CS275787B6 - Martensitic rustless steel for castings - Google Patents
Martensitic rustless steel for castings Download PDFInfo
- Publication number
- CS275787B6 CS275787B6 CS813165A CS316581A CS275787B6 CS 275787 B6 CS275787 B6 CS 275787B6 CS 813165 A CS813165 A CS 813165A CS 316581 A CS316581 A CS 316581A CS 275787 B6 CS275787 B6 CS 275787B6
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- vanes
- steel
- martensitic stainless
- stainless steel
- toughness
- Prior art date
Links
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Description
4 /- CS 275787 3 64 / - CS 275787 3 6
Vynález se týká martenzitické nerezavějící oceli, na odlitky, vhodné pro výrobu sou-částí vodních turbin pro vodní elektrárny, například pro výrobu oběžných kol, rozváděčíchlopatek a výztužných lopatek, u kterých se vyžaduje, aby měly velkou odolnost proti kavi-tační korozi. V tepelných a atomových elektrárnách má jednotkový výkon generátoru stále vzrůstajícítrend, avšak je velmi obtížné překonávat špičkové zatížení. 3ako jeden prostředek k překo-návání špičkového zatížení se osvědčily vodní elektrárny schopné nastavovat výstupní vý-kon v poměrně krátkém časovém intervalu, zejména konstrukce přečerpávacích elektráren,které mohou účinně využívat přebytečného výkonu v noci.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to martensitic stainless steel suitable for casting water turbine components for hydroelectric power plants, for example, for producing impellers, switchboards and reinforcing blades, which are required to have a high resistance to creep corrosion. In thermal and nuclear power plants, the unit power of the generator is still increasing, but it is very difficult to overcome peak loads. As one means of overcoming peak loads, hydroelectric power plants capable of adjusting output power over a relatively short period of time, particularly pumping power plant designs, which can effectively utilize excess power at night, have proven themselves.
Vodní turbína v těchto přečerpávacích elektrárnách je tzv. čerpadlová reverzní tur-bina, která pohání generátor ve dne a přečerpává vodu v noci. Tyto elektrárny mívají vy-soký spád a vysoký výkon, aby se účinně využilo stavebního místa a snížily se stavebnínáklady na jednotku výkonu.The water turbine in these pumped-storage power plants is the so-called reverse pump turbine, which drives the generator by day and pumps water at night. These power plants tend to have high gradients and high performance to effectively utilize the building site and reduce construction costs per unit of performance.
Ocel na odlitky, která obsahuje především chrom v množství asi 13 % hmot. se běžněužívá jako materiál pro součásti vodních turbin jako jsou oběžné kolo, rozváděči lopatkya výztužné lopatky; popřípadě ještě tato ocel obsahuje nikl. Podmínky, za kterých pracujívodní turbiny s vysokým spádem a velkým výkonem, jsou však neustále těžší. Na povrchu lo-patek oběžného kola se v důsledku vysoké rychlosti proudění vody vytvářejí oblasti podtla-ku, a povrch lopatek se poškozuje pulsním zatížením, vznikajícím tehdy, když dutinky vznik-lé podtlakem na jejich povrchu se zhroutí. Tím vzniká tzv. kavitační koroze. Běžné mate-riály nejsou schopné odolávat této kavitační korozi. Ve snaze o vysoký spád ve vodníelektrárně a o vysoký výkon je tedy žádoucí vyvinout materiál se zvýšenou mechanickoupevností a houževnatostí a zejména s velkou odolností proti kavitační korozi. Předmětem vynálezu je martenzitická nerezavějící ocel na odlity,až 8,0 % hmot. niklu a 11,0 až 14,0 % hmot. chrómu. Podstata vynálezuocel'obsahuje 0,05 až 0,1 % hmot. uhlíku, 0,3 až 1,0 % hmot. křemíku,manganu, zbytek železo. která obsahuje 0,5spočívá v tom, že2,0 až 9,0 % hmot.Casting steel, which contains mainly chromium in an amount of about 13% by weight. is commonly used as a material for water turbine components such as an impeller, guide vanes, and a reinforcing blade; optionally, the steel also comprises nickel. However, the conditions under which high flow and high power working turbines are increasingly difficult. Vacuum areas are formed on the surface of the impeller feet due to the high flow rate of the water, and the surface of the blades is damaged by pulse loads when the vacuum tubes formed on their surface collapse. This results in cavitation corrosion. Conventional materials are unable to resist this cavitation corrosion. It is therefore desirable to develop a material with increased mechanical strength and toughness, and in particular with high cavitation corrosion resistance, in order to achieve a high water-power gradient and high performance. The subject of the invention is a martensitic stainless steel for casting up to 8.0 wt. % nickel and 11.0 to 14.0 wt. chromium. The subject matter of the invention comprises 0.05 to 0.1 wt. % carbon, 0.3 to 1.0 wt. silicon, manganese, the rest iron. which comprises 0.5 to 9.0 wt.
