RU2221895C1 - Corrosion-resistant steel and article made from such steel - Google Patents
Corrosion-resistant steel and article made from such steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2221895C1 RU2221895C1 RU2002130744/02A RU2002130744A RU2221895C1 RU 2221895 C1 RU2221895 C1 RU 2221895C1 RU 2002130744/02 A RU2002130744/02 A RU 2002130744/02A RU 2002130744 A RU2002130744 A RU 2002130744A RU 2221895 C1 RU2221895 C1 RU 2221895C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- corrosion
- nickel
- molybdenum
- iron
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию коррозионностойкой стали для паяных сотовых панелей, являющихся несущими звукопоглощающими конструкциями, работоспособными до температуры 450oС. Сталь обеспечивает возможность получения как листа и ленты (для обшивки сотовых панелей), так и фольги (для сотового наполнителя).The invention relates to the field of metallurgy, and in particular to the creation of corrosion-resistant steel for soldered honeycomb panels, which are sound-absorbing supporting structures, operable up to a temperature of 450 o C. Steel provides the ability to obtain both sheet and tape (for sheathing honeycomb panels), and foil (for honeycomb filler).
Известна коррозионностойкая сталь мартенситного класса для изготовления силовых паяно-сварных узлов следующего химического состава, мас.%:
Углерод - Не более 0,3
Хром - 10,0-13,0
Никель - 8,0-11,0
Молибден - 0,4-0,9
Титан - 0,02-0,15
Кобальт - 0,2-0,6
Бор - 0,001-0,005
Лантан - 0,01-0,1
Кальций - 0,001-0,05
Железо - Остальное
Сталь после термической обработки: закалка с температуры 750oС+ отпуск при 250oС обладает следующими механическими свойствами: σв = 95-102 кгс/мм2, δ5 = 15-16% (патент РФ 2175684).Known corrosion-resistant steel of the martensitic class for the manufacture of power brazed-welded nodes of the following chemical composition, wt.%:
Carbon - Not more than 0.3
Chrome - 10.0-13.0
Nickel - 8.0-11.0
Molybdenum - 0.4-0.9
Titanium - 0.02-0.15
Cobalt - 0.2-0.6
Boron - 0.001-0.005
Lanthanum - 0.01-0.1
Calcium - 0.001-0.05
Iron - Else
Steel after heat treatment: quenching from a temperature of 750 o C + tempering at 250 o C has the following mechanical properties: σ in = 95-102 kgf / mm 2 , δ 5 = 15-16% (RF patent 2175684).
Известны также коррозионностойкие стали мартенситного класса аналогичного назначения следующего химического состава, мас.%:
1. 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 (патент РФ 2176283)
2. Углерод - Не более 0,08
Кремний - 0,5-4,0
Марганец - Не более 4,0
Никель - 5,0-9,0
Хром - 10,0-17,0
Молибден - 0,3-2,5
Титан - 0,15-1,0
Алюминий - Не более 1,0
Азот - Не более 0,03
Железо - Остальное (патент Великобритании 2145734)
3. Углерод - 0,01
Кремний - 1,5-2,95
Марганец - Не более 5,0
Никель - 4,0-8,0
Хром - 12,0-18,0
Медь - 0,5-3,5
Азот - Не более 0,15
Сера - Менее 0,004
Железо - Остальное (патент США 4849166)
Недостатком известных коррозионностойких сталей мартенситного класса является их недостаточная технологичность при производстве ленты и фольги, а также снижение вязкости после проведения процесса пайки и эксплуатационных нагревов при 450oС.Also known are corrosion-resistant steels of martensitic class for a similar purpose of the following chemical composition, wt.%:
1. 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 - The rest (RF patent 2176283)
2. Carbon - Not more than 0.08
Silicon - 0.5-4.0
Manganese - Not more than 4.0
Nickel - 5.0-9.0
Chrome - 10.0-17.0
Molybdenum - 0.3-2.5
Titanium - 0.15-1.0
Aluminum - Not more than 1.0
Nitrogen - Not more than 0.03
Iron - The Rest (UK Patent 2145734)
3. Carbon - 0.01
Silicon - 1.5-2.95
Manganese - Not more than 5.0
Nickel - 4.0-8.0
Chrome - 12.0-18.0
Copper - 0.5-3.5
Nitrogen - Not more than 0.15
Sulfur - Less than 0.004
Iron - Else (US Patent 4,849,166)
A disadvantage of the known corrosion-resistant steels of the martensitic class is their lack of manufacturability in the production of tape and foil, as well as a decrease in viscosity after the brazing process and operational heating at 450 o C.
