к металлургии, а именно к высокопрочной коррозионностойкой стали, которая может быть использована в авиационной, космической и других областях техники для изготовления силовых паяносварных узлов, применяемых без термической обработки после сварки. Предложенная коррозионностойкая сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,03-0,08, хром 12,8-14,5, никель 5,2-6,5, молибден 0,7-1,2, вольфрам 0,7-1,2, ванадий 0,15-0,3, ниобий 0,08-0,3, азот 0,01-0,03, иттрий 0,01-0,1, кальций 0,001-0,01, цирконий 0,01-0,1, лантан 0,01-0,1, железо – остальное. Техническим результатом изобретения является повышение ударной вязкости в паяносварных соединениях изделий, работающих при криогенных температурах (до -70oС). 3 табл. Изобретение относится к черной металлургии, в частности к коррозионностойким высокопрочным сталям, и может быть использовано в авиационной, космической и других отраслях техники для изготовления силовых паяносварных узлов, применяемых без термической обработки после пайки. Известна сталь типа Х18Н10Т, содержащая в своем составе большое количество дефицитного никеля, но не обладающая достаточной прочностью при температурах эксплуатации оборудования (ГОСТ 5632-72, сталь Х18Н10Т). Известна коррозионностойкая сталь, наиболее близкая к данному изобретению, содержащая, мас.%: Углерод – 0,03-0,08 Хром – 13,0-15,0 Никель – 5,05-6,0 Медь – 1,8-2,5 Молибден – 0,8-1,8 Ниобий – 0,03-0,45 Титан – 0,02-0,15 Лантан – 0,01-0,1 Марганец – 0,1-1,0 Кальций – 0,01-0,1 Кремний – 0,05-0,7 Азот – 0,015-0,08 Церий – 0,01-0,1 Иттрий – 0,01-0,1 Железо – Остальное (SU авт. свид. 1144405, A1, C22 038/59, 1989). Известная сталь обладает повышенной коррозионной стойкостью сварных соединений и высокими механическими свойствами. Однако применение этой стали для изготовления паяносварных конструкций связано с выделением карбидно-нитридной сетки по границам зерен в процессе замедленного охлаждения при пайке, что вызывает понижение вязкости таких соединений при низкой температуре. Задача данного изобретения – создание коррозионностойкой высокопрочной стали, способной надежно эксплуатироваться в паяносварных конструкциях, в том числе при низких температурах до -70oC. Для решения поставленной задачи предложена коррозионностойкая сталь, содержащая углерод, хром, никель, молибден, ниобий, азот, иттрий, кальций, лантан и железо, которая дополнительно содержит вольфрам, ванадий и цирконий, при следующем соотношении компонентов, маc.%: Углерод – 0,03-0,08 Хром – 12,8-14,5 Никель – 5,2-6,5 Молибден – 0,7-1,2 Вольфрам – 0,7-1,2 Ванадий – 0,15-0,3 Ниобий – 0,08-0,3 Азот – 0,01-0,03 Иттрий – 0,01-0,1 Кальций – 0,001-0,01 Цирконий – 0,01-0,1 Лантан – 0,01-0,1 Железо – Остальное Соотношение элементов в стали указано с учетом следующего ограничения содержания примесей в ней. Примеси в заявленной стали, мас.%: Кремний – Не более 0,6 Марганец – Не более 0,6 Медь – Не более 0,3 Титан – Не более 0,2 Фосфор – Не более 0,1 Сера – Не более 0,1 Введение в сталь циркония позволяет создать защитную пленку на границах зерен, а значит и уменьшить диффузию углерода и азота. Введение в сталь вольфрама и ванадия, образующих стойкие карбиды и таким образом забирающих углерод из твердого раствора, обеспечивает резкое снижение интенсивности выделения карбидной сетки Me23C6 по границам зерен при охлаждении во время пайки. В стали также уменьшен верхний предел содержания хрома. Все это в комплексе позволяет снизить образование карбидонитридов хрома при замедленном охлаждении в процессе пайки. Технический результат – повышение ударной вязкости в паяносварных соединениях изделий, работающих при криогенных температурах (до -70oC). В лабораторных условиях в вакуумно-индукционной печи емкостью 150 кг были выплавлены стали. Химический состав исследованных сталей приведен в табл. 1. Плавки 4 и 5 имеют содержание легирующих элементов ниже нижнего и выше верхнего соответственно. Плавка 6 – прототип. Механические свойства предложенной и известной сталей после закалки с 1000oC и отпуска при 520oC приведены в табл. 2. Механические свойства исследованных сталей основного металла и паяного соединения приведены в табл. 3. Как видно из приведенных данных, предложенная сталь имеет высокие механические свойства по сравнению с прототипом (плавка N 6) и, в частности, высокую ударную вязкость образцов с усталостной трещиной (КСТ) паяных соединений при температуре -70oC, что позволяет создать надежные силовые конструкции. Плавки 4 и 5, имеющие легирующие элементы ниже нижнего и выше верхнего предела соответственно, имеют либо низкую прочность (плавка 4), либо низкую вязкость (плавка 5). Формула изобретения
Углерод – 0,03-0,08 Хром – 12,8-14,5 Никель – 5,2-6,5 Молибден – 0,7-1,2 Вольфрам – 0,7-1,2 Ванадий – 0,15-0,3 Ниобий – 0,08-0,3 Азот – 0,01-0,03 Иттрий – 0,01-0,1 Кальций – 0,001-0,01 Цирконий – 0,01-0,1 Лантан – 0,01-0,1 Железо – Остальное РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