Martenzitická nerezavějící ocel na odlitky podle vynálezu má nejen vynikající odol-nost proti, kavitační korozi, vysokou mechanickou pevnost a houževnatost, ale dá se snadnovyrobit v průmyslovém měřítku bez jakýchkoliv speciálních opatřeni při odlévání.The inventive martensitic stainless steel has not only excellent resistance, cavitation corrosion, high mechanical strength and toughness, but can be easily manufactured on an industrial scale without any special casting measures.
Množství základních 5. legovacích prvků lze odůvodnit jejich působením na vlastnostioceli.The number of basic 5 alloying elements can be justified by their effect on the properties of the steel.
Uhlík obsažený v martenzitické nerezavějící oceli podle vynálezu slouží k vytvořenístabilní martenzitické fáze tepelným zpracováním a tedy ke zvýšení pevnosti oceli na od-litky. Nadměrné množství uhlíku však snižuje houževnatost, takže ocel má obsahovat 0,05až 0,1 ?s hmot. uhlíku. Křemík se přidává jako dezoxi.dační činidlo společně s manganem při tavení ocelia slouží ke zvýšení slévatelnostl oceli na odlitky. Příliš velké množství křemíku všaksnižuje stejně jako uhlík houževnatost nerezavějící oceli, takže množství křemíku má býtv rozmezí 0,3 až 1,0 % hmot.The carbon contained in the martensitic stainless steel according to the invention serves to form a stable martensitic phase by heat treatment and thus to increase the strength of the steel to the cast iron. However, excess carbon reduces the toughness so that the steel should contain 0.05 to 0.1% by weight. carbon. Silicon is added as a deoxidizing agent together with manganese in the smelting of steel to enhance castability of cast steel. However, too much silicon, like carbon, reduces the toughness of stainless steel, so that the amount of silicon should be between 0.3 and 1.0% by weight.
Mangan představuje složku, která hraje obzvlášt důležitou roli při zvyšování odol-nosti nerezavějící oceli na odlitky podle vynálezu proti kavitační korozi. Důvodem k tomu,že celkové množství manganu má být omezeno na rozmezí 2,0 až 9,0 ?í hmot. je to, že účinekpřísady není znatelný, pokud je množství menší než 2,0 "s hmot. a že v oceli na odlitkyvznikají fáze epsilon a austenitická fáze, které snižují mez trvalého prodloužení, pokudmnožství manganu převýší 9,0 % hmot. Z praktických důvodů je nejvýhodnější přídavek man-ganu v rozmezí 2,5 až 6,0 % hmot.Manganese is a component that plays a particularly important role in enhancing the resistance of the stainless steel to the inventive casting against cavitation corrosion. This is because the total amount of manganese should be limited to between 2.0 and 9.0% by weight. is that the effect of the additive is not noticeable when the amount is less than 2.0 "by weight and that the epsilon and austenitic phase phases are formed in the steel to reduce the sustained elongation when the amount of manganese exceeds 9.0% by weight. most preferred is the addition of manganese in the range of 2.5 to 6.0% by weight.
