RU2191845C1 - Нержавеющая сталь - Google Patents
Нержавеющая сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2191845C1 RU2191845C1 RU2001107990A RU2001107990A RU2191845C1 RU 2191845 C1 RU2191845 C1 RU 2191845C1 RU 2001107990 A RU2001107990 A RU 2001107990A RU 2001107990 A RU2001107990 A RU 2001107990A RU 2191845 C1 RU2191845 C1 RU 2191845C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- silicon
- niobium
- manganese
- carbon
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к составу окалиностойкой стали, используемой для термической оснастки. Предложена нержавеющая сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, ниобий и железо, отличающаяся тем, что дополнительно содержит алюминий, при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,30-0,60, хром 10,0-20,0, марганец 5,0-20,0, кремний 2,0-2,60, алюминий 1,0-1,40, ниобий 0,10-0,25, железо остальное. Техническим результатом изобретения является получение стали, способной работать при повышенной температуре 900oС и не содержащей ванадий. 2 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к составу окалиностойкой стали, используемой для термической оснастки.
Известна жаропрочная сталь 40Х24Н12С2Л Гост 2176-77 следующего состава, мас.%:
Углерод - 0,25-0,45
Хром - 18,00-25,00
Никель - 18,00-25,00
Кремний - 1,00-2,50
Марганец - 0,30-0,50
Железо - Остальное
Недостатком данной стали является наличие в ее составе дорогостоящего никеля.
Углерод - 0,25-0,45
Хром - 18,00-25,00
Никель - 18,00-25,00
Кремний - 1,00-2,50
Марганец - 0,30-0,50
Железо - Остальное
Недостатком данной стали является наличие в ее составе дорогостоящего никеля.
Наиболее близкой к предлагаемой стали является нержавеющая сталь (патент США 5096664 от 17.03.92, кл. С 22 С 38/38, национальная классификация США 420/74) следующего состава, мас.%:
Углерод - 0,35-1,7
Кремний - 0,0-2,5
Марганец - 10,0-25,0
Хром - 6,0-20,0
Ванадий - 0,5-7,0
Ниобий - 0,5-3,0
Азот - 0,0-0,1
Железо - Остальное
причем взаимосвязь между ванадием (V), ниобием (Nb) и углеродом (С) определяется следующей формулой:
(V/5+Nb/8)/С≥1,0.
Углерод - 0,35-1,7
Кремний - 0,0-2,5
Марганец - 10,0-25,0
Хром - 6,0-20,0
Ванадий - 0,5-7,0
Ниобий - 0,5-3,0
Азот - 0,0-0,1
Железо - Остальное
причем взаимосвязь между ванадием (V), ниобием (Nb) и углеродом (С) определяется следующей формулой:
(V/5+Nb/8)/С≥1,0.
Недостатком указанной стали является наличие в ее составе дорогостоящего ванадия.
Была поставлена задача разработать сталь, способную работать при повышенных температурах и не содержащую ванадий.
Поставленная задача решается за счет того, что нержавеющая сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, ванадий, ниобий и железо, дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,30-0,60; хром 10,00-20,00; марганец 5,00-20,00; кремний 2,00-2,60; алюминий 1,00-1,40; ниобий 0,10-0,25; железо - остальное, причем отношение суммы аустенитообразующих: углерод, марганец - к сумме ферритообразующих: хром, кремний, алюминий, ниобий составляет 0,41-0,85. Содержание углерода незначительно влияет на жаростойкость стали. Нижний предел 0,3% выбран из соображения прочности, а верхний - пластичности.
Хром значительно увеличивает жаростойкость стали. Чем выше содержание хрома, тем выше жаростойкость. Например, сплав Fe-Сr, содержащий 5% хрома, жаростоек до 600oC; сплав с 14% хрома жаростоек до 800oC; с 17% хрома - до 920oC, с 25% - до 1025oC; с 30% хрома - до 1100oC. В сплавах Fe-Сr чистая жаростойкая окись образуется только при высокой концентрации хрома.
Для снижения содержания дорогостоящего хрома в стали введен кремний, имеющий высокое сродство к кислороду и образующий тугоплавкий окисел SiO2. Добавка 2-2,6% кремния снижает оптимальное содержание хрома до 10-20%. Исходя из этого выбраны пределы содержания хрома и кремния.
