RU2214474C2 - Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь и изделие, выполненное из нее - Google Patents
Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь и изделие, выполненное из нее Download PDFInfo
- Publication number
- RU2214474C2 RU2214474C2 RU2001131860A RU2001131860A RU2214474C2 RU 2214474 C2 RU2214474 C2 RU 2214474C2 RU 2001131860 A RU2001131860 A RU 2001131860A RU 2001131860 A RU2001131860 A RU 2001131860A RU 2214474 C2 RU2214474 C2 RU 2214474C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- nitrogen
- mpa
- strength
- nickel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к разработке высокопрочной коррозионно-стойкой стали аустенитно-мартенситного класса, упрочняемой азотом, предназначенной для изготовления высоконагруженных деталей машин, в частности самолетов, работающих при температуре от минус 70 до 300oС в любых климатических условиях. Предложена высокопрочная коррозионно-стойкая сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,08-0,12; хром 13,5-14,5; никель 3,5-4,5; азот 0,15-0,20; молибден 2-2,5; марганец 1-1,5; ванадий 0,03-0,05; ниобий 0,03-0,05; кремний 0,1-0,3; медь 0,3-0,8; кальций 0,01-0,03; барий 0,01-0,03; железо остальное. Техническим результатом изобретения является повышение механических свойств. Предел прочности составляет 1800-1850 МПа, предел текучести 1400-1450 МПа, относительное удлинение 16-20%, ударная вязкость 60-80 Дж/см2. Сталь обладает повышенным сопротивлением коррозионному растрескиванию и выдерживает без разрушения более шести месяцев в камере соляного тумана 5% NaCl при 35oС при приложенном напряжении изгиба 1000 МПа. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочной коррозионно-стойкой стали аустенитно-мартенситного класса, упрочняемой азотом, обладающей наряду с высокой прочностью высокими значениями пластичности, вязкости и сопротивлением коррозионному растрескиванию.
Сталь предназначена для изготовления высоконагруженных деталей машин, работающих при t=-70...300oС во всеклиматических условиях.
Известна коррозионностойкая сталь переходного класса следующего химического состава, мас.%:
Углерод - 0,18-0,21
Хром - 13-14
Никель - 4-4,5
Молибден - 2,3-2,8
Кремний - 1,7-2,5
Кобальт - 3,5-4,5
Азот - 0,06-0,09
Марганец - 0,1-1,0
Y+Се+La - 0,001-0,05 каждого
Железо - Остальное
Сталь после термической обработки: закалка + обработка холодом и отпуск обладает высокими механическими свойствами: σв = 180-190 кгс/мм2; σ0,2 = 142-150 кгс/мм2; δ= 18-20%; ψ=52-60%; аv=6-10 кгсм/см2 (rн=0,25 мм) (патент РФ 2164546).
Углерод - 0,18-0,21
Хром - 13-14
Никель - 4-4,5
Молибден - 2,3-2,8
Кремний - 1,7-2,5
Кобальт - 3,5-4,5
Азот - 0,06-0,09
Марганец - 0,1-1,0
Y+Се+La - 0,001-0,05 каждого
Железо - Остальное
Сталь после термической обработки: закалка + обработка холодом и отпуск обладает высокими механическими свойствами: σв = 180-190 кгс/мм2; σ0,2 = 142-150 кгс/мм2; δ= 18-20%; ψ=52-60%; аv=6-10 кгсм/см2 (rн=0,25 мм) (патент РФ 2164546).
Также известны высокопрочные коррозионно-стойкие стали, упрочняемые азотом, следующего химического состава, мас.%:
Углерод - 0,12-0,5
Хром - 14,0-18,0
Молибден - 0,5-3,0
Никель - 0,3-2,0
Вольфрам - 0,5-3,0
Ванадий - 0,2-1,0
Азот - До 0,3
Железо - Остальное (патент Германии 4212966)
Углерод - 0,15-0,50
Медь - 1,0-3,0
Хром - 13,0-17,0
Кремний - До 0,5
Марганец - До 2,0
Азот - 0,02-0,1
Железо - Остальное (патент США 4450006)
Углерод - ≤0,1
Хром - 12,0-18,0
Никель - 4,0-8,0
Кремний - 1,0-3,0
Азот - ≤0,15
Медь - 0,5-3,5
Железо - Остальное (патент Японии 61-295356).