Nikl představuje složku, která se rozpouští v pevné fázi v kovové matrici., stabili-zuje martenzitickou fázi a zvyšuje houževnatost. Celkové množství niklu je omezeno na roz- Λ CS 275737 36 2 mezí od 0,5 do 8,0 % hmot, protože při přidání menšího množství než dolní mez je účinekniklu příliš slabý, zatímco při přídavku převyšujícím horní mez se zvýšením tvrdosti zhor-šuje obrobítelnost martenzitická nerezavějící oceli na odlitky a zvýšením obsahu austenituse snižuje mez trvalého prodloužení. Oe proto žádoucí obsah niklu 1,0 % až 6,0 % hmot.a nejúčelnější 3,0 % až 4,0 % hmot.Nickel is a solid phase dissolving component in a metal matrix, stabilizing the martensitic phase and increasing toughness. The total amount of nickel is limited to between 0.5% and 8.0% by weight, since when added less than the lower limit, the effect is too weak, while the addition of hardness deteriorates with the upper limit. the machinability of the martensitic stainless steel to the castings and the increase in the austenite content reduces the permanent elongation limit. Therefore, a nickel content of 1.0% to 6.0% by weight and most preferred 3.0% to 4.0% by weight is desirable.
Chrom je důležitý jako legovací složka podporující odolnost proti korozi. Množstvíchrómu pod 11 hmot. má v oceli nedostatečný účinek, zatímco při množství nad 14 %hmot. chrómu vzniká v matrici ferit delta, který snižuje odolnost proti kavitační korozi.Celkové množství chrómu leží s výhodou v rozmezí 12,0 až 13,5 % hmot.Chromium is important as an alloying component promoting corrosion resistance. Amount of chromium below 11 wt. it has an inefficient effect in steel, whereas at an amount of more than 14 wt. chromium is formed in the ferrite delta matrix, which reduces the cavitation corrosion resistance. The total amount of chromium is preferably between 12.0 and 13.5% by weight.
Tavení lze provádět v indukční nebo v obloukové peci a odlévání lze provádět běžnýmzpůsobem například do pískové formy nebo do kovové formy.The melting can be carried out in an induction or an arc furnace and casting can be carried out in a conventional manner, for example in a sand mold or a metal mold.
Po odlití se provádí chlazení takovou rychlostí, aby nevznikaly trhlinky, přičemžchladicí rychlost závisí na tvaru a rpzměru ocelového odlitku; je žádoucí, aby temperováníprobíhalo od teploty 500 až 700 °C. Příklady:After casting, cooling is carried out at a rate such that no cracks are formed, the cooling rate being dependent on the shape and dimension of the steel casting; it is desirable for the tempering to proceed from 500 to 700 ° C. Examples:
Materiály, podle vynálezu, jejichž chemická složení je uvedeno v příkladech 1 a 2v tabulce 1, byly taveny v indukční peci a tepelně zpracovány tak, aby jejich tepelnézpracování odpovídalo chlazení velkého odlitku na vzduchu. Vzorky potom byly dále tepelnězpracovány při teplotě 1 050 °C, chlazeny rychlostí 150 °C/h a potom tepelně zpracoványa popuštěny při teplotě 650 °C.The materials according to the invention, the chemical compositions of which are given in Examples 1 and 2 in Table 1, were melted in an induction furnace and heat treated so that their thermal treatment corresponds to the cooling of the large casting in air. The samples were then further heat treated at 1050 ° C, cooled at 150 ° C / h and then heat treated and tempered at 650 ° C.
Vyrobené vzorky byly zkoušeny pokud jde o mez pevnosti v tahu Rm, mez plastické de-formace Rp 02, kontrakci Z, tažnosti A5, vrubovou houževnatost KCV2 (Charpyho kladivo,vrub tvaru V šířky 2 mm při teplotě 20 °C) a tvrdost podle Vickerse HV.The samples produced were tested for tensile strength Rm, plastic deformation limit Rp 02, Z contraction, elongation A5, KCV2 notch (Charpy hammer, V-shaped notch 2 mm at 20 ° C) and Vickers hardness HV.
Dosažené výsledky jsou shrnuty v tabulce 2.The results are summarized in Table 2.
