RU2089646C1

RU2089646C1 - Corrosion-resistant steel

Info

Publication number: RU2089646C1
Application number: RU95117908A
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Федчун; Феликс Суренович Аслибекян; Владимир Константинович Прокофьев
Original assignee: Владимир Алексеевич Федчун; Феликс Суренович Аслибекян; Владимир Константинович Прокофьев
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 1997-09-10

Abstract

FIELD: metallurgy, particularly, compositions of corrosion resistant and high-strength steel being used for manufacturing of important details which operate in aggressive medium. SUBSTANCE: corrosion resistant high strength steel comprising carbon, silicium, manganese, chromium and ferrum additionally contains vanadium, germanium and chemical element which improves processing of steel. Steel comprises, mas. %: carbon, 0.35-0.45; silicium, 0.80-1.10; manganese, 0.40-0.60; chromium, 14.0-18.0; vanadium, 0.15-0.25; germanium, 0.60-1.50; chemical element which improved processing of steel, 0.01-0.02; ferrum, the balance. Lead, or selenium, or calcium, or tellurium is used as said element which improves processing. EFFECT: improved quality of desired steel. 2 cl, 12 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности, к составам сталей, применяемых при изготовлении ответственных деталей, используемых в машиностроении, преимущественно в агрессивных средах. The invention relates to metallurgy, in particular, to the compositions of steels used in the manufacture of critical parts used in mechanical engineering, mainly in aggressive environments.

Известна сталь, содержащая компоненты, мас. Known steel containing components, wt.

Углерод 0,27-0,34
Кремний 0,17-0,37
Марганец 0,30-0,60
Хром 2,30-2,70
Молибден 0,20-0,30
Ванадий 0,06-0,12
Железо Остальное
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является коррозионностойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, титан и железо при следующем соотношении компонентов, мас.Carbon 0.27-0.34
Silicon 0.17-0.37
Manganese 0.30-0.60
Chrome 2.30-2.70
Molybdenum 0.20-0.30
Vanadium 0.06-0.12
Iron Else
The closest in technical essence and the achieved result is corrosion-resistant steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium and iron in the following ratio of components, wt.

Углерод 0,06-0,08
Кремний 0,40-0,80
Марганец 0,40-0,80
Хром 16,0-18,0
Титан 0,40-0,80
Железо Остальное
Недостаток указанной стали состоит в том, что она обладает относительно низкой прочностью и твердостью при удовлетворительной пластичности по всему сечению изделия, изготовленного из этой стали, как после традиционных методов упрочнения (закалка, отпуск), так и после низкотемпературного азотирования (химико-термической обработки), высокой стоимостью из-за дефицитности титана. Кроме того, возникает опасность появления склонности к отпускной хрупкости и межкристаллитной коррозии, а также к ухудшению обрабатываемости изделий, что приводит к снижению износостойкости режущих инструментов.Carbon 0.06-0.08
Silicon 0.40-0.80
Manganese 0.40-0.80
Chrome 16.0-18.0
Titanium 0.40-0.80
Iron Else
The disadvantage of this steel is that it has a relatively low strength and hardness with satisfactory ductility over the entire cross section of a product made of this steel, both after traditional methods of hardening (hardening, tempering), and after low-temperature nitriding (chemical-thermal treatment) high cost due to titanium deficiency. In addition, there is a danger of a tendency to temper brittleness and intergranular corrosion, as well as to a deterioration in the workability of products, which leads to a decrease in the wear resistance of cutting tools.

В основу настоящего изобретения поставлена задача повышения прочностных и вязкостных характеристик и устранения явления межкристаллитной коррозии, а также обеспечения улучшения обрабатываемости изделий. The present invention is based on the task of increasing the strength and viscosity characteristics and eliminating the phenomenon of intergranular corrosion, as well as providing improved machinability of products.

Сущность изобретения состоит в том, что коррозионностойкая сталь, включающая углерод, кремний, марганец, хром и железо, дополнительно содержит ванадий, германий и химический элемент, способствующий улучшению обрабатываемости, при следующем соотношении компонентов, мас. The essence of the invention lies in the fact that corrosion-resistant steel, including carbon, silicon, manganese, chromium and iron, additionally contains vanadium, germanium and a chemical element that improves machinability in the following ratio of components, wt.

Углерод 0,35-0,45
Кремний 0,80-1,10
Марганец 0,40-0,60
Хром 14,0-18,0
Ванадий 0,15-0,25
Германий 0,60-1,50
Химический элемент, способствующий улучшению обрабатываемости 0,01-0,02
Железо Остальное
Кроме того, в качестве химического элемента, способствующего улучшению обрабатываемости, используют свинец, или селен, или кальций, или теллур.Carbon 0.35-0.45
Silicon 0.80-1.10
Manganese 0.40-0.60
Chrome 14.0-18.0
Vanadium 0.15-0.25
Germanium 0.60-1.50
Chemical element that improves machinability 0.01-0.02
Iron Else
In addition, lead, or selenium, or calcium, or tellurium, is used as a chemical element to improve machinability.

