RU2204622C2 - Коррозионно-стойкая аустенитная трип-сталь для холодной пластической деформации и изделие, выполненное из нее - Google Patents

Коррозионно-стойкая аустенитная трип-сталь для холодной пластической деформации и изделие, выполненное из нее Download PDF

Info

Publication number
RU2204622C2
RU2204622C2 RU2001114759/02A RU2001114759A RU2204622C2 RU 2204622 C2 RU2204622 C2 RU 2204622C2 RU 2001114759/02 A RU2001114759/02 A RU 2001114759/02A RU 2001114759 A RU2001114759 A RU 2001114759A RU 2204622 C2 RU2204622 C2 RU 2204622C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
corrosion
trip
nickel
plastic deformation
Prior art date
Application number
RU2001114759/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2001114759A (ru
Inventor
Л.Е. Алексеева
В.А. Синельников
Г.А. Филлипов
А.С. Баев
А.Ф. Вакуленко
С.В. Михеев
Г.В. Якеменко
М.П. Галкин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина"
Открытое акционерное общество "Камов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина", Открытое акционерное общество "Камов" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина"
Priority to RU2001114759/02A priority Critical patent/RU2204622C2/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2204622C2 publication Critical patent/RU2204622C2/ru
Publication of RU2001114759A publication Critical patent/RU2001114759A/ru

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам нержавеющих трип-сталей высокой прочности и пластичности, а также к изделиям из этих сталей. Сталь может быть использована в машиностроении, в авиационной промышленности в виде лент, например, при изготовлении особо ответственных деталей летательных аппаратов, в частности, торсионов несущих винтов вертолетов толщиной 0,3 мм, при производстве клапанных пластин компрессоров толщиной до 1 мм и других тяжело нагруженных деталей, работающих в условиях воздействия динамических нагрузок. Техническим результатом изобретения является повышение прочности и пластичности, а также усталостной долговечности стали и изделий, выполненных из нее, при сохранении уровня коррозионной стойкости и способности к холодной пластической деформации. Сущность изобретения заключается в том, что коррозионно-стойкая аустенитная трип-сталь для холодной пластической деформации, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, азот, железо и неизбежные примеси, дополнительно содержит титан и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,20-0,25; кремний 0,25-0,50; марганец 0,70-0,85; хром 14,5-16,0; никель 4,8-5,8; молибден 2,7-3,0; азот 0,10-0,13; титан 0,012-0,020; алюминий 0,05-0,05; примеси, в том числе: сера не более 0,015; фосфор не более 0,015; кислород не более 0,003; железо - остальное. При этом содержание хрома, углерода, никеля и молибдена находится в следующей зависимости: %Cr=30-(16÷17)%C-(1,4÷1,5)%Ni-(1,2÷1,3)%Mo, отношение содержания титана к углероду составляет (0,5÷0,8)•10-2, а величина зерна не менее 7 балла по ГОСТ 5639. Коррозионно-стойкая аустенитная трип-сталь дополнительно содержит 0,03-0,10 мас. % церия при выполнении следующего соотношения

