RU2015193C1 - Литейная жаростойкая сталь - Google Patents
Литейная жаростойкая сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2015193C1 RU2015193C1 SU5007105/02A SU5007105A RU2015193C1 RU 2015193 C1 RU2015193 C1 RU 2015193C1 SU 5007105/02 A SU5007105/02 A SU 5007105/02A SU 5007105 A SU5007105 A SU 5007105A RU 2015193 C1 RU2015193 C1 RU 2015193C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- nickel
- phosphorus
- nitrogen
- vanadium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составу хромоникелевой аустенитной стали, обладающей повышенной жаростойкостью при температуре 900 - 1100°С, для изготовления деталей, работающих в уловиях периодического нагрева и охлаждения, например поддонов прокалочных печей, корзин, реторт, звеньев ленточных конвейеров термических печей и других печных инструментов. С целью повышения жаростойкости и эксплуатационной стойкости литых печных инструментов при температуре 950 - 1100°С сталь дополнительно содержит ванадий, медь, алюминий, азот и фосфор при следующем соотношении компонентов, % : углерод 0,30 - 0,40; кремний 1,50 - 2,50; марганец 0,10 - 0,40; хром 22,0 - 30,0; никель 16,0 - 22,0; медь 0,15 - 0,40; ванадий 0,12 - 0,28; молибден 0,25 - 0,45; азот 0,04 -0,08; фосфор 0,06 - 0,15; алюминий 0,025 - 0,070; железо - остальное, при выполнении следующих соотношений: хромовый эквивалент = хром +1,5 кремний +10 /молибден - ванадий/ = 28 - 41, никелевый эквивалент = никель + 30 /фосфор + азот/ = 28 - 41. 2 табл.
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составу хромоникелевой аустенитной стали, обладающей повышенной жаростойкостью при температуре 900-1100оС для изготовления деталей, работающих в условиях периодического нагрева и охлаждения, например поддонов прокалочных печей, корзин, реторт, звеньев ленточных конвейеров термических печей и других печных инструментов.
Известна жаростойкая сталь (см. заявку Японии N 57-25630, кл. С 22 С 38/40, заявл. 31.05.82) следующего химического состава, мас.%: Углерод 0,25-0,45 Кремний 0,50-2,00 Марганец 0-20 Хром 13,0-18,0 Никель 18,0-28,0 Железо Остальное
Однако эта сталь обладает достаточной жаростойкостью при температуре 800-950оС. Известна также литейная жаростойкая сталь (авт.св. N 1454878, кл. С 22 С 38/54) следующего химического состава, мас.%: Углерод 0,20-0,60 Кремний 0,6-2,5 Марганец 0,2-1,5 Хром 20,0-30,0 Никель 20,0-30,0 Титан 0,05-0,50 Кальций 0,05-0,50 Алюминий 0,03-1,00 Бор 0,001-0,010 Железо Остальное
Однако известная сталь в условиях периодического нагрева до 1100оС и охлаждения до 20оС имеет недостаточную жаростойкость и эксплуатационную стойкость.
Однако эта сталь обладает достаточной жаростойкостью при температуре 800-950оС. Известна также литейная жаростойкая сталь (авт.св. N 1454878, кл. С 22 С 38/54) следующего химического состава, мас.%: Углерод 0,20-0,60 Кремний 0,6-2,5 Марганец 0,2-1,5 Хром 20,0-30,0 Никель 20,0-30,0 Титан 0,05-0,50 Кальций 0,05-0,50 Алюминий 0,03-1,00 Бор 0,001-0,010 Железо Остальное
Однако известная сталь в условиях периодического нагрева до 1100оС и охлаждения до 20оС имеет недостаточную жаростойкость и эксплуатационную стойкость.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является литейная жаростойкая аустенитная сталь (см.заявку Японии N 56-21343 МКИ С 22 С 38/48, заявл. 19.05.81) следующего химического состава, мас.%: Углерод 0,05-0,15 Кремний 0-1,0 Марганец 0-2,0 Хром 16,00-19,0 Никель 23,0-24,9 Ниобий 0,5-1,5 Молибден 1,0-3,0 Железо Остальное
Сталь обладает удовлетворительной жаростойкостью и износостойкостью при температуре до 950оС. Эксплуатационная стойкость корзин из известной стали составляет 70-80 теплосмен. Такая стойкость поддонов или опок для прокалки керамических форм при температуре 950-1100оС недостаточна и снижает производительность оборудования из-за потерь рабочего времени на замену изношенных поддонов и опок и требует затрат на их восстановление или изготовление.