Углерод - 0,12-0,5
Хром - 14,0-18,0
Молибден - 0,5-3,0
Никель - 0,3-2,0
Вольфрам - 0,5-3,0
Ванадий - 0,2-1,0
Азот - До 0,3
Железо - Остальное (патент Германии 4212966)
Углерод - 0,15-0,50
Медь - 1,0-3,0
Хром - 13,0-17,0
Кремний - До 0,5
Марганец - До 2,0
Азот - 0,02-0,1
Железо - Остальное (патент США 4450006)
Углерод - ≤0,1
Хром - 12,0-18,0
Никель - 4,0-8,0
Кремний - 1,0-3,0
Азот - ≤0,15
Медь - 0,5-3,5
Железо - Остальное (патент Японии 61-295356).
Все известные стали обладают достаточно высокими пределами прочности, но низкими значениями вязкости и пластичности. Кроме того, сталь по патенту Японии имеет ограниченное применение, т.к. предназначена только в качестве листового материала.
Изделия, выполненные из этих сталей, могут использоваться в машиностроении в качестве коррозионно-стойких конструкционных деталей. Для изделий авиационной техники они имеют недостаточный уровень прочности, пластичности и вязкости.
Наиболее близкой по химическому составу к предлагаемой стали является коррозионно-стойкая сталь 05Х16НЗАБ, принятая за прототип.
Сталь имеет следующий химический состав, мас.%:
Углерод - 0,03-0,07
Хром - 15-16,5
Никель - 2,5-4,0
Азот - 0,12-0,18
Ниобий - 0,05-0,10
Кальций - 0,01-0,03
Железо - Остальное (патент РФ 2052532).
Углерод - 0,03-0,07
Хром - 15-16,5
Никель - 2,5-4,0
Азот - 0,12-0,18
Ниобий - 0,05-0,10
Кальций - 0,01-0,03
Железо - Остальное (патент РФ 2052532).
Сталь предназначена для высоконагруженных деталей в машиностроении и судостроении.
Однако эта сталь обладает недостаточной прочностью σв = 1550-1640 МПа, ударной вязкостью и коррозионной стойкостью.
Технической задачей настоящего изобретения является создание экономно-легированной высокопрочной коррозионно-стойкая нестойкой стали с высокой прочностью, пластичностью, вязкостью и коррозионной стойкостью, обеспечивающей высокую надежность изделий, выполняемых из этой стали.
Для достижения поставленной задачи предложена высокопрочная коррозионно-стойкая сталь, содержащая железо, углерод, хром, никель, ниобий, азот, кальций, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден, марганец, медь, кремний, ванадий, барий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,08-0,12
Хром - 13,5-14,5
Никель - 3,5-4,5
Азот - 0,15-0,20
Молибден - 2-2,5
Марганец - 1-1,5
Ванадий - 0,03-0,05
Ниобий - 0,03-0,05
Кремний - 0,1-0,3
Медь - 0,3-0,8
Кальций - 0,01-0,03
Барий - 0,01-0,03
Железо - Остальное
причем ∑V+Nb≤0,l%.
Углерод - 0,08-0,12
Хром - 13,5-14,5
Никель - 3,5-4,5
Азот - 0,15-0,20
Молибден - 2-2,5
Марганец - 1-1,5
Ванадий - 0,03-0,05
Ниобий - 0,03-0,05
Кремний - 0,1-0,3
Медь - 0,3-0,8
Кальций - 0,01-0,03
Барий - 0,01-0,03
Железо - Остальное
причем ∑V+Nb≤0,l%.
При этом соотношение компонентов, определяющее фазовый состав стали, определяется следующими равенствами:
Км=Сr+Мо+1,5Ni+30(C+N)+0,7(Mn+Si)=29,8-33,1
Кф=Сr+Мо+2Si-{l,5Ni+30(C+N)+0,7Mn}=1,5-1,7
где Км - эквивалент мартенситообразования;
Кф - эквивалент ферритообразования.
Км=Сr+Мо+1,5Ni+30(C+N)+0,7(Mn+Si)=29,8-33,1
Кф=Сr+Мо+2Si-{l,5Ni+30(C+N)+0,7Mn}=1,5-1,7
где Км - эквивалент мартенситообразования;
Кф - эквивалент ферритообразования.
Подобранное соотношение компонентов позволяет получить стабильную структуру стали с заданным соотношением мартенсита и аустенита, не содержащей дельта-феррита, что позволяет обеспечить высокий уровень механических и коррозионных свойств стали и изделия, выполненного из нее.
Наличие в стали указанных концентраций углерода и азота необходимо для обеспечения высокой прочности.
При содержании С или N более 0,12 и 0,2% соответственно трудно получить удовлетворительные показатели пластичности и ударной вязкости, а также получить качественный металл без пористости из-за ограниченной растворимости азота в стали.