Potom bylo na vzorky působeno po dobu 130 minut v čisté vodě o teplotě 25 °C elektro-strikčními vibracemi, jejichž frekvence byla 6,5 kHz a dosah 100 /um, potom se zjištovalhmotnostní úbytek, způsobený kavitační korozí; kavitační součinitel potom byl vypočtenpodle této rovnice: KS = w/(t. j5 ).10 6 kde w znamená hmotností úbytek způsobený kavitační korozí |g|, _t je doba zkoušení v minu-tách a j5 je hustota |kg.m ^|.Thereafter, the samples were treated for 130 minutes in 25 ° C pure water with electro-vibration with a frequency of 6.5 kHz and a range of 100 µm, then the weight loss caused by cavitation corrosion was determined; the cavitation coefficient was then calculated according to the following equation: KS = w / (t. j5) .10 6 where w is the weight loss due to cavitation corrosion | g |, t is the test time in minutes and j5 is the density | kg.m ^ | .
Kontrolní materiály s chemickým složením uvedeným v tabulce 1 pod čísly 1 až 7(kontr. vzorky), byly roztaveny, odlévány a tepelně zpracovány stejným způsobem jako ma-teriály podle vynálezu a byly z nich vyrobeny vzorky. Vlastnosti těchto vzorků potom bylyzkoušeny stejně jako vlastnosti vzorků z ocelí podle vynálezu. Dosažené výsledky jsou takéshrnuty v tabulce 2. 3 CS 275787 B 6 l· ? ŇChemical control materials listed in Table 1 under numbers 1-7 (Controls) were melted, cast and heat treated in the same manner as the inventive materials and sampled. The properties of these samples were then tested as well as the properties of the samples of the steels of the invention. The results are also summarized in Table 2. 3 CS 275787 B 6 l ·? Ň
Tabulka 1Table 1
Složení (% hmot.) C N Si. Cr Ni Mn Mo Nb Cu Fe Příklady 1 0,05 - 0,31 13,44 1,97 5,33 - - zbytek 2 0,06 - 0,32 12,95 3,26 5,15 - - - II Kontrol.vzorky 1 0,05 - 0,32 13,09 1,81 0,59 0,56 - - ,1 2 0,04 - 0,32 13,27 3,52 0,57 0,55 - - II 3 0,05 - 0,31 13,42 1,94 1,48 - - - ·' 4 0,06 - 0,33 13,05 1,91 3,03 3,53 - - II 5 0,05 - 0,30 13,20 3,45 1,51 - - - II 6 0,06 - 0,34 13,17 3,43 2,98 3,58 - - II 7 0,05 - 0,30 13,12 5,93 0,58 1,56 - - IIComposition (% w / w) C N Si. Cr Ni Mn Mo Nb Cu Fe Examples 1 0,05 - 0,31 13,44 1,97 5,33 - - remainder 2 0,06 - 0,32 12,95 3,26 5,15 - - - II Kontrol samples 1 0.05 - 0.32 13.09 1.81 0.59 0.56 - -, 1 2 0.04 - 0.32 13.27 3.52 0.57 0.55 - - II 3 0.05 - 0.31 13.42 1.94 1.48 - - - · '4 0.06 - 0.33 13.05 1.91 3.03 3.53 - - II 5 0.05 - 0 , 30 13.20 3.45 1.51 - - - II 6 0.06 - 0.34 13.17 3.43 2.98 3.58 - - II 7 0.05 - 0.30 13.12 5 , 93 0.58 1.56 - - II
Tabulka 2Table 2
Mez pevnostiv tahu Rm (MPa) Mezplast.deformaceRpO2(MPa) Kont- rakce Z (¾) Tažnost A5 (¾) Vrubová houžev- natost KCV2 '(J.cm-Z) T vrdostpodle Vi ckerse HV K 5 Příklady 1 865 592 78,5 15,0 202 274 44,31 2 989 601 72,5 15,6 172 316 34,12 Kontrol.vzorky 1 X 756 537 69,1 16,7 228 243 64,30 2 863 546 62,5 14,0 152 270 55,16 3 705 523 77,6 17,3 305 233 63,06 4 827 509 64,7 16,9 13 268 45,28 5 782 595 79,2 15,1 301 254 58,27 6 952 553 62,5 15,0 20 302 33,85 , 7 914 503 64,0 15,8 147 304 49,20Tensile strength Rm (MPa) Interposition.deformationRpO2 (MPa) Z (¾) ductility A5 (¾) KCV2 '(J.cm-Z) toughness T correlation according to Vi ck HV K 5 Examples 1 865 592 78 , 5 15.0 202 274 44.31 2 989 601 72.5 15.6 172 316 34.12 Controls samples 1 X 756 537 69.1 16.7 228 243 64.30 2 863 546 62.5 14, 0 152 270 55.16 3 705 523 77.6 17.3 305 233 63.06 4 827 509 64.7 16.9 13 268 45.28 5 782 595 79.2 15.1 301 254 58.27 6 952 553 62.5 15.0 20 302 33.85, 7,914 503 64.0 15.8 147 304 49.20
