RU2167953C2 - Высокопрочная нержавеющая сталь - Google Patents
Высокопрочная нержавеющая сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167953C2 RU2167953C2 RU96118673A RU96118673A RU2167953C2 RU 2167953 C2 RU2167953 C2 RU 2167953C2 RU 96118673 A RU96118673 A RU 96118673A RU 96118673 A RU96118673 A RU 96118673A RU 2167953 C2 RU2167953 C2 RU 2167953C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- nitrogen
- manganese
- nickel
- silicon
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к сталям, и может быть использовано при производстве высокопрочной коррозионно-стойкой проволоки и ленты. Предложенная сталь содержит углерод, хром, никель, марганец, кремний, азот, железо, кальций, церий при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,15-0,20, хром 16,5-18,5, никель 3,8-4,5, марганец 2,5-3,0, кремний 0,3-0,6, молибден 0,9-1,5, азот 0,21-0,35, кальций 0,01-0,05, церий 0,001-0,05, железо остальное. Техническим результатом изобретения является повышение прочности и пластичности в холоднодеформированном состоянии. Временное сопротивление стали на разрыв составляет σв 1750-2020 МПа. 2 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к сталям и может быть использовано при производстве высокопрочной коррозионно-стойкой проволоки и ленты.
Известна сталь (заявка Японии N 2-41578, кл. С 22 С 38/00, 38/40, 1986), содержащая (мас.%):
Углерод - 0,04 - 0,10
Кремний - 1,50 - 2,50
Марганец - 0,30 - 2,0
Хром - 17,0 - 20,0
Никель - 6,0 - 10,50
Фосфор - ≅ 0,045
Сера - ≅ 0,030
Алюминий - ≅ 0,007
Азот - 0,10 - 0,14
Железо - Остальное
Недостатком этой стали является низкая интенсивность деформационного упрочнения, что требует применения высоких суммарных деформаций для получения прочности σL > 1600 МПа. Кроме того, повышенные содержания дефицитного никеля существенно удорожают сталь.
Углерод - 0,04 - 0,10
Кремний - 1,50 - 2,50
Марганец - 0,30 - 2,0
Хром - 17,0 - 20,0
Никель - 6,0 - 10,50
Фосфор - ≅ 0,045
Сера - ≅ 0,030
Алюминий - ≅ 0,007
Азот - 0,10 - 0,14
Железо - Остальное
Недостатком этой стали является низкая интенсивность деформационного упрочнения, что требует применения высоких суммарных деформаций для получения прочности σL > 1600 МПа. Кроме того, повышенные содержания дефицитного никеля существенно удорожают сталь.
Известна сталь (патент США N 4812287, кл. C 22 C 38/40, 1989), содержащая (мас.%):
Углерод - 0,08
Кремний - ≅ 1,0
Марганец - < 0,7
Хром - 17,0 - 20,0
Никель - 8,0 - 12,0
Молибден - 0,4 - 0,8
Медь - < 0,3
Фосфор - < 0,04
Сера - < 0,005
Олово - 0,03 - 0,05
Железо - Остальное
К недостаткам этой стали следует отнести невысокий коэффициент деформационного упрочнения, что не позволяет добиться требуемой прочности, и низкую стойкость к локальным видам коррозии. Высокая концентрация никеля делает сталь дорогой.
Углерод - 0,08
Кремний - ≅ 1,0
Марганец - < 0,7
Хром - 17,0 - 20,0
Никель - 8,0 - 12,0
Молибден - 0,4 - 0,8
Медь - < 0,3
Фосфор - < 0,04
Сера - < 0,005
Олово - 0,03 - 0,05
Железо - Остальное
К недостаткам этой стали следует отнести невысокий коэффициент деформационного упрочнения, что не позволяет добиться требуемой прочности, и низкую стойкость к локальным видам коррозии. Высокая концентрация никеля делает сталь дорогой.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является сталь (заявка Японии N 2-41579, кл. С 22 С 38/00, 38/40, 1986), содержащая (мас.%):
Углерод - 0,04 - 0,10
Кремний - 1,50 - 2,50
Марганец - 0,30 - 2,0
Хром - 17,0 - 20,0
Никель - 6,0 - 10,50
Фосфор - ≅ 0,045
Сера - ≅ 0,030
Алюминий - ≅ 0,007
Азот - 0,15 - 0,25
Железо - Остальное
Недостатками этой стали являются низкая интенсивность упрочнения при пластической деформации, что ограничивает возможность получения высокой прочности и невысокая коррозионная стойкость.