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам нержавеющих трип-сталей высокой прочности и пластичности, а также к изделиям, выполненным из этих сталей.
Сталь может быть использована в машиностроении, в авиационной промышленности в виде ленты, например, при изготовлении особо ответственных деталей летательных аппаратов, в частности, торсионов несущих винтов вертолетов (толщиной 0,3 мм), при производстве клапанных пластин компрессоров (толщиной до 1 мм) и других тяжелонагруженных деталей, работающих в условиях воздействия динамических нагрузок.
Трип-стали представляют собой один из классов сталей, сочетание высокой прочности и пластичности которых создается подбором определенного состава стали, режимами термической обработки и пластической деформации. Состав стали должен быть таким, чтобы после закалки при комнатной температуре была получена чистая аустенитная структура, после чего проводится деформация при температуре, не превышающей температуру рекристаллизации, затем - охлаждение до комнатной температуры. При этом сохраняется аустенитное состояние, которое в результате пластической деформации в процессе эксплуатации (или испытания) превращается в высокопрочное, мартенситное. Известные трип-стали, сочетающие высокую прочность и пластичность, содержат 0,3% углерода, 9% хрома, 8% никеля, 4% молибдена, 2% марганца, 2% кремния или 0,25% углерода, 25% никеля, 4% молибдена, 1,5% марганца. Механические свойства указанных сталей после закалки в пластической деформации при 400-500oC со степенью 60-80% достигают σв 180-200 кГс/мм2, σ0,2= 140-170 кГс/мм2, δ=20-30% (А.П. Гуляев "Металловедение". - М.: "Металлургия", 1977 г., с. 335-396).
Впоследствии было установлено, что трип-эффект наблюдается при деформации не только полностью аустенитной структуры, но также и при деформации многофазной структуры, например, структуры, содержащей феррит, бейнит и остаточный аустенит; или мартенсит и остаточный аустенит, или мартенсит, феррит и остаточный аустенит (см. WO 98/20180, УР-10-219407, ЕР 0314643).
Известна нержавеющая трип-сталь, содержащая мас.%:
углерод - 0,15-0,45
хром - 12,00-16,50
никель - 3,0-5,0
железо - остальное,
при этом Сr%= 25,7-(17,5-18,0)%С-(1,2-1,4)%Ni, а также изделия, выполненные из нее, например, лента толщиной 1,05 мм.
После закалки и холодной пластической деформации прокаткой сталь имеет следующие свойства: σв= 2110-2175 Н/мм2, σ0,2= 2030-2080 Н/мм2, δ=8-14% (патент РФ 2061781, описание, МПК С 22 С 38/40, опубл. 10.06.1996).
Недостатком известной стали является низкая пластичность, недостаточная для прокатки на тонкую ленту.
Известна трип-сталь, содержащая мас. %:
углерод - 0,15-0,30
кремний - 1,5-2,5
марганец - 0,6-1,8
алюминий - 0,02-0,10
медь - 0,6-2,0
никель - 0,6-2,0
железо и примеси - остальное
Сталь имеет многофазную структуру, образованную ферритом, бейнитом и остаточным аустенитом или зернистую структуру (мартенсит и аустенит в бейнитно-ферритной матрице).
Сталь подвергают конечной прокатке при 750-880oC, охлаждают водой от 680-740oС до 140-540oC и сматывают при этой температуре.
Предел прочности на растяжение 92-106 кг/мм2, относительное удлинение 24-26% (заявка РСТ N WO 98/20180, С 22 С 38/16, опубл. 14.05.1998).
Однако известная сталь непригодна для холодной прокатки.
Известна высокопрочная аустенитная сталь с трип-свойствами (предел прочности на растяжение до 1100 МРа), содержащая мас.%:
кремний - 0,5-6,0
алюминий - 1,0-8,0
марганец - 15,0-30,0
железо и неизбежные примеси (углерод, фосфор, сера, кислород, азот) - остальное