Марганец, обладая более высоким сродством к сере, чем железо, стабилизирует кубическую систему сплава и устраняет вредное влияние серы, заменяя легкоплавкую эвтектику FeS-FeO-Fe, располагающуюся по границам зерен, на тугоплавкую MnS-FeS-Fe. Влияние марганца на жаростойкость при вышеуказанных соотношениях других компонентов начинает проявляться с концентрации 5% и сохраняется до 20%.
Легирование стали алюминием благоприятно влияет на жаростойкость. Алюминий образует стойкий окисел Al2O3. Кроме того, в процессе работы при высоких температурах наблюдается диффузия алюминия в поверхностные слои и восстановление окисных пленок. Наибольший эффект легирования алюминием при вышеуказанных соотношениях других компонентов проявляется при концентрациях от 1 до 1,4%. При содержании алюминия более 1,5% повышается хрупкость стали. При содержании алюминия менее 1% эффект не проявляется.
Присутствие ниобия в пределах 0,10-0,25% повышает механические и жаропрочные свойства стали.
Регламентация отношения суммы аустенитообразующих: углерод, марганец - к сумме ферритообразующих: хром, кремний, алюминий, ниобий - ограничивает возможный выбор содержания отдельных компонентов в указанных пределах, составляет 0,41-0,85 и является наилучшим для придания оптимального комплекса механических и жаростойких свойств.
Содержание компонентов в вышеуказанном соотношении позволило получить нержавеющую, способную работать при повышенных температурах сталь, не содержащую ванадий и не склонную к трещинообразованию на отливках.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемая сталь отличается от прототипа.
В прототипе содержание углерода 0,35-1,7%, в предлагаемой стали 0,30-0,60%; в прототипе содержание марганца 10,0-25,0%, в предлагаемой - 5,0-20,0%; в прототипе содержится кремния до 2,5%, в предлагаемой стали 2,0-2,6%, в прототипе ниобий составляет 0,5-3,0%, а в предлагаемой стали - 0,10-0,25%; в прототипе содержание ванадия составляет 0,5-7,0%, а в предлагаемой стали ванадий отсутствует; в прототипе алюминий отсутствует, а в предлагаемой стали составляет 1,0-1,4%.
В прототипе регламентируется взаимосвязь между ванадием, ниобием и углеродом, а в предлагаемой стали устанавливается отношение суммы аустенитообразующих к сумме ферритообразующих элементов в размере 0,41-0,85.
Эти отличительные признаки обеспечивают возможность получения отливок из стали, не содержащей ванадий, без дефектов в виде трещин на отливках.
Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию "новизна".
Анализ авторских свидетельств, патентов и научно-технической информации не выявил использование новых существенных признаков предлагаемого изобретения по их функциональному назначению. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".
Пример конкретного выполнения.
Выплавку стали производили в печи с основной футеровкой методом сплавления исходных шихтовых материалов. В качестве шихты использовали следующие материалы:
феррохром ФХ015А-3,
ферромарганец ФМн 1,0-3,
ферросилиций ФС 45-4,
феррониобий ФН-3.
феррохром ФХ015А-3,
ферромарганец ФМн 1,0-3,
ферросилиций ФС 45-4,
феррониобий ФН-3.
Перед загрузкой шихту взвешивали. Загрузку шихты производили в плавильную печь в следующей последовательности: подавали на подину известняк (раскислитель) в количестве 1,0-1,5% от веса металлозавалки; сверху загружали феррохром, ферромарганец, ферросилиций, остальной лом. После расплавления металлозавалки и прогрева ванны до температуры 1550-1560 градусов С вводили в расплав расчетное количество феррониобия. После выдержки ванны и полного усвоения добавок отбирали пробу металла на анализ химического состава.
В случае необходимости по результатам анализа производили корректировку химического состава сплава.
Перед выпуском плавки из печи проводили раскисление шлака печи путем введения на шлак шамотного боя из расчета 1% от веса металлозавалки, измельченный ферросилиций и алюминий. Избыток шлака после его раскисления в печи скачивали в шлаковню под печью. Температура выпуска металла из печи в чайниковый 3-тонный ковш 1680-1700oC. С каждой залитой плавки отбирали пробы металла для контроля окончательного химического состава: столбик и скрапину.