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5650880A JPS56152949A (en) | 1980-04-28 | 1980-04-28 | Martensitic stainless cast steel with cavitation erosion resistance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS316581A3 CS316581A3 (en) | 1992-03-18 |
| CS275787B6 true CS275787B6 (en) | 1992-03-18 |
Family
ID=13029060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS813165A CS275787B6 (en) | 1980-04-28 | 1981-04-28 | Martensitic rustless steel for castings |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56152949A (en) |
| CS (1) | CS275787B6 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS515611A (en) * | 1974-07-06 | 1976-01-17 | Sumikin Kiko Kk | BONBETENTOSOCHI |
-
1980
- 1980-04-28 JP JP5650880A patent/JPS56152949A/en active Granted
-
1981
- 1981-04-28 CS CS813165A patent/CS275787B6/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS316581A3 (en) | 1992-03-18 |
| JPS633946B2 (en) | 1988-01-26 |
| JPS56152949A (en) | 1981-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1100789A (en) | High strength, austenitic, non-magnetic alloy | |
| CN104152808B (en) | Boron-containing high-silicon bainite wear-resistant corrosion-resistant alloy and manufacturing method thereof | |
| KR20120118443A (en) | Low alloy steel for geothermal power generation turbine rotor, and low alloy material for geothermal power generation turbine rotor and method for manufacturing the same | |
| US3925064A (en) | High corrosion fatigue strength stainless steel | |
| US4431446A (en) | High cavitation erosion resistance stainless steel and hydraulic machines being made of the same | |
| US4548643A (en) | Corrosion resistant gray cast iron graphite flake alloys | |
| JPS6053737B2 (en) | Stainless steel casting for water turbine runners | |
| EP0039052B1 (en) | Martensitic stainless cast steel having high cavitation erosion resistance | |
| JPH0524984B2 (en) | ||
| EP0109221B1 (en) | High-strength austenitic steel | |
| CS275787B6 (en) | Martensitic rustless steel for castings | |
| CN101532110A (en) | Method for removing Delta ferrite from high strength and toughness martensitic stainless steel | |
| JPS6344815B2 (en) | ||
| JP2678263B2 (en) | High-strength and high-corrosion-resistant martensitic stainless steel manufacturing method and its application | |
| RU2169789C2 (en) | Corrosion resistant-martensite aging cast steel | |
| JPS6341981B2 (en) | ||
| JP3739886B2 (en) | High strength and high toughness cast steel | |
| JPS56152950A (en) | Nartensitic stainless cast steel with cavitation erosion resistance | |
| JPH09195004A (en) | Stainless steel | |
| JPS6111312B2 (en) | ||
| JPS56152948A (en) | Martensitic stainless cast steel with cavitation erosion resistance | |
| JPS57210958A (en) | Runner of water turbine | |
| JPH08239735A (en) | Austenitic stainless cast steel | |
| JPS6366381B2 (en) | ||
| JPH08239734A (en) | Austenitic stainless cast steel |