Углерод - 0,04 - 0,10
Кремний - 1,50 - 2,50
Марганец - 0,30 - 2,0
Хром - 17,0 - 20,0
Никель - 6,0 - 10,50
Фосфор - ≅ 0,045
Сера - ≅ 0,030
Алюминий - ≅ 0,007
Азот - 0,15 - 0,25
Железо - Остальное
Недостатками этой стали являются низкая интенсивность упрочнения при пластической деформации, что ограничивает возможность получения высокой прочности и невысокая коррозионная стойкость.
В основу изобретения поставлена задача создания стали с высокой прочностью и пластичностью в холоднодеформированном состоянии. Поставленная задача решается тем, что сталь, содержащая углерод, хром, никель, марганец, кремний, азот, железо, дополнительно содержит молибден, кальций, церий при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Углерод - 0,15 - 0,20
Хром - 16,5 - 18,5
Никель - 3,8 - 4,5
Марганец - 2,5 - 3,0
Кремний - 0,3 - 0,6
Молибден - 0,9 - 1,5
Азот - 0,21 - 0,35
Кальций - 0,01 - 0,05
Церий - 0,001 - 0,05
Железо - Остальное
Состав стали выбран таким образом, чтобы после термообработки перед пластической деформацией весь азот находился в твердом растворе, что при оптимизации соотношения никеля и марганца обеспечивает высокую интенсивность деформационного упрочнения аустенита, позволяющую получать прочность σb > 1600 МПа при деформации 70-75% с сохранением высокой пластичности проволоки и ленты. В пределах заявляемого химического состава стали снижение интенсивности деформационного упрочнения аустенита при уменьшении содержания азота и марганца в значительной степени компенсируется дополнительным упрочнением за счет образования мартенсита деформации.
Углерод - 0,15 - 0,20
Хром - 16,5 - 18,5
Никель - 3,8 - 4,5
Марганец - 2,5 - 3,0
Кремний - 0,3 - 0,6
Молибден - 0,9 - 1,5
Азот - 0,21 - 0,35
Кальций - 0,01 - 0,05
Церий - 0,001 - 0,05
Железо - Остальное
Состав стали выбран таким образом, чтобы после термообработки перед пластической деформацией весь азот находился в твердом растворе, что при оптимизации соотношения никеля и марганца обеспечивает высокую интенсивность деформационного упрочнения аустенита, позволяющую получать прочность σb > 1600 МПа при деформации 70-75% с сохранением высокой пластичности проволоки и ленты. В пределах заявляемого химического состава стали снижение интенсивности деформационного упрочнения аустенита при уменьшении содержания азота и марганца в значительной степени компенсируется дополнительным упрочнением за счет образования мартенсита деформации.
Предлагаемая сталь отличается невысоким (для сталей данного класса) содержанием дорогого и дефицитного никеля, что существенно снижает ее стоимость.
Содержание азота в заявляемой стали является равновесным, что существенно облегчает технологию ее производства и снижает стоимость. Наличие в составе заявляемой стали легирующих элементов, повышающих растворимость азота в жидкой фазе (хром, молибден, марганец), позволяет получить требуемые содержания азота при плавке в обычных условиях в вакуумно-дуговых и индукционных печах в атмосфере азота без избыточного противодавления.
Содержание углерода < 0,15% приводит к снижению прочности и устойчивости аустенита. Содержание углерода > 0,20% приводит к уменьшению содержания азота в стали, что вызывает снижение коэффициента деформационного упрочнения и наличию после закалки нерастворенных карбидов хрома, что ухудшает коррозионную стойкость.
Содержание хрома < 16,5% приводит к уменьшению концентрации азота и, как результат, к снижению коэффициента деформационного упрочнения и ухудшению коррозионной стойкости стали. Содержание хрома > 18,5% приводит к образованию σ-фазы при термообработке, выделение которой вызывает охрупчивание стали.
Содержание никеля < 3,8% приводит к ухудшению пластичности при холодной деформации и снижению коррозионной стойкости, а содержание > 4,5% уменьшает растворимость азота.
Концентрация марганца < 2,5% уменьшает растворимость азота и снижает степень деформационного упрочнения стали, что приводит к снижению прочности стали, а концентрация марганца > 3,0% ухудшает коррозионную стойкость и ускоряет процесс образования σ-фазы, что снижает пластичность стали.
