RU2049145C1

RU2049145C1 - Corrosion-resistant magnetically soft steel

Info

Publication number: RU2049145C1
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Соболев; Б.А. Масленок; А.В. Копейкин; В.В. Лебедев; В.Р. Сулягин; И.А. Повышев; Н.Б. Щербинина; В.Н. Павлов; Р.А. Козлов
Original assignee: Акционерное общество "Ижорские заводы"
Priority date: 1992-01-10
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: structural steels applicable in power engineering and ship building. SUBSTANCE: corrosion-resistant magnetically soft steel additionally has nitrogen and cerium and the following qualitative and quantitative composition, mass. carbon 0.02-0.05; silicon 0.4-0.8; manganese 0.1-0.5; chromium 15.6-17.6; nickel 0.9-1.1; nitrogen 0.01-0.05; cerium 0.005-0.05; sulfur 0.005-0.02; phosphorus 0.005-0.025; the balance, iron. EFFECT: higher magnetic properties, corrosion resistance and resistance to brittle failure. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии конструкционных сталей и плавок, содержащих в качестве основы железо и хром, а также другие легирующие элементы, и может быть использовано в энергетическом и судовом машиностроении при производстве высоконадежных электромагнитных приводов современных исполнительных устройств и механизмов. The invention relates to the metallurgy of structural steels and swimming trunks containing iron and chromium, as well as other alloying elements, and can be used in power and marine engineering in the production of highly reliable electromagnetic drives of modern actuators and mechanisms.

Известны конструкционные материалы, применяемые в указанных областях техники, например стали марок: 14Х17Н2, 12Х17, 09Х17Н. Known structural materials used in these fields of technology, for example, steel grades: 14X17H2, 12X17, 09X17H.

Однако известные материалы характеризуются недостаточно высоким уровнем основных физико-механических, технологических и служебных свойств, что не обеспечивает требуемой эксплуатационной надежности и срока службы разрабатываемых тяговых электромагнитных приводов реакторного оборудования. However, the known materials are characterized by an insufficiently high level of basic physical, mechanical, technological and service properties, which does not provide the required operational reliability and service life of the developed traction electromagnetic drives of the reactor equipment.

Наиболее близкой к предлагаемой композиции по назначению и составу компонентов является хромоникелевая-мартенситно-ферритная сталь марки 09Х17Н, содержащая, мас. Углерод 0,09 Марганец 0,5 Кремний 0,4-0,8 Хром 16,6-17,6 Никель 0,9-1,1 Сера 0,02 Фосфор 0,025 Медь 0,2 Железо Остальное
Однако известная сталь характеризуется недостаточной стабильностью магнитных свойств в условиях длительной эксплуатации и не обеспечивает требуемой коррозионной стойкости и сопротивлению хрупкому разрушению.Closest to the proposed composition for the intended purpose and composition of the components is chromium-nickel-martensitic-ferritic steel grade 09X17H, containing, by weight. Carbon 0.09 Manganese 0.5 Silicon 0.4-0.8 Chromium 16.6-17.6 Nickel 0.9-1.1 Sulfur 0.02 Phosphorus 0.025 Copper 0.2 Iron Else
However, the known steel is characterized by insufficient stability of magnetic properties under long-term operation and does not provide the required corrosion resistance and resistance to brittle fracture.

Цель изобретения повышение магнитных свойств и коррозионной стойкости, а также сопротивления хрупкому разрушению. The purpose of the invention is the increase of magnetic properties and corrosion resistance, as well as resistance to brittle fracture.

Цель достигается тем, что в сталь, содержащую углерод, кремний, марганец, хром, никель, серу, фосфор, железо, дополнительно вводят азот и церий при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 0,02-0,05 Кремний 0,4-0,8 Марганец 0,1-0,5 Хром 15,6-17,6 Никель 0,9-1,1 Азот 0,01-0,05 Церий 0,005-0,05 Сера 0,005-0,02 Фосфор 0,005-0,025 Железо Остальное Причем суммарное содержание углерода и азота не должно превышать 0,07%
Соотношение указанных легирующих и примесных элементов выбрано так, чтобы предлагаемая сталь после стандартной термической обработки обеспечивала требуемый уровень основных физико-механических технологических и служебных свойств, определяющих эксплуатационную надежность и работоспособность электромагнитных приводов регулирующих органов реакторного оборудования. Введение в предлагаемую сталь микролегирующих добавок РЗМ и азота в указанном соотношении с другими элементами улучшает ее структурную стабильность и положительно влияет на весь комплекс магнитных свойств, повышает сопротивлению металла и локальным видам коррозии. В частности, полностью подавляется склонность сварных соединений к межкристаллитной коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением.The goal is achieved by the fact that in steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, sulfur, phosphorus, iron, nitrogen and cerium are additionally introduced in the following ratio of components, wt. Carbon 0.02-0.05 Silicon 0.4-0.8 Manganese 0.1-0.5 Chromium 15.6-17.6 Nickel 0.9-1.1 Nitrogen 0.01-0.05 Cerium 0.005 -0.05 Sulfur 0.005-0.02 Phosphorus 0.005-0.025 Iron Else Moreover, the total content of carbon and nitrogen should not exceed 0.07%
The ratio of these alloying and impurity elements is chosen so that the proposed steel after standard heat treatment provides the required level of basic physical and mechanical technological and service properties that determine the operational reliability and operability of the electromagnetic drives of the regulatory bodies of the reactor equipment. The introduction into the proposed steel of microalloying additives of rare-earth metals and nitrogen in the indicated ratio with other elements improves its structural stability and positively affects the whole range of magnetic properties, increases the resistance of the metal and local types of corrosion. In particular, the tendency of welded joints to intergranular corrosion and stress corrosion cracking is completely suppressed.