Сталь пригодна для холодной обработки давлением и глубокой вытяжки и может быть использована при производстве деталей кузовов, элементов жесткости, емкостей и труб для криогенных материалов (заявка ФРГ N 19727759, МПК С 22 С 38/06, опубл. 07.01.1999).
Недостатком известной стали является низкая прочность для работы в условиях динамических нагрузок.
Известна ферритная нержавеющая трип-сталь, содержащая мас.%:
углерод - до 0,10
кремний - до 1,0
марганец - 0,6-1,5
хром - 16-25,0
азот - 0,02-0,070
медь - 0,3-1,0
никель - 1,2-1,0
алюминий - 0,3-1,0
молибден - 0,2-1,0
железо - остальное
Хромовый эквивалент = Сr%+Мо%+1,5Si%=17,5-24,5
Никелевый эквивалент = Ni%+30С%+30C%+0,5Мn%=2,0-6,0
Относительное удлинение стали достигает 30%. Структура стали после закалки при комнатной температуре: 5-20% аустенита, не более 5% мартенсита (выложенная заявка Японии N 10-219407, С 22 С 38/00, опубл. 18.08.1998).
Известны нержавеющая трип-сталь и выполненные из нее изделия в виде прутка, полосы, ленты. Трип-сталь, превращения в которой происходят в результате холодной пластической деформации, содержит, мас.%:
углерод - до 0,1
кремний - 0,1-1,5
марганец - до 5,0
хром - 17-22
никель - 2,0-5,0
молибден - до 2,0
азот - до 0,2
железо и неизбежные примеси, в том числе сера и фосфор - остальное, при этом содержание легирующих элементов выбрано так, что соблюдаются следующие условия:
- содержание феррита составляет 5-45%;
- числовое значение стабильности аустенитной фазы как функции мартенситообразования выражено как Sm=462(%С+%N)+9,2%Si+8,1%Мn +13,7%Сr+34%Ni, a
475<Sm<600.
После холодной пластической деформации на 50% предел прочности составляет 1400-1500 МПа, предел текучести - 1250-1400 МПа, а после холодной пластической деформации со степенью 75% - 1760-1840 МПа и 1600-1700 МПа соответственно (патент ЕР 0314649, С 22 С 38/40, опубл. 22.09.1993, прототип).
У известной стали высокий уровень прочности достигается при степенях деформации 50% и выше.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании высокопрочной нержавеющей аустенитной трип-стали и изделий из нее, сочетающих высокую прочность, пластичность, коррозионную стойкость и усталостную долговечность, способную к холодной пластической деформации.
Техническим результатом изобретения является повышение прочности и пластичности, а также усталостной долговечности стали и изделий, выполненных из нее, при сохранении уровня коррозионной стойкости и способности к холодной пластической деформации.
Указанный технический результат достигается тем, что коррозионно-стойкая аустенитная трип-сталь для холодной пластической деформации, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, азот, железо и неизбежные примеси, согласно изобретению, дополнительно содержит титан и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод - 0,20-0,25
кремний - 0,25-0,50
марганец - 0,70-0,85
хром - 14,5-16,0
никель - 4,8-5,8
молибден - 2,7-3,0
азот - 0,10-0,13
титан - 0,012-0,020
алюминий - 0,05-0,06
примеси, в том числе:
сера - не более 0,015
фосфор - не более 0,015
кислород - не более 0,003
железо - остальное
при этом содержание хрома, углерода, никеля и молибдена находится в следующей зависимости: %Сr= 30-(16÷17)%С-(1,4÷1,5)%Ni-(1,2÷1,3)%Мо, (I) отношение содержания титана к углероду составляет (0,5÷0,8)•10-2 (2), а величина зерна не менее 7 балла по ГОСТу.
Коррозионно-стойкая аустенитная трип-сталь дополнительно содержит 0,03-0,10 мас.% церия при выполнении следующего соотношения:
Figure 00000003