Содержание кремния < 0,3% приводит к снижению интенсивности деформационного упрочнения. Содержание кремния > 0,6% снижает растворимость азота и углерода в аустените, чем затрудняет растворение карбидов и нитридов при нагреве под аустенитизацию и, соответственно, облегчает их выделение при замедленном охлаждении или отпуске, обуславливая при этом их неравномерное распределение, что способствует охрупчиванию стали и ухудшению стойкость стали к межкристаллитной коррозии. Кроме того, из-за увеличения доли ковалентных и направленных связей в решетке аустенита снижается пластичность стали и возрастает сопротивление стали горячей деформации, т.е. затрудняется прокатный передел.
Содержание молибдена < 0,9% снижает эффект твердорастворного упрочнения и коррозионную стойкость стали, а концентрация > 1,5% уменьшает стойкость к межкристаллитной коррозии, способствует образованию труднорастворимых карбидов и нитридов, для растворения которых необходимо повышать температуру термической обработки стали.
Содержание азота < 0,21% уменьшает устойчивость аустенита, снижает предел прочности и предел текучести, ухудшает коррозионную стойкость. Увеличение содержания азота > 0,35% затрудняет технологию выплавки стали, требует увеличения концентрации легирующих элементов, повышающих предел растворимости азота в аустените (Cr, Mn, Mo).
Содержание кальция < 0,01% затрудняет процесс раскисления стали при выплавке и не обеспечивает в полной мере десульфурацию металла, что, в конечном итоге, снижает стойкость стали к питтинговой и межкристаллитной коррозии. Содержание кальция > 0,05% приводит к охрупчиванию стали.
Содержание церия < 0,001% затрудняет процесс раскисления стали и удаления серы в процессе выплавки, а также ухудшает способность молибденсодержащих сталей к горячей деформации, снижает деформируемость и вязкость стали. Содержание церия > 0,05% может вызывать некоторого рода красноломкость стали.
Опытные плавки выплавлены в лабораторных условиях. Выплавку проводим на химически чистых шихтовых материалах, в индукционной печи, в атмосфере азота. Берем шихту (мас.%), состоящую из железа - 73,08%, хрома - 18,0%, никеля - 4,2%, марганца - 2,8%, молибдена - 1,2%, углерода - 0,18%, кремния - 0,5%, кальция - 0,02%, церия - 0,02%.
Загружаем шихту в керамический тигель и помещаем в индукционную печь. Нагрев осуществляется до температуры плавления шихтовых компонентов в атмосфере азота. Легирование азотом до равновесной концентрации осуществляется в процессе плавки в атмосфере азота. Полученный расплав выливаем в изложницу для кристаллизации.
Химический состав плавок приведен в табл. 1.
Слитки прокатывают в прутки диаметром 8,0 мм, из которых чередованием термообработок и холодного волочения получают проволоку диаметром 3,0 мм (суммарная деформация 70%). Термообработку катанки и промежуточных заготовок проводят с нагревом до 1150oC и закалкой в воду. Результаты испытаний механических свойств проволоки из опытных сталей приведены в табл. 2.
Как видно из результатов, предложенная сталь обладает более высокой прочностью и пластичностью, чем известная сталь.
Заявляемый состав стали можно получить как в лабораторных, так и в промышленных условиях.
Claims (1)
- Высокопрочная нержавеющая сталь, содержащая углерод, хром, никель, марганец, кремний, азот, железо, кальций, церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,15 - 0,20
Хром - 16,5 - 18,5
Никель - 3,8 - 4,5
Марганец - 2,5 - 3,0
Кремний - 0,3 - 0,6
Молибден - 0,9 - 1,5
Азот - 0,21 - 0,35
Кальций - 0,01 - 0,05
Церий - 0,001 - 0,05
Железо - Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96118673A RU2167953C2 (ru) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Высокопрочная нержавеющая сталь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96118673A RU2167953C2 (ru) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Высокопрочная нержавеющая сталь |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96118673A RU96118673A (ru) | 1998-12-20 |
RU2167953C2 true RU2167953C2 (ru) | 2001-05-27 |
Family
ID=20185572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96118673A RU2167953C2 (ru) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Высокопрочная нержавеющая сталь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2167953C2 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8313691B2 (en) | 2007-11-29 | 2012-11-20 | Ati Properties, Inc. | Lean austenitic stainless steel |
