RU2176283C2

RU2176283C2 - Corrosion-resistant steel

Info

Publication number: RU2176283C2
Application number: RU98120815A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Семенов; Е.Н. Каблов; Е.Б. Качанов; А.Ф. Петраков; С.И. Бирман; А.В. Батурина; А.Б. Шалькевич; Ю.А. Пестов; К.И. Недашковский; Г.Г. Деркач; Ю.В. Мовчан; Б.И. Каторгин; В.К. Чванов; В.А. Сигаев; Е.А. Кукин; В.Г. Харламов; Б.А. Козыков; С.С. Головченко
Original assignee: Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им. акад. В.П.Глушко; Государственный научный центр "ВИАМ" РФ
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2001-11-27

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: invention relates to high-strength corrosion- resistant steel that can be used in aviation, cosmic and other fields of industry for making power soldered-welded units used without thermal treatment after welding. Proposed corrosion-resistant steel has components in the following ratio, wt.-%: carbon, 0.03-0.08; chrome, 12.8-14.5; nickel, 5.2-6.5; molybdenum, 0.7-1.2; tungsten, 0.7-1.2; vanadium, 0.15-0.3; niobium, 0.08-0.3; nitrogen, 0.01-0.03; yttrium, 0.01-0.1; calcium, 0.001-0.01; zirconium 0.01-0.2; lanthanum, 0.01-0,1; iron, the balance. EFFECT: enhanced impact tenacity in soldered-welded articles working under cryogenic temperatures below -70 C. 3 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к коррозионностойким высокопрочным сталям, и может быть использовано в авиационной, космической и других отраслях техники для изготовления силовых паяносварных узлов, применяемых без термической обработки после пайки. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to corrosion-resistant high-strength steels, and can be used in the aviation, space and other branches of technology for the manufacture of solder-welded power units used without heat treatment after soldering.

Известна сталь типа Х18Н10Т, содержащая в своем составе большое количество дефицитного никеля, но не обладающая достаточной прочностью при температурах эксплуатации оборудования (ГОСТ 5632-72, сталь Х18Н10Т). Known steel type X18H10T, containing a large amount of scarce nickel, but not having sufficient strength at operating temperatures of equipment (GOST 5632-72, steel X18H10T).

Известна коррозионностойкая сталь, наиболее близкая к данному изобретению, содержащая, мас.%:
Углерод - 0,03-0,08
Хром - 13,0-15,0
Никель - 5,05-6,0
Медь - 1,8-2,5
Молибден - 0,8-1,8
Ниобий - 0,03-0,45
Титан - 0,02-0,15
Лантан - 0,01-0,1
Марганец - 0,1-1,0
Кальций - 0,01-0,1
Кремний - 0,05-0,7
Азот - 0,015-0,08
Церий - 0,01-0,1
Иттрий - 0,01-0,1
Железо - Остальное
(SU авт. свид. 1144405, A1, C22 038/59, 1989).Known corrosion-resistant steel closest to this invention, containing, wt.%:
Carbon - 0.03-0.08
Chrome - 13.0-15.0
Nickel - 5.05-6.0
Copper - 1.8-2.5
Molybdenum - 0.8-1.8
Niobium - 0.03-0.45
Titanium - 0.02-0.15
Lanthanum - 0.01-0.1
Manganese - 0.1-1.0
Calcium - 0.01-0.1
Silicon - 0.05-0.7
Nitrogen - 0.015-0.08
Cerium - 0.01-0.1
Yttrium - 0.01-0.1
Iron - Else
(SU ed. Certificate 1144405, A1, C22 038/59, 1989).

Известная сталь обладает повышенной коррозионной стойкостью сварных соединений и высокими механическими свойствами. Однако применение этой стали для изготовления паяносварных конструкций связано с выделением карбидно-нитридной сетки по границам зерен в процессе замедленного охлаждения при пайке, что вызывает понижение вязкости таких соединений при низкой температуре. Known steel has increased corrosion resistance of welded joints and high mechanical properties. However, the use of this steel for the manufacture of brazed-welded structures is associated with the precipitation of a carbide-nitride network along the grain boundaries during delayed cooling during brazing, which causes a decrease in the viscosity of such compounds at low temperature.

Задача данного изобретения - создание коррозионностойкой высокопрочной стали, способной надежно эксплуатироваться в паяносварных конструкциях, в том числе при низких температурах до -70^oC.The objective of the invention is the creation of corrosion-resistant high-strength steel that can be reliably operated in solder-welded structures, including at low temperatures up to -70 ^o C.