Сталь обладает удовлетворительной жаростойкостью и износостойкостью при температуре до 950оС. Эксплуатационная стойкость корзин из известной стали составляет 70-80 теплосмен. Такая стойкость поддонов или опок для прокалки керамических форм при температуре 950-1100оС недостаточна и снижает производительность оборудования из-за потерь рабочего времени на замену изношенных поддонов и опок и требует затрат на их восстановление или изготовление.
Цель изобретения - повышение жаростойкости и эксплуатационной стойкости литых печных инструментов (корзин, поддонов, опок) при температуре 950-1100оС, а также против образования и роста трещин разгара, коробления и истирания при многократном нагреве и охлаждении под нагрузкой.
Поставленная цель достигается тем, что сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, ванадий, молибден, азот, фосфор, алюминий и железо при следующем соотношении, мас.%: Углерод 0,30-0,40 Кремний 1,50-2,50 Марганец 0,10-0,40 Хром 22,0-30,0 Никель 16,0-22,0 Медь 0,15-0,40 Ванадий 0,12-0,28 Молибден 0,25-0,45 Азот 0,04-0,08 Фосфор 0,06-0,15 Алюминий 0,025-0,070 Железо Остальное
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав литейной жаростойкой стали отличается от известного соотношением компонентов и дополнительным введением ванадия, меди, алюминия, азота и фосфора, при этом эквивалентные количества хрома Сr экв = % Cr + 1,5% Si + 10(%Mo + %V) и никеля Niэкв = %Ni + 30(%C + %P + %N) должны составлять каждый в пределах 28-41%.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав литейной жаростойкой стали отличается от известного соотношением компонентов и дополнительным введением ванадия, меди, алюминия, азота и фосфора, при этом эквивалентные количества хрома Сr экв = % Cr + 1,5% Si + 10(%Mo + %V) и никеля Niэкв = %Ni + 30(%C + %P + %N) должны составлять каждый в пределах 28-41%.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных литейных жаростойких сталей показал, что жаростойкость и эксплуатационная стойкость литых печных инструментов, изготовленных из известных жаростойких сталей, недостаточны в условиях периодического нагрева и охлаждения при температуре 950-1100оС. Предлагаемая литейная жаростойкая сталь содержит дополнительно ванадий, медь, алюминий, азот и фосфор, при этом эквивалентные количества хрома Crэкв = %Cr +1,5%Si + 10(% Mo + %V) и никеля Niэкв = %Ni + 30(%C + %P + %N) должны составлять каждый в пределах 28-41%.
Оптимальное содержание хрома в стали выбрано 26%, а никеля - 19%. Введение 22-30% хрома и 16-22% никеля делает сталь стойкой к высокотемпературному окислению в газовых средах. Снижение содержания хрома ниже 22% и никеля ниже 16% вызывает понижение стойкости стали против химического разрушения поверхности в газовых средах при температуре выше 950оС в нагруженном или слабонагруженном состояниях. При повышении содержания хрома свыше 30% и никеля свыше 22% не наблюдается повышения жаростойкости и эксплуатационной стойкости при температуре до 1100оС.
Весьма важным для повышения жаростойкости и эксплуатационной стойкости жаропрочной стали является равенство эквивалентных количеств хрома и никеля в размере по 28-41%.
Хром и легирующие добавки кремния, молибдена и ванадия, составляющие эквивалентное содержание хрома, существенно влияют на жаростойкость стали. Полезное влияние кремния на жаростойкость стали связано с образованием на поверхности металла защитного слоя фаялита Fе2SiO4 с образованием в свою очередь тонкого слоя SiO2. Кремний положительно влияет на жаростойкость стали при содержании 1,50-2,50%.
