RU2097441C1

RU2097441C1 - Austenite steel

Info

Publication number: RU2097441C1
Application number: RU97102473/02A
Authority: RU
Inventors: Д.М. Гурков; В.Ф. Ощепков; В.В. Жебровский; И.А. Галикеев; Н.Д. Афанасьев; Ф.З. Файрушин; Р.Р. Лутфулин
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Бумагоделательного машиностроения"
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 1997-11-27

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: austenite steel has the following components, wt. -%: carbon 0.06-0.10; chrome 19.5-21.5; manganese 10.0-20.0; silicon 0.3-0.8; nitrogen 0.4-1.0, iron and impurities - the rest. Steel has additionally zirconium - 0.003-0.008 wt.-%. Optimal zirconium content is taken according to the ratio: Zr = 3 x 10^-3×N^-1, where N - nitrogen content. EFFECT: increased resistance to wear of steel. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству немагнитных труб для корпусов и охранных кожухов телеметрических систем для контроля траектории бурения скважин. The invention relates to metallurgy, in particular to the production of non-magnetic pipes for housings and protective casings of telemetric systems for controlling the path of well drilling.

Известна (ГОСТ 5632-72) аустенитная сталь "15Х17АГ14", содержащая, мас. углерод 0,12-0,15; хром 16,0-18,0; марганец 13,5-15,5; азот 0,25-0,37; железо и неизбежные примеси остальное [1]
Недостатком известной стали является недостаточные износостойкость в условиях трения при скручивании и закручивании труб и воздействия рабочей среды (поток газа, жидкостей, твердых частиц абразива).Known (GOST 5632-72) austenitic steel "15X17AG14" containing, by weight. carbon 0.12-0.15; chrome 16.0-18.0; manganese 13.5-15.5; nitrogen 0.25-0.37; iron and unavoidable impurities rest [1]
A disadvantage of the known steel is insufficient wear resistance under friction during twisting and twisting of pipes and exposure to a working medium (gas flow, liquids, solid particles of abrasive).

Износостойкость зависит от способности стали к наклепу и стойкости к хрупкому разрушению, твердости и коррозионной стойкости. Для повышения износостойкости необходимо повысить прочность и коэффициент деформационного упрочнения, например, за счет увеличения содержания азота. Наиболее близкой по составу является аустенитная сталь, содержащая, мас. углерод до 0,1; хром 17-19; марганец 11-13; кремний до 0,8; азот 0,3-1,0; железо и неизбежные примеси остальное [2]
К недостаткам стали можно отнести недостаточную износостойкость.Wear resistance depends on the ability of steel to harden and resistance to brittle fracture, hardness and corrosion resistance. To increase the wear resistance, it is necessary to increase the strength and strain hardening coefficient, for example, by increasing the nitrogen content. The closest in composition is austenitic steel containing, by weight. carbon up to 0.1; chrome 17-19; Manganese 11-13; silicon up to 0.8; nitrogen 0.3-1.0; iron and unavoidable impurities rest [2]
The disadvantages of steel include insufficient wear resistance.

Целью изобретения является повышение износостойкости аустенитной стали. The aim of the invention is to increase the wear resistance of austenitic steel.

Цель достигается тем, что аустенитная сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, азот, железо дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас. углерод 0,06-0,10; хром 19,5 21,5; марганец 10,0-12,0; кремний 0,30-0,80; азот 0,40-1,0; цирконий 0,003-0,008; железо и неизбежные примеси остальное, причем оптимальное содержание циркония выбирают по соотношению Zr 3•10^-3N^-1, где N содержание азота.The goal is achieved in that the austenitic steel containing carbon, chromium, manganese, silicon, nitrogen, iron additionally contains zirconium in the following ratio of components, wt. carbon 0.06-0.10; chrome 19.5 21.5; manganese 10.0-12.0; silicon 0.30-0.80; nitrogen 0.40-1.0; zirconium 0.003-0.008; iron and the inevitable impurities are the rest, and the optimal zirconium content is selected according to the ratio Zr 3 • 10 ^-3 N ^-1 , where N is the nitrogen content.

Более высокое содержание хрома (19,5-21,5%) позволяет повысить растворимость азота в стали повысить ее прочность и коррозионную стойкость, что увеличивает износостойкость. A higher chromium content (19.5-21.5%) allows to increase the solubility of nitrogen in steel to increase its strength and corrosion resistance, which increases wear resistance.