Известна коррозионностойкая сталь аустенитного класса следующего химического состава, мас.%:
Углерод - 0,02-0,08
Марганец - 1,5-2,5
Кремний - 0,5-1,0
Хром - 12,5-14,5
Никель - 14,5-16,5
Молибден - 1,5-2,5
Титан - 0,1-0,4
Ванадий - 0,02-0,05
Тантал - 0,005-0,2
Азот - Не более 0,01
Кобальт - 0,02-0,05
Железо - Остальное (патент США 4530719)
Недостатком известной коррозионностойкой стали аустенитного класса является недостаточный уровень прочности, ограничивающий ее применение для изготовления силовых несущих конструкций.Known corrosion-resistant steel of the austenitic class of the following chemical composition, wt.%:
Carbon - 0.02-0.08
Manganese - 1.5-2.5
Silicon - 0.5-1.0
Chrome - 12.5-14.5
Nickel - 14.5-16.5
Molybdenum - 1.5-2.5
Titanium - 0.1-0.4
Vanadium - 0.02-0.05
Tantalum - 0.005-0.2
Nitrogen - Not more than 0.01
Cobalt - 0.02-0.05
Iron - The Rest (US Patent 4,530,719)
A disadvantage of the known corrosion-resistant steel of the austenitic class is the insufficient level of strength that limits its use for the manufacture of power bearing structures.
Наиболее близкой по химическому составу и назначению к предлагаемой является сталь ВНС-55 (03Х14Н4Г3М2СБЮ), принятая за прототип. Сталь имеет следующий химический состав, мас.%:
Углерод - 0,005-0,03
Хром - 12,6-14,1
Никель - 2,5-4,8
Молибден - 1,2-2,0
Марганец - 2,1-5,0
Алюминий - 0,25-0,6
Кремний - 0,75-1,2
Цирконий - 0,01-0,08
Ниобий - 0,1-0,4
Один или несколько элементов из группы:
Церий - 0,005-0,1
Лантан - 0,003-0,05
Иттрий - 0,001-0,05
Железо - Остальное
при условии, что сумма церия, лантана, иттрия не более 0,1 (авторское свидетельство СССР 1340213, БИ 14, 1991 г.).The closest in chemical composition and purpose to the proposed one is steel VNS-55 (03X14H4N3G3M2SBYU), adopted as a prototype. Steel has the following chemical composition, wt.%:
Carbon - 0.005-0.03
Chrome - 12.6-14.1
Nickel - 2.5-4.8
Molybdenum - 1.2-2.0
Manganese - 2.1-5.0
Aluminum - 0.25-0.6
Silicon - 0.75-1.2
Zirconium - 0.01-0.08
Niobium - 0.1-0.4
One or more elements from the group:
Cerium - 0.005-0.1
Lanthanum - 0.003-0.05
Yttrium - 0.001-0.05
Iron - Else
provided that the sum of cerium, lanthanum, yttrium is not more than 0.1 (USSR copyright certificate 1340213,
Недостатком стали, принятой за прототип, является недостаточная технологическая пластичность при производстве фольги и значительное снижение вязкости после эксплуатационных нагревов при 450oС. Уменьшение вязкости стали в процессе эксплуатации снижает работоспособность и надежность сотовых силовых несущих конструкций.The disadvantage of the steel adopted for the prototype is the lack of technological ductility in the production of foil and a significant decrease in viscosity after operational heating at 450 o C. A decrease in the viscosity of steel during operation reduces the efficiency and reliability of cellular power load-bearing structures.
Технической задачей настоящего изобретения является создание технологичной при производстве ленты, листа и фольги коррозионностойкой стали с высокими значениями прочности, пластичности и вязкости, сохраняющимися после проведения процесса пайки и эксплуатационных нагревов при температурах до 450oС, что обеспечивает высокую надежность сотовых силовых несущих конструкций.The technical task of the present invention is the creation of corrosion-resistant steel with the high values of strength, ductility and toughness, which remain after the brazing process and operational heating at temperatures up to 450 o С, which ensures high reliability of cellular power bearing structures, which is technologically advanced in the production of tape, sheet and foil.