Введение в сталь 13,5...14,5% Сr обусловлено обеспечением требуемой коррозионной стойкости и повышенной растворимости азота.
При концентрации хрома более 14,5% и никеля менее 3,5% сталь будет иметь пониженную вязкость, особенно при отрицательных температурах, из-за появления в структуре дельта-феррита и образования труднорастворимых при закалке карбонитридов, а также из-за повышения температуры вязкохрупкого перехода. С увеличением содержания никеля более 4,5% снижается растворимость азота в стали.
Марганец в количестве 1...1,5% вводится в сталь для повышения растворимости азота. Увеличение содержания марганца приводит к повышению количества остаточного аустенита и тем самым к снижению прочностных характеристик.
Добавки ванадия и ниобия в количестве до 0,05% каждого обеспечивают получение мелкозернистой структуры. Увеличение суммарного содержания ванадия и ниобия более 0,1% приводит к снижению прочности из-за обеднения твердого раствора азотом в результате образования нитридов.
Легирование молибденом 2...2,5% повышает растворимость азота и тормозит образование карбонитридов по границам зерен и тем самым повышает ударную вязкость стали. Дополнительное легирование барием позволяет изменить форму сульфидов на глобулярную.
Легирование медью 0,3...0,8% позволяет исключить в микроструктуре стали дельта-феррит, а также повысить прочность при старении.
Пример осуществления.
В лабораторных условиях в открытой печи с последующим электрошлаковым переплавом были произведены плавки предложенного химического состава (табл. 1).
Сталь после термообработки по оптимальному режиму: закалка + обработка холодом + отпуск обладает следующими механическими свойствами (табл.2):
предел прочности σв = 1800-1850 МПa;
предел текучести σ0,2 = 1400-1450 МПa;
относительное удлинение δ5 = 16-20%;
относительное сужение ψ=60-65%;
ударная вязкость kcv+20(rн=0,25мм)=60-80 Дж/см2.
предел прочности σв = 1800-1850 МПa;
предел текучести σ0,2 = 1400-1450 МПa;
относительное удлинение δ5 = 16-20%;
относительное сужение ψ=60-65%;
ударная вязкость kcv+20(rн=0,25мм)=60-80 Дж/см2.
Сталь обладает высоким сопротивлением коррозионному растрескиванию: при приложенном напряжении изгиба σ=1000 МПа сталь выдерживает без разрушения более шести месяцев в камере соляного тумана 5% NaCl, t=35oС (КСТ-35).
По сравнению с известной сталью (прототип) предложенная сталь обладает более высокими механическими свойствами: предел прочности (σв) выше на 210-250 МПа, значения ударной вязкости (KCV) выше более чем в 2,5 раза и высокой коррозионной стойкостью.
Таким образом, применение предложенной стали позволит снизить вес тяжелонагруженных деталей, эксплуатирующихся во всеклиматических условиях и обеспечить стабильные и высокие характеристики надежности самолетов нового поколения.
Claims (2)
1. Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь, содержащая железо, углерод, хром, никель, ниобий, кремний, азот, кальций, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден, марганец, медь, ванадий и барий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,08-0,12
Хром - 13,5-14,5
Никель - 3,5-4,5
Азот - 0,15-0,20
Молибден - 2-2,5
Марганец - 1-1,5
Ванадий - 0,03-0,05
Ниобий - 0,03-0,05
Кремний - 0,1-0,3
Медь - 0,3-0,8
Кальций - 0,01-0,03
Барий - 0,01-0,03
Железо - Остальное
2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что соотношение компонентов, определяющих фазовый состав стали, характеризуется следующими равенствами:
Км=Сr+Мо+1,5Ni+30(C+N)+0,7(Mn+Si)=29,8÷33,1,
Кф=Cr+Мо+2Si-{l,5Ni+30(C+N)+0,7Mn}=1,5÷1,7,
где Км - эквивалент мартенситообразования;
Кф - эквивалент ферритообразования.
Углерод - 0,08-0,12
Хром - 13,5-14,5
Никель - 3,5-4,5
Азот - 0,15-0,20
Молибден - 2-2,5
Марганец - 1-1,5
Ванадий - 0,03-0,05
Ниобий - 0,03-0,05
Кремний - 0,1-0,3
Медь - 0,3-0,8
Кальций - 0,01-0,03
Барий - 0,01-0,03
Железо - Остальное
2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что соотношение компонентов, определяющих фазовый состав стали, характеризуется следующими равенствами:
Км=Сr+Мо+1,5Ni+30(C+N)+0,7(Mn+Si)=29,8÷33,1,
Кф=Cr+Мо+2Si-{l,5Ni+30(C+N)+0,7Mn}=1,5÷1,7,
где Км - эквивалент мартенситообразования;
Кф - эквивалент ферритообразования.