Ванадий благополучно влияет на дисперсность и характер распределения первичных карбидов. Содержание ванадия менее 0,12% незначительно влияет на повышение жаростойкости стали, а содержание свыше 0,28% - не дает дальнейшего роста эксплуатационных свойств.
Молибден также значительно измельчает зерно в структуре стали и тем самым повышает жаростойкость ее. Содержание молибдена менее 0,25% незначительно влияет на повышение жаростойкости стали, а содержание свыше 0,45% не дает дальнейшего ощутимого роста эксплуатационных свойств.
Если по сравнению с хромом влияние кремния, как легирующего элемента на повышение жаростойкости стали, равно 1,5, то влияние ванадия и молибдена равно 10.
Никель и легирующие добавки углерода, фосфора и азота, составляющие эквивалентное содержание никеля, существенно влияют на стойкость стали к растеканию при циклических нагревах до 1100оС и охлаждениях, что сказывается в конечном итоге на эксплуатационную стойкость.
Высокая эксплуатационная стойкость стали достигается введением в хромоникелевый аустенит 0,30-0,40% углерода. При содержании углерода ниже 0,30% происходит понижение эксплуатационной стойкости стали, а при содержании выше 0,40% не наблюдается дальнейшего роста жаростойкости.
Фосфор обладает способностью подавлять мартенситное превращение стали, что позволяет понижать содержание никеля. При содержании фосфора ниже 0,06% его влияние не заметно на изменении температуры мартенситного превращения, а добавка фосфора до 0,15% благоприятно влияет на повышение прочности и пластичности при температуре 950-1100оС.
Добавки азота, аналогично фосфору, приводят к подавлению мартенситного превращения стали, что позволяет получать аустенит с пониженным содержанием никеля. В отличие от углерода азот, упрочняя матрицу, не снижает существенно ее пластические свойства. При содержании азота ниже 0,04% его влияние незаметно на повышение сопротивления высокотемпературной деформации, а при содержании выше 0,08% наблюдается понижение свариваемости стали из-за выделений псевдоперлита в зоне шва.
В сравнении с никелем влияние углерода, фосфора и азота, как легирующих элементов, повышающих жаростойкость стали, равно 30.
Медь также как и азот, углерод и фосфор способствует измельчению зерна стали и подавлению мартенситного превращения. При содержании меди ниже 0,15% не заметно влияние на снижение мартенситного превращения, а при содержании меди выше 0,40% не наблюдается дальнейшего снижения температуры мартенситного превращения.
Влияние марганца незначительно на повышении жаростойкости стали, поэтому его содержание должно быть в пределах 0,10-0,40%.
Таким образом, предлагаемый состав компонентов придает стали новые свойства, что позволяет сделать вывод с соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".
Для экспериментальной проверки заявляемого состава стали были приготовлены 6 опытных плавок и проведены сравнительные исследования свойств предлагаемой и известной сталей.
Опытные плавки выплавляют в основной индукционной печи ИСТ-0,25 емкостью 250 кг с использованием в качестве шихты изношенного печного инструмента из стали марки 30Х24Н19С2Л, отходов легированной стали, содержащей хром, никель, ванадий, молибден, а также феррохрома и никеля.
Химический состав опытных плавок с различным содержанием вводимых компонентов приведен в табл.1.
Химический состав опытной плавки стали 1 соответствует соотношению компонентов ниже нижнего предела заявляемой стали.
Плавки стали 2-4-заявляемая литейная жаростойкая сталь. Химический состав опытной плавки стали 5 соответствует соотношению компонентов выше верхнего предела заявляемой стали.
Сталь 6-химический состав известной стали.
Жаростойкие поддоны, опоки, решетки отливают в формы, получаемые методом вакуумной формовки.
Испытание жаростойкости и эксплуатационной стойкости проводят непосредственно в производственных условиях на проходных прокалочных агрегатах АВА740Л при температуре прокалки оболочковых керамических форм, равной 950 - 1100оС, и времени выдержки в печи 8 ч. Длительность одного термоцикла составляет 16 ч. Жаростойкость определяют по потере массы металла печным инструментом при времени окисления его 100 ч и температуре 950, 1025 и 1100оС.