Для изготовления опытной партии коррозионностойкой стали используют индукционную печь. Затем металл (сталь) прокатывают на заготовки (прутки) диаметром от 14 до 250 мм, которые подвергают закалке при температуре до 1100 ^oC и низкотемпературному отпуску при температуре 180-250 ^oC. После чего определяют стандартные механические характеристики: временное сопротивление разрыву (предел прочности σ_в ), предел текучести σ₀₂, относительное удлинение δ, относительное сужение j, ударная вязкость КСU⁺²⁰ и твердость по Роквеллу поверхностного слоя HRC, обрабатываемость режущими инструментами поверхностей изделий из стали, а также коррозионные характеристики, особенно при межкристаллитной коррозии, характерной для высоколегированных сталей.For the manufacture of a pilot batch of stainless steel, an induction furnace is used. Then the metal (steel) is rolled into billets (bars) with a diameter of 14 to 250 mm, which are subjected to hardening at temperatures up to 1100 ^o C and low-temperature tempering at a temperature of 180-250 ^o C. After that, standard mechanical characteristics are determined: temporary tensile strength (limit strength σ _c), yield stress σ _02, elongation δ, relative narrowing j, toughness KSU ²⁰ and Rockwell hardness of the surface layer HRC, the machinability of cutting tools made of steel surfaces, and corrosion ha akteristiki, especially in intergranular corrosion characteristic of high-alloy steels.

Механические характеристики и обрабатываемость поверхностей изделий определяют традиционными способами. Коррозионные свойства исследуют в лаборатории на цилиндрических образцах диаметром 10-20 мм и высотой 40 мм, используя гравиметрический метод или электрохимический метод с определением изменения потенциала стали. Исследования проводят ускоренно, то есть при усиленном воздействии отдельных факторов: температуры, концентрации и движения или перемешивания среды. При исследованиях используют поляризационные кривые, по которым вычисляют скорость коррозии стали. Производят также специальные лабораторные исследования, в результате которых устанавливают влияние механических нагрузок, давления, температуры, скорости потока. Эти испытания проводят с целью выявления межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением, коррозионной усталости, фрикционной коррозии и питтинговой коррозии. Основным показателем скорости коррозионного разрушения как при местной, так и при равномерной коррозии является глубина проникновения. В обоих случаях глубину коррозионного разрушения измеряют в миллиметрах в год. При равномерной коррозии с помощью глубины коррозионного проникновения (КП, мм/год) вычисляют потерю массы материала (ПМ, г/м²•ч).The mechanical characteristics and machinability of product surfaces are determined by traditional methods. Corrosion properties are studied in the laboratory on cylindrical samples with a diameter of 10-20 mm and a height of 40 mm, using the gravimetric method or the electrochemical method with the determination of changes in the steel potential. Studies are carried out accelerated, that is, with increased exposure to certain factors: temperature, concentration and movement or mixing of the medium. In studies, polarization curves are used to calculate the corrosion rate of steel. Special laboratory tests are also performed, as a result of which the influence of mechanical loads, pressure, temperature, and flow rate is established. These tests are carried out in order to detect intergranular corrosion, stress corrosion, corrosion fatigue, frictional corrosion and pitting corrosion. The main indicator of the rate of corrosion failure in both local and uniform corrosion is the penetration depth. In both cases, the depth of corrosion damage is measured in millimeters per year. With uniform corrosion using the depth of corrosion penetration (KP, mm / year) calculate the mass loss of the material (PM, g / m ² • h).

В табл. 1 приведены составы сталей с использованием свинца в качестве химического элемента, способствующего улучшению обрабатываемости, в табл. 2
механические свойства сталей, приведенных в табл. 1, после термической обработки, а в табл. 3- характеристики коррозионной устойчивости сталей, приведенных в табл. 1, и коррозионной активности сред.In the table. 1 shows the compositions of steels using lead as a chemical element that improves machinability, in table. 2
mechanical properties of steels given in table. 1, after heat treatment, and in table. 3 - characteristics of corrosion resistance of steels given in table. 1, and the corrosivity of media.

В соответствии с ГОСТ 13819-68 предлагаемые коррозионностойкие стали относятся к классу повышенной устойчивости, что соответствует 2-3 баллам по десятибалльной шкале оценки коррозионной устойчивости металлов. In accordance with GOST 13819-68, the proposed corrosion-resistant steels belong to the high resistance class, which corresponds to 2-3 points on a ten-point scale for assessing the corrosion resistance of metals.