Количество α-фазы после выплавки составляет не более 10%.
Технический результат достигается также тем, что изделия выполняют из коррозионно-стойкой аустенитной трип-стали для холодной пластической деформации вышеуказанных составов.
Содержание в стали 14,5-16% хрома обеспечивает ее коррозионные свойства и аустенитную структуру. При содержании менее 14,5 мас.% хрома в стали после закалки не получается требуемое количество аустенита, наличие которого необходимо для холодной прокатки, выше 16 мас.% хрома - в стали возникает δ-феррит, который вызывает снижение пластичности.
Содержание в стали 0,2-0,25 мас.% углерода обеспечивает достижение требуемой высокой прочности за счет получения высокопрочного мартенсита. При содержании углерода менее 0,2 мас. % не обеспечивается необходимый высокий уровень прочности.
При содержании углерода выше 0,25 мас.% снижается пластичность.
Содержание никеля 4,8-5,8 мас.% обеспечивает устойчивость аустенита и пластичность стали в упрочненном состоянии. Повышение содержания никеля выше 5,8 мас. % приводит к удорожанию стали без дальнейшего повышения пластичности. При содержании никеля менее 4,8 мас.% не обеспечивается необходимый уровень пластичности.
Содержание марганца и молибдена в заявленных пределах дополнительно обеспечивают необходимую устойчивость аустенита.
Ограничение содержания примесей фосфора и серы до 0,015 мас.%, а также кислорода до 0,003 мас.% устраняет хрупкость стали.
Алюминий в заявленных пределах обеспечивает раскисление стали.
Кремний в заявленных пределах обеспечивает прокаливаемость стали.
Титан и церий в заявленных пределах обеспечивает измельчение зерна аустенита.
Введение азота в заявленных пределах обеспечивает образование нитридов церия и титана, измельчающих зерно.
Оптимальная устойчивость аустенита для этой стали достигается при выполнении математической зависимости (I), описывающей соотношение в стали, содержит в мас.% хрома, углерода, никеля, молибдена.
Соотношения (2) Ti/C (п.1) и (3)
Figure 00000004
(п.2) обеспечивают получение оптимального размера зерна в стали - 12-16 мкм (8 балл - ГОСТ 5639).
При отклонении от зависимости (I) может иметь место 2 варианта:
1. Аустенит стали оказывается слишком неустойчивым, и тогда при закалке получается значительное количество мартенсита. Это ухудшает пластичность стали и ее способность к холодной пластической деформации и, в конечном итоге, приводит к снижению механических свойств в холоднодеформированном состоянии.
2. Аустенит оказывается слишком устойчивым и тогда при холодной деформации не обеспечивается оптимальное соотношение 2-х фаз - мартенсита и аустенита - возникает слишком мало мартенсита деформации, в результате чего не достигаются требуемые высокая прочность и пластичность.
- Ограничение количества α-фазы в стали после выплавки обеспечивает высокое качество горячекатаного подката, являющегося исходным для холодной прокатки.
Изготовление изделий из предложенной стали обеспечивает их высокие эксплуатационные свойства - прочность, коррозионную стойкость и сопротивление усталости - усталостную долговечность.
Пример 1
Сталь, содержащая 0,239% С; 5,2 мас. % Ni; 15,4% Сr; 2,95 мас.% Мо; 0,013% Ti; 0,06% Al; 0,84% Мn; 0,37% Si; 0,126% N2 - остальное железо и примеси (0,015% S и 0,015% Р, 0,002% O2), после выплавки в вакуумно-индукционной печи, закалки от температуры, обеспечивающей растворение карбидов и получение 100% аустенита, а также холодной пластической деформации прокаткой со степенью 38% имеет:
σB = 176 кг/мм2; σ0,2 = 150 кг/мм2; δ=20-23%.
Размер зерна 17-18 мкм (8 балл.).
Пример 2
Сталь, химсостава примера 1, но дополнительно микролегированная 0,07% Се после выплавки в вакуумно-индукционной печи, закалки от температуры, обеспечивающей растворение карбидов и получение аустенитной структуры 100% аустенита, а также холодной деформации прокаткой со степенью 38% имеет:
σB = 186-190 кг/мм2, σ0,2 = 150-156 кг/мм2, δ = 25-28%.
Размер зерна 12-14 мкм (8 балл.).
Размер зерна 12-14 мкм и 17-18 мкм - 8 балл. обеспечивает высокое сопротивление стали воздействию динамических нагрузок и усталостному разрушению.
Пример 3
Высокопрочную коррозионно-стойкую ленту толщиной 0,3 мм изготавливали из стали, содержащей 0,24% С; 0,37% Si; 0,84% Мn; 5,0% Ni; 15,3% Сr; 0,0125% Тi; 0,06% Al; 0,1% N2; 2,75% Мо; 0,07% Се - остальное железо и примеси (S, Р - менее 0,015%; 0,002% - O2).
Выплавка и холодная прокатка стали осуществляли по схеме, приведенной в примере 1.
Путем холодной деформации по определенному маршруту, где чередуются термообработка в защитной атмосфере и холодная деформация, изготавливали ленту толщиной 0,3 мм. Механические свойства стали в ленте:
σB = 188-190 кг/мм2; σ0,2 = 153-155 кг/мм2; δ = 20-23%, размер зерна - 13-15 мкм.
Средняя усталостная долговечность
Figure 00000005
циклов при усталостных испытаниях (одноосное растяжение) ассиметричный цикл σB = 550 МПа на базе 107 циклов. Предел выносливости σR = 550±-390 МПа.