Эксплуатационную стойкость определяют по количеству теплосмен до появления трещин разгара и по ширине трещин разгара в напряженных местах.
Свойства сталей приведены в табл.2, из которой следует, что жаростойкость и эксплуатационная стойкость предлагаемой стали превышают в 1,5-1,7 раза свойства известной стали.
Claims (1)
- ЛИТЕЙНАЯ ЖАРОСТОЙКАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения жаростойкости и эксплуатационной стойкости при 950 - 1100oС, она дополнительно содержит ванадий, медь, алюминий, азот и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 0,30 - 0,40
Кремний 1,50 - 2,50
Марганец 0,10 - 0,40
Хром 22,0 - 30,0
Никель 16,0 - 22,0
Медь 0,15 - 0,40
Ванадий 0,12 - 0,28
Молибден 0,25 - 0,45
Азот 0,04 - 0,08
Фосфор 0,06 - 0,15
Алюминий 0,025 - 0,070
Железо Остальное
при выполнении следующих соотношений:
Хромовый эквивалент-хром+1,5 кремний+10(молибден+ванадий)=28-41
Никелевый эквивалент-никель+30(фосфор+азот)=28-41
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5007105/02A RU2015193C1 (ru) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | Литейная жаростойкая сталь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5007105/02A RU2015193C1 (ru) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | Литейная жаростойкая сталь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015193C1 true RU2015193C1 (ru) | 1994-06-30 |
Family
ID=21587752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5007105/02A RU2015193C1 (ru) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | Литейная жаростойкая сталь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2015193C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447186C2 (ru) * | 2010-04-28 | 2012-04-10 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Высокопрочная немагнитная сталь |
-
1991
- 1991-08-05 RU SU5007105/02A patent/RU2015193C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Заявка Японии N 56-21343, кл. C 22C 38/48, 1981. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447186C2 (ru) * | 2010-04-28 | 2012-04-10 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Высокопрочная немагнитная сталь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Davis | Alloying: understanding the basics | |
CN100453681C (zh) | 一种高硼耐磨铸钢及其制备方法 | |
CN103498107A (zh) | 耐高温高硼高铬低碳耐磨合金钢及其制备方法 | |
CN102383066A (zh) | 一种耐磨铸钢及其制备方法 | |
CN103194662A (zh) | 一种水熄焦车用中碳高铬合金铸钢衬板及其制造方法 | |
EP0846929A2 (en) | Part or jig for gas carburizing furnace | |
Bhardwaj | Steel and Iron Handbook | |
US3132937A (en) | Cast steel | |
CN114717467A (zh) | 一种过共晶高铬铸铁材料、制备方法及其应用 | |
CN110117751B (zh) | 一种耐磨耐腐蚀双金属复合管材料及其制备方法 | |
RU2015193C1 (ru) | Литейная жаростойкая сталь | |
CN1093758A (zh) | 铸造1300—1350℃铁基耐热钢及熔铸工艺 | |
CN103602923B (zh) | 一种斗齿的合金及其生产方法 | |
CN108350557B (zh) | 铸造工具钢的活塞环及其制造工艺 | |
CN1624181A (zh) | 强韧高硅铸钢及其制造方法 | |
US3720545A (en) | Steel mold and method for producing the same | |
JPS6017043A (ja) | Co基耐熱合金 | |
JP5123014B2 (ja) | 高温耐摩耗材 | |
SU1749310A1 (ru) | Низкоуглеродиста свариваема сталь | |
JPS6254388B2 (ru) | ||
SU1749294A1 (ru) | Высокопрочный чугун | |
RU1356512C (ru) | Литейная жаростойкая сталь | |
SU1719456A1 (ru) | Износостойкий сплав | |
CN1804088A (zh) | 锰铬硼稀土抗磨铸铁及其制备工艺 | |
KR940006036B1 (ko) | 내마모성 피복강판 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060806 |