Для решения поставленной задачи предложена коррозионностойкая сталь, содержащая углерод, хром, никель, молибден, ниобий, азот, иттрий, кальций, лантан и железо, которая дополнительно содержит вольфрам, ванадий и цирконий, при следующем соотношении компонентов, маc.%:
Углерод - 0,03-0,08
Хром - 12,8-14,5
Никель - 5,2-6,5
Молибден - 0,7-1,2
Вольфрам - 0,7-1,2
Ванадий - 0,15-0,3
Ниобий - 0,08-0,3
Азот - 0,01-0,03
Иттрий - 0,01-0,1
Кальций - 0,001-0,01
Цирконий - 0,01-0,1
Лантан - 0,01-0,1
Железо - Остальное
Соотношение элементов в стали указано с учетом следующего ограничения содержания примесей в ней.To solve this problem, corrosion-resistant steel containing carbon, chromium, nickel, molybdenum, niobium, nitrogen, yttrium, calcium, lanthanum and iron, which additionally contains tungsten, vanadium and zirconium, with the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 0.03-0.08
Chrome - 12.8-14.5
Nickel - 5.2-6.5
Molybdenum - 0.7-1.2
Tungsten - 0.7-1.2
Vanadium - 0.15-0.3
Niobium - 0.08-0.3
Nitrogen - 0.01-0.03
Yttrium - 0.01-0.1
Calcium - 0.001-0.01
Zirconium - 0.01-0.1
Lanthanum - 0.01-0.1
Iron - Else
The ratio of elements in steel is indicated taking into account the following limitation of the content of impurities in it.

Примеси в заявленной стали, мас.%:
Кремний - Не более 0,6
Марганец - Не более 0,6
Медь - Не более 0,3
Титан - Не более 0,2
Фосфор - Не более 0,1
Сера - Не более 0,1
Введение в сталь циркония позволяет создать защитную пленку на границах зерен, а значит и уменьшить диффузию углерода и азота. Введение в сталь вольфрама и ванадия, образующих стойкие карбиды и таким образом забирающих углерод из твердого раствора, обеспечивает резкое снижение интенсивности выделения карбидной сетки Me₂₃C₆ по границам зерен при охлаждении во время пайки. В стали также уменьшен верхний предел содержания хрома. Все это в комплексе позволяет снизить образование карбидонитридов хрома при замедленном охлаждении в процессе пайки.Impurities in the declared steel, wt.%:
Silicon - Not more than 0.6
Manganese - Not more than 0.6
Copper - Not more than 0.3
Titanium - No more than 0.2
Phosphorus - Not more than 0.1
Sulfur - Not more than 0.1
The introduction of zirconium into steel allows you to create a protective film at the grain boundaries, and therefore reduce the diffusion of carbon and nitrogen. The introduction of tungsten and vanadium into steel, forming stable carbides and thus taking carbon from the solid solution, provides a sharp decrease in the intensity of precipitation of the carbide network Me ₂₃ C ₆ along the grain boundaries during cooling during brazing. In steel, the upper limit of the chromium content is also reduced. All this in combination allows to reduce the formation of chromium carbidonitrides during slow cooling during soldering.

Технический результат - повышение ударной вязкости в паяносварных соединениях изделий, работающих при криогенных температурах (до -70^oC).EFFECT: increased impact strength in brazed-welded joints of products operating at cryogenic temperatures (up to -70 ^o C).

В лабораторных условиях в вакуумно-индукционной печи емкостью 150 кг были выплавлены стали. In laboratory conditions, steel was smelted in a 150 kg vacuum induction furnace.

Химический состав исследованных сталей приведен в табл. 1. The chemical composition of the studied steels is given in table. 1.

Плавки 4 и 5 имеют содержание легирующих элементов ниже нижнего и выше верхнего соответственно. Плавка 6 - прототип. Melts 4 and 5 have a content of alloying elements below the lower and above the upper, respectively. Melting 6 is a prototype.

Механические свойства предложенной и известной сталей после закалки с 1000^oC и отпуска при 520^oC приведены в табл. 2.The mechanical properties of the proposed and known steels after quenching from 1000 ^o C and tempering at 520 ^o C are given in table. 2.

Механические свойства исследованных сталей основного металла и паяного соединения приведены в табл. 3. The mechanical properties of the studied steels of the base metal and the brazed joint are given in table. 3.

Как видно из приведенных данных, предложенная сталь имеет высокие механические свойства по сравнению с прототипом (плавка N 6) и, в частности, высокую ударную вязкость образцов с усталостной трещиной (КСТ) паяных соединений при температуре -70^oC, что позволяет создать надежные силовые конструкции.As can be seen from the above data, the proposed steel has high mechanical properties in comparison with the prototype (smelting No. 6) and, in particular, high impact strength of specimens with fatigue crack (CST) of soldered joints at a temperature of -70 ^o C, which allows you to create reliable power designs.

Плавки 4 и 5, имеющие легирующие элементы ниже нижнего и выше верхнего предела соответственно, имеют либо низкую прочность (плавка 4), либо низкую вязкость (плавка 5). Swimming trunks 4 and 5, having alloying elements below the lower and higher upper limits, respectively, have either low strength (heat 4) or low viscosity (heat 5).

Claims

Corrosion-resistant steel containing carbon, chromium, nickel, molybdenum, niobium, nitrogen, yttrium, calcium, lanthanum and iron, characterized in that it additionally contains tungsten, vanadium and zirconium in the following ratio, wt.%:
Carbon - 0.03-0.08
Chrome - 12.8-14.5
Nickel - 5.2-6.5
Molybdenum - 0.7-1.2
Tungsten - 0.7-1.2
Vanadium - 0.15-0.3
Niobium - 0.08-0.3
Nitrogen - 0.01-0.03
Yttrium - 0.01-0.1
Calcium - 0.001-0.01
Zirconium - 0.01-0.1
Lanthanum - 0.01-0.1
Iron - Else