Важное значение для металлов с ОЦК-решеткой, имеющих низкую растворимость примесей внедрения и отличающихся высокой чувствительностью к различным концентраторам напряжений, имеет форманеметаллических включений. Введение в предлагаемую сталь церия обусловлено регулированием формы таких включений, т.е. сфероидизацией оксидов, сульфидов и других образующихся избыточных фаз. Влияние церия проявляется еще и в том, что, являясь сильным модификатором, этот элемент способствует значительному улучшению физико-механических свойств стали. При этом, как показали исследования, происходит более равномерное распределение легирующих элементов и неметаллических включений по сечению слитка, металл очищается от вредных примесей и газов, тоньше и чище становится граница зерна, увеличивается прочность межкристаллитной связи, что в целом приводит к повышению пластичности и вязкости стали. При этом меняется механизм пластической деформации. Фрактографический анализ поверхности зоны разрушения образцов, проведенный на растровом электронном микроскопе методом сканирования, свидетельствует о значительном увеличении в изломе вязкой составляющей, является важной структурной характеристикой деформационной способности материала. Введение микродобавок церия вне предлагаемых пределов не приводит к заметному улучшению технологических и служебных характеристик стали, что вызвано образованием и выделением неметаллических включений и различных вторичных фаз. Указанное изменение соотношения легирующих элементов, а также ограничение суммарного содержания примесей внедрения связано с возможным образованием в приграничных областях продуктов распада аустенита и, в частности, обусловлено подавлением процессов мартенситного образования, что повышает физико-химическую однородность структуры, снижает склонность металла к межкристаллитному разрушению и оказывает положительное влияние на сварочно-технологические свойства и стабильность магнитных характеристик в процессе длительной эксплуатации электромагнитного оборудования. Of great importance for metals with a bcc lattice, which have a low solubility of interstitial impurities and are highly sensitive to various stress concentrators, is the form of non-metallic inclusions. Introduction to the proposed steel cerium is due to the regulation of the form of such inclusions, i.e. spheroidization of oxides, sulfides and other generated excess phases. The effect of cerium is also manifested in the fact that, being a strong modifier, this element contributes to a significant improvement in the physicomechanical properties of steel. At the same time, studies have shown that there is a more uniform distribution of alloying elements and non-metallic inclusions over the ingot cross section, the metal is cleaned of harmful impurities and gases, the grain boundary becomes thinner and cleaner, the intercrystalline bond strength increases, which generally leads to an increase in the ductility and toughness of steel . In this case, the mechanism of plastic deformation changes. A fractographic analysis of the surface of the fracture zone of the samples, carried out on a scanning electron microscope by scanning, indicates a significant increase in the fracture of the viscous component, is an important structural characteristic of the deformation ability of the material. The introduction of cerium microadditives outside the proposed limits does not lead to a noticeable improvement in the technological and service characteristics of steel, which is caused by the formation and release of nonmetallic inclusions and various secondary phases. The indicated change in the ratio of alloying elements, as well as the limitation of the total content of interstitial impurities, is associated with the possible formation of austenite decomposition products in the border regions and, in particular, is caused by the suppression of martensitic formation processes, which increases the physicochemical uniformity of the structure, reduces the tendency of the metal to intergranular destruction, and has positive effect on welding and technological properties and stability of magnetic characteristics during long-term operation tion of electromagnetic equipment.

Полученный более высокий уровень физико-механических и коррозионных свойств магнитной стали обеспечивается комплексным легированием предлагаемой композиции в указанном соотношении с другими элементами. В производственном объединении "Ижорский завод" совместно с ЦНИИ КМ "Прометей" и Челябинским металлургическим комбинатом проведен комплекс опытно-промышленных работ по выплавке, пластической и термической обработкам предлагаемой стали. Определены необходимые свойства и характеристики металла. Химический состав исследованных материалов, а также результаты определения их физико-механических свойств и коррозионной стойкости представлены в табл. 1 и 2. The obtained higher level of physicomechanical and corrosion properties of magnetic steel is ensured by complex alloying of the proposed composition in the indicated ratio with other elements. In the production association "Izhorskiy Zavod" in conjunction with the Central Research Institute of CM "Prometheus" and the Chelyabinsk Metallurgical Combine, a series of pilot industrial work was carried out on the smelting, plastic and heat treatment of the proposed steel. The necessary properties and characteristics of the metal are determined. The chemical composition of the investigated materials, as well as the results of determining their physico-mechanical properties and corrosion resistance are presented in table. 1 and 2.

Claims

1. CORROSION-RESISTANT MAGNETIC SOFT STEEL containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, sulfur, phosphorus, iron, characterized in that, in order to increase magnetic properties, corrosion resistance, resistance to brittle fracture, it additionally contains nitrogen and cerium in the following ratio components, wt.

Carbon 0.02 0.05
Silicon 0.4 0.8
Manganese 0.1 0.5
Chrome 15.6 17.6
Nickel 0.9 1.1
Sulfur 0.005 0.02
Phosphorus 0.005 0.025
Nitrogen 0.01 0.05
Cerium 0.005 0.05
Iron Else
2. Steel according to claim 1, characterized in that the total carbon and nitrogen content should not exceed 0.07.