3. Изделие из высокопрочной коррозионно-стойкой стали, отличающееся тем, что оно выполнено из стали при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,08-0,12
Хром - 13,5-14,5
Никель - 3,5-4,5
Азот - 0,15-0,20
Молибден - 2-2,5
Марганец - 1-1,5
Ванадий - 0,03-0,05
Ниобий - 0,03-0,05
Кремний - 0,1-0,3
Медь - 0,3-0,8
Кальций - 0,01-0,03
Барий - 0,01-0,03
Железо - Остальноез
Углерод - 0,08-0,12
Хром - 13,5-14,5
Никель - 3,5-4,5
Азот - 0,15-0,20
Молибден - 2-2,5
Марганец - 1-1,5
Ванадий - 0,03-0,05
Ниобий - 0,03-0,05
Кремний - 0,1-0,3
Медь - 0,3-0,8
Кальций - 0,01-0,03
Барий - 0,01-0,03
Железо - Остальноез
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001131860A RU2214474C2 (ru) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь и изделие, выполненное из нее |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001131860A RU2214474C2 (ru) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь и изделие, выполненное из нее |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001131860A RU2001131860A (ru) | 2003-09-27 |
| RU2214474C2 true RU2214474C2 (ru) | 2003-10-20 |
Family
ID=31988526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001131860A RU2214474C2 (ru) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь и изделие, выполненное из нее |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2214474C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2693990C1 (ru) * | 2005-02-01 | 2019-07-08 | Акционерное общество "Ижевский опытно-механический завод" | Сталь, изделие из стали и способ его изготовления |
-
2001
- 2001-11-27 RU RU2001131860A patent/RU2214474C2/ru active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2693990C1 (ru) * | 2005-02-01 | 2019-07-08 | Акционерное общество "Ижевский опытно-механический завод" | Сталь, изделие из стали и способ его изготовления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2763027C1 (ru) | Кованая деталь из бейнитной стали и способ ее изготовления | |
| CN104152818A (zh) | 一种双相不锈钢及其制备方法 | |
| CN112877591A (zh) | 一种高强韧五金工具及链条用钢及其制造方法 | |
| EP3126537B1 (en) | Dual-phase stainless steel | |
| RU2533469C1 (ru) | Способ производства листовой стали с высокой износостойкостью | |
| JP3100492B2 (ja) | 高疲労強度熱間鍛造品の製造方法 | |
| JP7370992B2 (ja) | 高抗張力鋼および高靭性鋼 | |
| JPH1112678A (ja) | マルテンサイト・ベイナイト型熱間鍛造部品及びその製造方法 | |
| 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 | |
| RU2214474C2 (ru) | Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь и изделие, выполненное из нее | |
| RU2665854C1 (ru) | Толстолистовая хладостойкая сталь | |
| RU2576773C1 (ru) | Высокопрочная коррозионностойкая сталь переходного класса | |
| CN113528941A (zh) | 一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法 | |
| EP4211283A1 (en) | Forged part of steel and a method of manufacturing thereof | |
| CN105908093A (zh) | 一种钒、钛复合添加的具有高疲劳强度的钢板及制造方法 | |
| US20200190641A1 (en) | Low phosphorus, zirconium micro-alloyed, fracture resistant steel alloys | |
| JP3059318B2 (ja) | 高疲労強度熱間鍛造品の製造方法 | |
| KR100441051B1 (ko) | 내침식성이 우수한 고강도 마르텐사이트계 스테인리스 강 | |
| RU2204622C2 (ru) | Коррозионно-стойкая аустенитная трип-сталь для холодной пластической деформации и изделие, выполненное из нее | |
| CN102978533B (zh) | 一种高强度高韧性合金钢 | |
| RU2221895C1 (ru) | Коррозионностойкая сталь и изделие, выполненное из неё | |
| JP3042574B2 (ja) | 高疲労強度を有する熱間鍛造品及びその製造方法 | |
| JP3492550B2 (ja) | 耐食高周波焼入れ用鋼 | |
| RU2701325C1 (ru) | Высокопрочная сталь и изделие, выполненное из нее | |
| RU2726056C1 (ru) | Листовой прокат, изготовленный из высокопрочной стали |