Коэффициент обрабатываемости сталей с введением свинца принимает значение, равное К_об1,25, что на 25 лучше, чем для классической по обрабатываемости стали Ст.45.The machinability coefficient of steels with the introduction of lead assumes a value of K _about 1.25, which is 25 better than for the classical steel machinability St.45.

В табл. 4 приведены составы сталей с использованием селена в качестве химического элемента, способствующего улучшению обрабатываемости, в табл. 5
механические свойства сталей, приведенных в табл. 4, после термической обработки, а в табл. 6 характеристики коррозионной устойчивости сталей, приведенных в табл. 4 и коррозионной активности сред.In the table. 4 shows the compositions of steels using selenium as a chemical element that improves machinability, in table. 5
mechanical properties of steels given in table. 4, after heat treatment, and in table. 6 characteristics of corrosion resistance of steels given in table. 4 and corrosion activity of environments.

В соответствии с ГОСТ 13819-68 предлагаемые коррозионностойкие стали относятся к классу повышенной устойчивости, что соответствует двум-трем баллам по десятибалльной шкале оценки коррозионной устойчивости металлов. In accordance with GOST 13819-68, the proposed corrosion-resistant steels belong to the high resistance class, which corresponds to two to three points on a ten-point scale for assessing the corrosion resistance of metals.

Коэффициент обрабатываемости сталей с введением селена принимает значение, равное К_об=1,20, что на 20 лучше классической по обрабатываемости стали Ст-45.The machinability coefficient of steels with the introduction of selenium takes a value equal to K _about = 1.20, which is 20 better than the classical machinability of steel St-45.

В табл. 7 приведены составы сталей с использованием кальция в качестве химического элемента, способствующего улучшению обрабатываемости, в табл. 8
механические свойства сталей, приведенных в табл. 7, после термической обработки, а в табл. 9 характеристики коррозионной устойчивости сталей, приведенных в табл. 7 и коррозионной активности сред.In the table. 7 shows the compositions of steels using calcium as a chemical element that improves machinability, in table. eight
mechanical properties of steels given in table. 7, after heat treatment, and in table. 9 characteristics of the corrosion resistance of steels given in table. 7 and corrosion activity of environments.

В соответствии с ГОСТ 13819-68 предлагаемые коррозионностойкие стали относятся к классу повышенной устойчивости, что соответствуют двум-трем баллам по десятибалльной шкале оценки коррозионной устойчивости металлов. In accordance with GOST 13819-68, the proposed corrosion-resistant steels belong to the high resistance class, which corresponds to two to three points on a ten-point scale for assessing the corrosion resistance of metals.

Коэффициент обрабатываемости сталей с введением кальция приникает значение К_об=1,20, что на 20 лучше, чем у классической по обрабатываемости стали Ст-45.The workability coefficient of steels with the introduction of calcium drops to a value of K _about = 1.20, which is 20 better than that of the classic St-45 steel with regard to workability.

В табл. 10 приведены составы сталей с использованием теллура в качестве химического элемента, способствующего улучшению обрабатываемости, в табл. 11
механические свойства сталей, приведенных в табл. 10, после термической обработки, а в табл. 12 характеристики коррозионной устойчивости сталей, приведенных в табл. 10 и коррозионной активности сред.In the table. 10 shows the compositions of steels using tellurium as a chemical element that improves machinability, in table. eleven
mechanical properties of steels given in table. 10, after heat treatment, and in table. 12 characteristics of corrosion resistance of steels are given in table. 10 and corrosive environments.

Коэффициент обрабатываемости сталей с введением теллура принимает значение, равное К_об= 1,19, что на 19 лучше классической по обрабатываемости стали СТ-45.The machinability coefficient of steels with the introduction of tellurium takes a value equal to K _about = 1.19, which is 19 better than the classical machinability of steel ST-45.

Применение предлагаемой коррозионностокой стали позволит повысить надежность и долговечность изготовленных из нее деталей машин, работающих в агрессивных средах, улучшит обрабатываемость изделий, изготовленных из этой стали, что позволит повысить износостойкость режущих инструментов, а также снизить себестоимость изготовленных из этой стали деталей машин. The use of the proposed corrosion-resistant steel will increase the reliability and durability of machine parts made from it, working in aggressive environments, improve the workability of products made from this steel, which will increase the wear resistance of cutting tools, as well as reduce the cost of machine parts made from this steel.

Claims

1. Corrosion-resistant steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, iron, characterized in that it additionally contains vanadium, germanium, a chemical element that improves machinability, in the following ratio of components, wt.

Carbon 0.35 0.45
Silicon 0.8 1.1
Manganese 0.4 0.6
Chrome 14 18
Vanadium 0.15 0.25
Germanium 0.6 1.5
Chemical element that improves machinability 0.01 - 0.02
Iron Else
2. Steel according to claim 1, characterized in that lead, or selenium, or calcium, or tellurium is used as a chemical element to improve machinability.