Для достижения поставленной задачи предложена высокопрочная коррозионностойкая сталь, содержащая железо, углерод, хром, никель, молибден, алюминий, ниобий, цирконий, не менее одного элемента из группы: церий, лантан, иттрий, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит медь, бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,005-0,03
Хром - 5,0-8,0
Никель - 14,0-18,5
Молибден - 1,0-3,0
Алюминий - 0,1-0,4
Ниобий - 0,1-0,3
Цирконий - 0,05-0,2
Бор - 0,001-0,003
Медь - 0,3-00,8
Не менее одного элемента из группы:
Церий - 0,005-0,1
Лантан - 0,003-0,05
Иттрий - 0,001-0,05
Железо - Остальное
и изделие, выполненное из этой стали.To achieve this goal, high-strength corrosion-resistant steel containing iron, carbon, chromium, nickel, molybdenum, aluminum, niobium, zirconium, at least one element from the group: cerium, lanthanum, yttrium, characterized in that it additionally contains copper, boron, is proposed the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 0.005-0.03
Chrome - 5.0-8.0
Nickel - 14.0-18.5
Molybdenum - 1.0-3.0
Aluminum - 0.1-0.4
Niobium - 0.1-0.3
Zirconium - 0.05-0.2
Boron - 0.001-0.003
Copper - 0.3-00.8
At least one item from the group:
Cerium - 0.005-0.1
Lanthanum - 0.003-0.05
Yttrium - 0.001-0.05
Iron - Else
and a product made of this steel.
При этом соотношение компонентов, определяющих содержание аустенита (А, об.%) в стали, должно удовлетворять соотношениям:
Км=Cr +Mo +1,2Ni + 56С + 0,2Сu = 23÷-30 (1) - для листа и ленты;
Км= Cr + Mo + 1,5Ni + 56C + 0,2Cu ≥ 34 (2) - для фольги, где Км эквивалент мартенситообразования.The ratio of components that determine the content of austenite (A, vol.%) In steel should satisfy the ratios:
K m = Cr + Mo + 1.2Ni + 56С + 0.2Сu = 23 ÷ -30 (1) - for sheet and tape;
K m = Cr + Mo + 1.5Ni + 56C + 0.2Cu ≥ 34 (2) - for foil, where K m is the equivalent of martensite formation.
Подобранное соотношение компонентов позволяет получить для металла, идущего на изготовление ленты и листа, мартенситную структуру с регламентированным содержанием остаточного аустенита (10-30 об.%) и точкой начала обратного перехода α→γ в районе температуры 450oС, что обеспечивает высокий уровень механических свойств стали и изделия, выполненного из нее, как в исходном состоянии, так и после нагревов до температуры 450oС.The selected ratio of components allows us to obtain for the metal going to the production of tape and sheet, a martensitic structure with a regulated content of residual austenite (10-30 vol.%) And a point of the beginning of the reverse transition α → γ in the temperature region of 450 o C, which provides a high level of mechanical properties of steel and products made from it, both in the initial state and after heating to a temperature of 450 o C.
Подобранное соотношение компонентов для фольги обеспечивает получение высокопластичной аустенитной структуры, позволяющей выкатывать фольгу толщиной до 0,05 мм при достаточном уровне прочности. The selected ratio of the components for the foil provides a highly plastic austenitic structure that allows rolling the foil up to 0.05 mm thick with a sufficient level of strength.
Указанная низкая концентрация углерода в заявленной стали обеспечивает высокую технологическую пластичность в закаленном состоянии и отсутствие зернограничных выделений при замедленном охлаждении после процесса пайки. The specified low carbon concentration in the inventive steel provides high technological ductility in the hardened state and the absence of grain boundary emissions during delayed cooling after the brazing process.
Введение в сталь указанных концентраций хрома (5-8%) обеспечивает удовлетворительную коррозионную стойкость и не приводит к снижению вязкости при нагревах до 450oС, связанному с расслоением твердого раствора по хрому. При меньшем содержании хрома (ниже 5%) коррозионная стойкость неудовлетворительна, а при большем (более 8%) - наблюдается охрупчивание после нагревов при 450oС.The introduction of the indicated concentrations of chromium (5-8%) into steel provides satisfactory corrosion resistance and does not lead to a decrease in viscosity when heated to 450 o C, associated with the separation of the solid solution in chromium. At a lower chromium content (below 5%), the corrosion resistance is unsatisfactory, and at a higher (more than 8%), embrittlement is observed after heating at 450 o C.
Указанное содержание никеля в стали обеспечивает (при выполнении соотношений 1 и 2) требуемое содержание аустенита в стали: 8-30 об.% - для листа и 100 об. % - для фольги, а также снижает точку обратного α→γ перехода до 450-500oС.The indicated nickel content in steel provides (when
Легирование молибденом в указанных пределах тормозит образование карбонитридов по границам зерен при замедленном охлаждении после пайки. Doping with molybdenum within the specified limits inhibits the formation of carbonitrides along the grain boundaries during slow cooling after soldering.