Введение циркония в указанном соотношении обеспечивает оптимальную температуру нитридообразования мелкодисперсных нитридов циркония, дополнительное нитридное упрочнение и значительное повышение износостойкости. The introduction of zirconium in the specified ratio provides the optimum temperature of nitride formation of finely dispersed zirconium nitrides, additional nitride hardening and a significant increase in wear resistance.

При введении в сталь циркония менее 0,003% снижается температура нитридообразования, вследствие чего образуется недостаточное количество мелкодисперсных нитридов, при этом не достигается требуемого повышения износостойкости. When zirconium is introduced into the steel, less than 0.003%, the nitride formation temperature decreases, as a result of which an insufficient amount of finely dispersed nitrides is formed, and the required increase in wear resistance is not achieved.

При введении в сталь циркония более 0,008% повышается температура образования нитридов циркония. В жидком расплаве они сильно укрупняются и в процессе работы могут выкрашиваться, вследствие чего снижается износостойкость. When zirconium is introduced into steel more than 0.008%, the temperature of formation of zirconium nitrides rises. In a liquid melt, they are greatly enlarged and may crumble during operation, resulting in reduced wear resistance.

Соотношение Zr 3•10^-3N^-1 позволяет стабилизировать температуру нитридообразования, прочность и стойкость к износу.The ratio of Zr 3 • 10 ^-3 N ^-1 allows you to stabilize the temperature of nitride formation, strength and resistance to wear.

Пример. Выплавку стали производят в индукционной печи с основной футеровкой по методу переплава чистых шихтовых материалов со следующими особенностями. 60-70% азотированного феррохрома дают по расплавлению, остальное в конце периода плавления. Перед выпуском стали определяют содержание азота в жидкой стали и в зависимости от его содержания вводят силикоцирконий в количестве, соответствующем соотношению Zr 3•10^-3N^-1.Example. Steel is smelted in an induction furnace with a main lining according to the method of remelting pure charge materials with the following features. 60-70% of nitrated ferrochrome is given by melting, the rest at the end of the melting period. Before steel production, the nitrogen content in liquid steel is determined and, depending on its content, silico-zirconium is added in an amount corresponding to a ratio of Zr 3 • 10 ^-3 N ^-1 .

Разливку стали производят в машине центробежного литья труб. Трубы подвергают термической обработке закалке с 1050•С в воду. Из труб вырезают образцы для испытания на износостойкость. Steel is cast in a centrifugal pipe molding machine. The pipes are heat treated by quenching from 1050 ° C to water. Samples for wear resistance are cut from the pipes.

Испытания производят по схеме палец-диск при удельном давлении 2 МПа и постоянной скорости скольжения 0,65 м/с в паре со сталью марки 36Г2С. The tests are carried out according to the finger-disk scheme at a specific pressure of 2 MPa and a constant sliding speed of 0.65 m / s paired with 36G2S steel.

Образцы взвешивают до и после испытаний и определяют потерю массы (м²/ч).Samples are weighed before and after the tests and mass loss is determined (m ² / h).

В таблице приведен химический состав стали и износ образцов потеря массы. The table shows the chemical composition of the steel and the wear of the samples, weight loss.

Как видно из таблицы, величина износа образцов из предлагаемой стали (составы 2-6) значительно ниже (на 20-30%), чем из известной стали (состав 9). As can be seen from the table, the wear rate of the samples from the proposed steel (compositions 2-6) is significantly lower (20-30%) than from the known steel (composition 9).

Износ образцов из стали запредельных составов (составы 1,7,8) незначительно ниже (на 3-5%), чем из известной стали. The wear of samples from steel of transcendental compositions (compositions of 1.7.8) is slightly lower (by 3-5%) than from known steel.

Повышение износостойкости обеспечивает более высокую долговечность и ресурс работы при эксплуатации труб корпусом и охранных кожухов телеметрических систем для контроля траектории при бурении скважин. Increased wear resistance provides higher durability and a resource of work during the operation of pipes by the body and the protective covers of telemetric systems to control the trajectory when drilling wells.

Claims

Austenitic steel containing carbon, chromium, manganese, silicon, nitrogen, iron and inevitable impurities, characterized in that it additionally contains zirconium in the following ratio of components, wt.

Carbon 0.06 0.10
Chrome 19.5 21.5
Manganese 10.0 12.0
Silicon 0.3 0.8
Nitrogen 0.4 1.0
Zirconium 0.003 0.008
Iron and Inevitable Impurities
moreover, the optimal zirconium content is selected according to the ratio Zr 3 • 10 ^- ³ • N ^- ¹ , where N is the nitrogen content.