Механические свойства определялись растяжением на стандартных пятикратных разрывных образцах. Испытания проводились с использованием пяти образцов для получения каждой экспериментальной точки. Разброс результатов укладывался в 10%. Образцы были вырезаны из прутков, предварительно отожженых в вакууме 0,005 Top при 1050oС в течение 2 часов.
Окалиностойкость определялась по удельному привесу ΔP грамм на метр квадратный образцов, выдержанных в печи с воздушной атмосферой при 950oС в течение 160 часов.
Значения механических свойств и окалиностойкости предлагаемой стали состава: С 0,5%; Сr 16%; Мn 15%; Si 2,2%; Al 1,2%; Nb 0,23% (сталь 1) и стали 45Х25Н19С2Л (сталь 2), используемой в настоящее время на Камском кузнечном заводе ОАО КамАЗ для термической оснастки, приведены в табл. 1.
В табл. 2 приведены значения механических свойств этих сталей при температуре 900oС и средний процент брака по трещинам на отливках.
По сравнению с используемой в настоящее время в производстве сталью 45Х25Н19С2Л предлагаемая не содержит дорогостоящего никеля и обладает более высоким уровнем механических свойств и окалиностойкостью.
По сравнению с прототипом предлагаемая сталь не содержит дорогостоящего ванадия.
Claims (1)
- Нержавеющая сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, ниобий и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,30 - 0,60
Хром - 10,00 - 20,00
Марганец - 5,00 - 20,00
Кремний - 2,00 - 2,60
Алюминий - 1,00 - 1,40
Ниобий - 0,10 - 0,25
Железо - Остальное
причем отношение суммы аустенитообразующих: углерод, марганец к сумме ферритообразующих: хром, кремний, алюминий, ниобий, составляет 0,41-0,85.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001107990A RU2191845C1 (ru) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | Нержавеющая сталь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001107990A RU2191845C1 (ru) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | Нержавеющая сталь |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2191845C1 true RU2191845C1 (ru) | 2002-10-27 |
RU2001107990A RU2001107990A (ru) | 2003-01-20 |
Family
ID=20247601
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001107990A RU2191845C1 (ru) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | Нержавеющая сталь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2191845C1 (ru) |
-
2001
- 2001-03-28 RU RU2001107990A patent/RU2191845C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5972129A (en) | Process for smelting a titanium steel and steel obtained | |
CN102277534B (zh) | 气瓶用热轧型钢的生产方法 | |
CN107904510A (zh) | 一种综合高性能的热作模具钢及其制备方法 | |
WO2017183630A1 (ja) | 鋼材 | |
JP6937190B2 (ja) | Ni−Cr−Mo−Nb合金およびその製造方法 | |
CN110819913B (zh) | 一种硫系易切削不锈钢及其制备方法 | |
CA1082005A (en) | Alloy for rare earth treatment of molten metals | |
CN114635077A (zh) | 一种超级奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
JP2002167647A (ja) | 疲労強度に優れたSi脱酸鋼およびその製造方法 | |
JP2005023346A (ja) | 熱間加工性に優れたNi基合金の精錬方法 | |
RU2434964C1 (ru) | Сплав для микролегирования стали | |
RU2191845C1 (ru) | Нержавеющая сталь | |
RU2169205C1 (ru) | Нержавеющая сталь | |
JP2008266706A (ja) | フェライト系ステンレス鋼連続鋳造スラブの製造法 | |
CN110468329A (zh) | ZG-SY09MnCrNiMo RE钢及铸件制备方法 | |
WO2010008031A1 (ja) | 溶接用鋼材 | |
JP2019173146A (ja) | 靭性に優れた球状黒鉛鋳鉄 | |
JP7438435B1 (ja) | 表面性状に優れたステンレス鋼 | |
JPH04111962A (ja) | 高速度工具鋼の製造方法 | |
RU2715510C1 (ru) | Комплексный сплав для микролегирования и раскисления стали на основе железа | |
RU2247791C1 (ru) | Особо чистый низкоуглеродистый ферротитан | |
JP3225788B2 (ja) | 溶接熱影響部靱性に優れた鋼材の製造方法 | |
RU2318900C2 (ru) | Комплексный модификатор для стали | |
RU2200767C2 (ru) | Сплав для микролегирования и модифицирования стали | |
RU2209845C1 (ru) | Сталь |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120329 |