Легирование алюминием обеспечивает возможность повышения прочности мартенсита в результате старения и тем самым требуемый уровень прочности σв≥1100 МПа для листа). При содержании алюминия менее 0,1% требуемый уровень прочности не достигается, а при содержании алюминия более 0,4% наблюдается значительное охрупчивание при нагревах на 450oС.Alloying with aluminum makes it possible to increase the strength of martensite as a result of aging and thereby the required level of strength σ of ≥1100 MPa for the sheet). When the aluminum content is less than 0.1%, the required level of strength is not achieved, and when the aluminum content is more than 0.4%, significant embrittlement is observed when heated at 450 o C.
Легирование ниобием и цирконием обеспечивает повышение температуры рекристаллизации и возможность нагревов на повышенные температуры (при пайке) без значительного роста зерна. Doping with niobium and zirconium provides an increase in the temperature of recrystallization and the possibility of heating to elevated temperatures (when soldering) without significant grain growth.
Бор, являясь поверхностно-активным элементом, предотвращает образование зернограничных сегрегации при длительных эксплуатационных нагревах и тем самым повышает вязкость стали. Boron, being a surface-active element, prevents the formation of grain-boundary segregation during prolonged operational heating and thereby increases the viscosity of steel.
Медь (0,3-0,8 мас. %) введена для баланса фазового состава (получение регламентированного содержания остаточного аустенита), снижения твердости в закаленном состоянии и повышения коррозионной стойкости стали. Меньшее содержание меди не обеспечивает решение этих задач, а большее приводит к охрупчиванию при эксплуатационных нагревах. Copper (0.3-0.8 wt.%) Is introduced to balance the phase composition (obtaining a regulated content of residual austenite), reduce hardness in the hardened state and increase the corrosion resistance of steel. A lower copper content does not provide a solution to these problems, and a larger one leads to embrittlement during operational heating.
Таким образом, в результате комплексного легирования при указанном соотношении легирующих элементов в пределах предложенного состава достигаются необходимые характеристики стали для обшивки и сотового наполнителя (высокие исходные значения прочности и вязкости, отсутствие охрупчивания при термическом цикле пайки и после эксплуатационных нагревов при 450oС), что позволяет создать паяные сотовые панели, являющиеся несущими звукопоглощающими конструкциями.Thus, as a result of complex alloying with the specified ratio of alloying elements within the proposed composition, the necessary characteristics of steel for cladding and honeycomb filler are achieved (high initial strength and toughness, the absence of embrittlement during the thermal soldering cycle and after operational heating at 450 o C), which allows you to create soldered honeycomb panels, which are supporting sound-absorbing structures.
Пример осуществления
В опытных лабораторных условиях проведено опробование предлагаемого состава стали, выплавленной в вакуумной индукционной печи, в сравнении с известной сталью ВНС-55 (03Х14Н4Г3М2СБЮ) по оптимальным, предельным и запредельным значениям содержания легирующих элементов.Implementation example
In the experimental laboratory conditions, the proposed composition of the steel smelted in a vacuum induction furnace was tested in comparison with the well-known steel VNS-55 (03X14N4G3M2SBYU) for optimal, limit and transcendental values of the content of alloying elements.
Химический и фазовый составы и механические свойства сталей приведены в табл. 1, 2; они определялись на стандартном оборудовании. The chemical and phase compositions and mechanical properties of steels are given in table. 12; they were determined on standard equipment.
Механические свойства определялись после следующих режимов термообработки:
1. Закалка с 860oС, воздух + отпуск 500oС, 2 ч (режим 1) - исходное состояние.The mechanical properties were determined after the following heat treatment modes:
1. Quenching from 860 o C, air + tempering 500 o C, 2 h (mode 1) - the initial state.
2. Нагрев на 1030oС, замедленное охлаждение до 500oС за 2,5 ч + отпуск при 500oС, 2 ч (режим 2) - имитация термического цикла пайки.2. Heating at 1030 o C, delayed cooling to 500 o C for 2.5 hours + tempering at 500 o C, 2 hours (mode 2) - imitation of the thermal soldering cycle.
3. Режим 2 + нагрев при 450oС, 100 ч (режим 3) - имитация эксплуатационных нагревов после пайки.3.
