Патент на изобретение №2205888
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ЖАРОПРОЧНАЯ СТАЛЬ
(57) Реферат: Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке литейной жаропрочной стали, используемой, например, для изготовления деталей термических агрегатов. Предложена жаропрочная сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод – 0,2-0,45; кремний – до 1,5; марганец – до 0,8; хром – 23-26; никель – 11-13; ниобий – 0,4-0,8; ванадий – 0,25-0,45; сера – до 0,03; фосфор – до 0,03; железо – остальное, при условии выполнения соотношения 1,6<ниобий/ванадий<3,2. Техническим результатом изобретения является повышение предела текучести при высоких температурах. 2 табл. Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов жаропрочной стали. Техническая задача изобретения – повышение предела текучести жаропрочной стали при высоких температурах. Наиболее близким аналогом является жаропрочная сталь, известная из патента России RU 2139951 от 24.11.98. Известная сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Углерод – 0,2-0,45 Кремний – До 1,5 Марганец – 2,0-4,0 Хром – 23,0-26,0 Никель – 9,0-11,0 Медь – 0,7-1,0 Ниобий – 0,6-1,0 Железо – Остальное При этом содержание в ней серы и фосфора не превышает 0,03 мас.% каждого. Известную сталь используют, например, для изготовления деталей печей с рабочей температурой до 1000oС в воздушной атмосфере, а при 950oС в цементационных печах с углеродсодержащей атмосферой, однако при высоких температурах (800-1000oС) происходит рост зерна, что связано со значительным содержанием марганца, сопровождаемый повышением эффективной концентрации на границах зерен вредных примесей (прежде всего серы и фосфора), приводящей к снижению механических свойств. Кроме того, марганец может инициировать образование  -фазы, которая значительно снижает предел текучести стали и приводит к возникновению микротрещин.
Карбиды ниобия (NbC), нитриды ниобия (NbN), а также карбонитриды (Nb(N, C)) в аустенитных сталях расположены в виде скоплений, строчек в приграничных объемах. Такое неоднородное распределение соединений ниобия при повышении температуры приводит к появлению разнозернистости в структуре стали и, как следствие, к неравномерному распределению нагрузки, что влечет за собой интенсивное развитие микротрещин в междендритном пространстве.
Технической задачей изобретения является создание жаропрочной стали с повышенным пределом текучести при высоких температурах для изготовления деталей и приспособлений термических агрегатов, испытывающих в процессе работы длительное воздействие сложного спектра нагрузок в условиях циклических теплосмен.
Эта цель достигается тем, что жаропрочная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, хром, ниобий и железо, содержит дополнительно ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:Углерод – 0,2-0,45 Кремний – До 1,5 Марганец – До 0,8 Хром – 23-26 Никель – 11-13 Ниобий – 0,4-0,8 Ванадий – 0,25-0,45 Сера – До 0,03 Фосфор – До 0,03 Железо – Остальное при условии выполнения соотношения 1,6<ниобий/ванадий<3,2. Повышение предела текучести при высоких температурах достигается за счет снижения содержания марганца, повышения содержания никеля и введения в состав стали ванадия. Повышение содержания никеля способствует стабилизации аустенита и релаксации напряжений за счет повышения энергии дефектов упаковки, что влечет за собой увеличение сопротивляемости растрескиванию при различных видах нагружений. По этим причинам сталь содержит не менее 11% никеля. Однако высокая стоимость никеля ограничивает верхний предел его содержания до 13%. Введение ванадия в количестве 0,25-0,4 мас.% в состав стали позволяет добиться измельчения зерна и равномерного распределения соединений ванадия и ниобия (карбидов, нитридов, карбонитридов) в приграничных объемах зерен. Кроме того, ванадий обеспечивает резкое усиление процессов дисперсионного твердения в Патент России RU 2139951 от 24.11.98. Формула изобретения
Углерод – 0,2-0,45 Кремний – до 1,5 Марганец – до 0,8 Хром – 23-26 Никель – 11-13 Ниобий – 0,4-0,8 Ванадий – 0,25-0,45 Сера – До 0,03 Фосфор – До 0,03 Железо – Остальное при условии выполнения соотношения 1,6<ниобий/ванадий<3,2. 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: 24.04.2007
Извещение опубликовано: 20.07.2008 БИ: 20/2008
|
||||||||||||||||||||||||||
-твердом растворе, а ниобий тормозит диффузионный обмен при высоких (>800oС) температурах, затрудняя коагуляцию дисперсных фаз и вызывая тем самым повышение предела текучести. Поэтому при введении ванадия должно соблюдаться соотношение 1,6<ниобий/ванадий<3,2. При уменьшении соотношения менее 1,6 интенсифицируются процессы дисперсионного твердения, что приводит к коагуляции соединений ванадия и разупрочнению сплава. Повышение содержания более 3,2 не приводит к дальнейшему увеличению предела текучести жаропрочной стали при высоких температурах.