US8337749B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-12-25 | Ati Properties, Inc. | Lean austenitic stainless steel |
US8337748B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-12-25 | Ati Properties, Inc. | Lean austenitic stainless steel containing stabilizing elements |
US8877121B2 (en) | 2007-12-20 | 2014-11-04 | Ati Properties, Inc. | Corrosion resistant lean austenitic stainless steel |
-
1996
- 1996-09-19 RU RU96118673A patent/RU2167953C2/ru active
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8313691B2 (en) | 2007-11-29 | 2012-11-20 | Ati Properties, Inc. | Lean austenitic stainless steel |
US10370748B2 (en) | 2007-11-29 | 2019-08-06 | Ati Properties Llc | Lean austenitic stainless steel |
US9617628B2 (en) | 2007-11-29 | 2017-04-11 | Ati Properties Llc | Lean austenitic stainless steel |
US8858872B2 (en) | 2007-11-29 | 2014-10-14 | Ati Properties, Inc. | Lean austenitic stainless steel |
US9133538B2 (en) | 2007-12-20 | 2015-09-15 | Ati Properties, Inc. | Lean austenitic stainless steel containing stabilizing elements |
US9121089B2 (en) | 2007-12-20 | 2015-09-01 | Ati Properties, Inc. | Lean austenitic stainless steel |
US8877121B2 (en) | 2007-12-20 | 2014-11-04 | Ati Properties, Inc. | Corrosion resistant lean austenitic stainless steel |
US8337748B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-12-25 | Ati Properties, Inc. | Lean austenitic stainless steel containing stabilizing elements |
US9624564B2 (en) | 2007-12-20 | 2017-04-18 | Ati Properties Llc | Corrosion resistant lean austenitic stainless steel |
US9822435B2 (en) | 2007-12-20 | 2017-11-21 | Ati Properties Llc | Lean austenitic stainless steel |
US9873932B2 (en) | 2007-12-20 | 2018-01-23 | Ati Properties Llc | Lean austenitic stainless steel containing stabilizing elements |
US10323308B2 (en) | 2007-12-20 | 2019-06-18 | Ati Properties Llc | Corrosion resistant lean austenitic stainless steel |
US8337749B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-12-25 | Ati Properties, Inc. | Lean austenitic stainless steel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5685198B2 (ja) | フェライト−オーステナイト系ステンレス鋼 | |
JP5458649B2 (ja) | 高炭素熱延鋼板およびその製造方法 | |
JPWO2010061882A1 (ja) | 継目無鋼管およびその製造方法 | |
NO343350B1 (no) | Sømløst stålrør for oljebrønn med utmerket motstand mot sulfidspenningssprekking og fremgangsmåte for fremstilling av sømløse stålrør for oljebrønner | |
JP2000256795A (ja) | 表面割れのない連続鋳造鋳片およびこの鋳片を用いた非調質高張力鋼材の製造方法 | |
CN110527925A (zh) | 一种添加稀土元素的铸钢 | |
RU2167953C2 (ru) | Высокопрочная нержавеющая сталь | |
JP3463617B2 (ja) | 熱間加工性に優れる継目無鋼管用オーステナイト系耐熱鋼 | |
JP2009228051A (ja) | 非調質鋼材の製造方法 | |
RU2238334C1 (ru) | Способ производства из непрерывнолитой заготовки сортового проката со сфероидизованной структурой из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
CS196235B2 (en) | Method for thermal treatment of weldable constructional steels with high tensile strength | |
RU2541255C1 (ru) | Конструкционная легированная сталь с повышенной прочностью и способ термоупрочнения горячекатаного проката | |
US20050169790A1 (en) | Steel for components of chemical installations | |
Aftandiliants et al. | Optimization of production process of structural steel modified with nitrogen and vanadium | |
RU2237728C1 (ru) | Способ производства из непрерывнолитой заготовки сортового проката борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
RU2798642C1 (ru) | Бесшовная высокопрочная труба из стали мартенситного класса для обсадных колонн и способ ее производства | |
RU2244756C1 (ru) | Способ производства стали, сталь и изделия из нее | |
RU2787205C2 (ru) | Бесшовная высокопрочная труба из стали мартенситного класса для обсадных колонн и способ ее производства | |
RU2479645C1 (ru) | Сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый | |
RU2454478C1 (ru) | Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая сталь | |
RU2338797C2 (ru) | Трубная заготовка из шарикоподшипниковой стали | |
RU2238338C1 (ru) | Способ производства из непрерывнолитой заготовки сортового проката со сфероидизованной структурой из низкоуглеродистой стали для холодной объемной штамповки сложнопрофильных крепежных деталей | |
RU2238333C1 (ru) | Способ производства сортового проката из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей | |
RU2333967C1 (ru) | Трубная заготовка из легированной, молибденсодержащей стали | |
RU2330894C2 (ru) | Трубная заготовка из среднеуглеродистой легированной стали |