Как видно из табл. 2, у предлагаемой стали (вариант для изготовления обшивки сотовых панелей - составы 1, 2 и 3) по сравнению с прототипом повышены: уровень прочности и текучести в исходном состоянии и после термического цикла пайки на 100-150 МПа; значения ударной вязкости (КСТ) в исходном состоянии - в 1,5 раза, а после термического цикла пайки и эксплуатационного нагрева при 450oС - в 4-5 раз.As can be seen from the table. 2, the proposed steel (an option for the manufacture of casing of honeycomb panels -
Таким образом, применение предложенной стали позволит снизить вес несущих звукопоглощающих конструкций и поднять рабочую температуру до 450oС при высоких характеристиках надежности и стабильности материала.Thus, the use of the proposed steel will reduce the weight of the supporting sound-absorbing structures and raise the operating temperature to 450 o With high characteristics of reliability and stability of the material.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002130744/02A RU2221895C1 (en) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | Corrosion-resistant steel and article made from such steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002130744/02A RU2221895C1 (en) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | Corrosion-resistant steel and article made from such steel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2221895C1 true RU2221895C1 (en) | 2004-01-20 |
Family
ID=32091816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002130744/02A RU2221895C1 (en) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | Corrosion-resistant steel and article made from such steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2221895C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2532785C1 (en) * | 2013-05-17 | 2014-11-10 | Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Corrosion-resistant martensite ageing steel |
RU2615939C1 (en) * | 2016-06-16 | 2017-04-11 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Corrosion-resistant steel |
RU2751064C1 (en) * | 2020-06-17 | 2021-07-07 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | High strength corrosion resistant powder steel |
RU2778709C2 (en) * | 2020-09-04 | 2022-08-23 | Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Casting corrosion-resistant welded cryogenic steel and its production method |
-
2002
- 2002-11-18 RU RU2002130744/02A patent/RU2221895C1/en active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2532785C1 (en) * | 2013-05-17 | 2014-11-10 | Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Corrosion-resistant martensite ageing steel |
RU2615939C1 (en) * | 2016-06-16 | 2017-04-11 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Corrosion-resistant steel |
RU2751064C1 (en) * | 2020-06-17 | 2021-07-07 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | High strength corrosion resistant powder steel |
RU2778709C2 (en) * | 2020-09-04 | 2022-08-23 | Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Casting corrosion-resistant welded cryogenic steel and its production method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3514182B2 (en) | Low Cr ferritic heat resistant steel excellent in high temperature strength and toughness and method for producing the same | |
EP2060650A1 (en) | Ferritic stainless steel material for automobile exhaust gas passage components | |
JP6653113B2 (en) | Maraging steel with excellent fatigue properties | |
CN111500928B (en) | Low-temperature high-toughness high-temperature high-strength and high-hardenability hot die steel and preparation technology thereof | |
JP4816642B2 (en) | Low alloy steel | |
JP2023526739A (en) | High-strength high-temperature corrosion-resistant martensitic stainless steel and method for producing the same | |
JPH07138711A (en) | Heat-resistant creep-resistant steel having martensite tissue and obtained by heat treatment | |
JP4501716B2 (en) | High-strength steel sheet with excellent workability and method for producing the same | |
JP2024079699A (en) | Ferrite Alloy | |
CN107747050A (en) | A kind of ferritic stainless steel alloy material and preparation method thereof | |
JPH08269632A (en) | High strength and high corrosion resistant nitrogen-containing austenitic stainless steel | |
GB2386906A (en) | Heat resisting steels | |
RU2221895C1 (en) | Corrosion-resistant steel and article made from such steel | |
JPH06306550A (en) | Heat resistant steel and heat treatment therefor | |
US3132938A (en) | Aged steel | |
JP5320621B2 (en) | Heat-treated reinforced steel sheet with excellent hot press workability and method for producing the same | |
JP3169977B2 (en) | ▲ high ▼ strength non-magnetic stainless steel | |
JP6279118B1 (en) | High-strength duplex stainless steel with excellent corrosion resistance and bending workability | |
JP2019011515A (en) | Maraging steel excellent in fatigue characteristic | |
RU2288966C1 (en) | Corrosion-resisting steel and article made of its | |
JP2003286543A (en) | HIGH-STRENGTH, LOW-Cr FERRITIC STEEL PIPE FOR BOILER SHOWING EXCELLENT LONG-TERM CREEP PROPERTIES AND ITS MANUFACTURING PROCESS | |
JP2002161342A (en) | Structural steel superior in strength, fatigue resistance and corrosion resistance | |
JP2014208869A (en) | Precipitation-strengthened martensitic steel | |
RU76647U1 (en) | SHAFT (OPTIONS) | |
RU2657741C1 (en) | Structural cryogenic austenite high-strength corrosion-resistant weldable steel and its treatment method |