Claims (3)

1. Коррозионно-стойкая аустенитная трип-сталь для холодной пластической деформации, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, азот, железо и примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит титан и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Углерод - 0,20 - 0,25
Кремний - 0,25 - 0,50
Марганец - 0,70 - 0,85
Хром - 14,5 - 16,0
Никель - 4,8 - 5,8
Молибден - 2,7 - 3,0
Азот - 0,10 - 0,13
Титан - 0,012 - 0,020
Алюминий - 0,05 - 0,06
примеси, в том числе:
Сера - Не более 0,015
Фосфор - Не более 0,015
Кислород - Не более 0,003
Железо - Остальное
при этом содержание хрома, углерода, никеля и молибдена находится в следующей зависимости: %Cr= 30-(16÷17)%C-(1,4÷1,5)%Ni-(1,2÷1,3)%Mo, отношение содержания титана к углероду составляет (0,5÷0,8)•10-2, а величина зерна не менее 7 баллов.
2. Трип-сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 0,03-0,10 мас. % церия при выполнении следующего соотношения
Figure 00000006

3. Трип-сталь по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что количество α-фазы составляет не более 10% после выплавки.
4. Изделие, выполненное из коррозионно-стойкой аустенитной трип-стали для холодной пластической деформации, отличающееся тем, что оно выполнено из стали по любому из пп. 1-3.
RU2001114759/02A 2001-06-01 2001-06-01 Коррозионно-стойкая аустенитная трип-сталь для холодной пластической деформации и изделие, выполненное из нее RU2204622C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001114759/02A RU2204622C2 (ru) 2001-06-01 2001-06-01 Коррозионно-стойкая аустенитная трип-сталь для холодной пластической деформации и изделие, выполненное из нее

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001114759/02A RU2204622C2 (ru) 2001-06-01 2001-06-01 Коррозионно-стойкая аустенитная трип-сталь для холодной пластической деформации и изделие, выполненное из нее

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2204622C2 true RU2204622C2 (ru) 2003-05-20
RU2001114759A RU2001114759A (ru) 2003-05-20

Family

ID=20250204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001114759/02A RU2204622C2 (ru) 2001-06-01 2001-06-01 Коррозионно-стойкая аустенитная трип-сталь для холодной пластической деформации и изделие, выполненное из нее

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2204622C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011029746A1 (de) * 2009-09-12 2011-03-17 Aktiebolaget Skf Bauteil mit einer anlauffläche für eine dichtung und dichtungsanordnung
WO2014182778A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Arcelormittal Investigacion Y Desarrollo S.L. A track shoe having increased service life useful in a track drive system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011029746A1 (de) * 2009-09-12 2011-03-17 Aktiebolaget Skf Bauteil mit einer anlauffläche für eine dichtung und dichtungsanordnung
WO2014182778A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Arcelormittal Investigacion Y Desarrollo S.L. A track shoe having increased service life useful in a track drive system
US9738334B2 (en) 2013-05-07 2017-08-22 Arcelormittal Track shoe having increased service life useful in a track drive system
RU2667996C2 (ru) * 2013-05-07 2018-09-25 Арселормитталь Инвестигасьон И Десарролло Сл Звено гусеничной ленты с увеличенным ресурсом для гусеничной системы

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6661537B2 (ja) 高硬度熱間圧延鋼材製品及びその製造方法
CA2785318C (en) Austenite steel material having superior ductility
JP5685198B2 (ja) フェライト−オーステナイト系ステンレス鋼
KR101379079B1 (ko) 린 듀플렉스 스테인리스강
EP3126537B1 (en) Dual-phase stainless steel
RU2383649C2 (ru) Дисперсионно-твердеющая сталь (варианты) и изделие из стали (варианты)
JP2018178144A (ja) 優れた熱間加工性を有する析出硬化型ステンレス鋼
JP4645307B2 (ja) 低温靭性に優れた耐摩耗鋼およびその製造方法
KR102160735B1 (ko) 강도가 향상된 오스테나이트계 스테인리스강
CN111448326B (zh) 具有优异的热加工性的通用铁素体不锈钢及其制造方法
RU2204622C2 (ru) Коррозионно-стойкая аустенитная трип-сталь для холодной пластической деформации и изделие, выполненное из нее
KR101746404B1 (ko) 내식성 및 가공성이 향상된 린 듀플렉스 스테인리스강 및 이의 제조 방법
RU2576773C1 (ru) Высокопрочная коррозионностойкая сталь переходного класса
KR102263556B1 (ko) 2 상 스테인리스 강 스트립 및 그 제조 방법
KR101554771B1 (ko) 고연성 린 듀플렉스 스테인리스강.
KR101379139B1 (ko) 고강도와 연성이 우수한 린 듀플렉스 스테인리스강 및 그 제조방법
EP3284842B1 (en) High-strength special steel
RU2823412C1 (ru) Изделие в виде прутка для изготовления деталей электропогружных установок для добычи нефти из сплава на основе железа и хрома
KR101379076B1 (ko) 린 듀플렉스 스테인리스강 및 그의 제조방법
KR101379063B1 (ko) 린 듀플렉스 스테인리스강 및 그의 제조방법
RU2214474C2 (ru) Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь и изделие, выполненное из нее
KR20230125712A (ko) 고강도 및 고연성을 갖는 크롬-몰리브덴 강 및 이의 제조 방법
KR100391897B1 (ko) 고인성 합금주강과 그 제조방법 및 이를 이용한 이중주조물
RU2277604C1 (ru) Сталь низколегированная повышенной прочности
RU2263155C1 (ru) Высокопрочная нержавеющая сталь и изделие из нее

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130602