RU2254394C1 - High-strength austenitic stainless steel and method of final hardening of articles made from such steel - Google Patents

High-strength austenitic stainless steel and method of final hardening of articles made from such steel Download PDF

Info

Publication number
RU2254394C1
RU2254394C1 RU2004107828/02A RU2004107828A RU2254394C1 RU 2254394 C1 RU2254394 C1 RU 2254394C1 RU 2004107828/02 A RU2004107828/02 A RU 2004107828/02A RU 2004107828 A RU2004107828 A RU 2004107828A RU 2254394 C1 RU2254394 C1 RU 2254394C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
steel
hardening
deformation
final
Prior art date
Application number
RU2004107828/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.В. Бодров (RU)
Ю.В. Бодров
А.И. Брижан (RU)
А.И. Брижан
М.Н. Лефлер (RU)
М.Н. Лефлер
Л.Г. Марченко (RU)
Л.Г. Марченко
А.А. Попов (RU)
А.А. Попов
нский Д.А. Пумп (RU)
Д.А. Пумпянский
И.Ю. Пышминцев (RU)
И.Ю. Пышминцев
С.А. Рекин (RU)
С.А. Рекин
В.И. Чернухин (RU)
В.И. Чернухин
Ю.Д. Чернышев (RU)
Ю.Д. Чернышев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" (ОАО "СинТЗ")
Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ")
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 Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" (ОАО "СинТЗ"), Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") filed Critical Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" (ОАО "СинТЗ")
Priority to RU2004107828/02A priority Critical patent/RU2254394C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2254394C1 publication Critical patent/RU2254394C1/en

Links

Abstract

FIELD: production of high-strength austenitic stainless steel for casing pipes and oil tubing of gas and oil fields at high content of hydrogen sulfide.
SUBSTANCE: proposed steel includes the following components, mass-%: C≤0.05; Cr, 24-28; Ni25-40; Mo, 2-5; Cu, 1-3; W≤3; Mn≤2.5; Si≤0.2; V≤0.15; Nb≤0.1; Ti≤0.2; Al≤0.1; rare-earth metals≤0.05; N≤0.11; S≤0.01; P≤0.02; the remainder being iron. Mo+W≤6 mass-%; V+Nb≤0.2 mass-% and 1.10<%Ni[%Cr+0.8(%Mo+%W)]<1.25. Method of final hardening of articles made from proposed steel includes preliminary plastic deformation at reduction no less than 40% and temperature not exceeding the temperature of beginning recrystallization, hardening to solid solution from temperature not below 1020°C and final plastic deformation at degree of 30-70% at temperature below temperature of beginning of recrystallization by 150°C.
EFFECT: increased toughness and ductility of steel; improved technological and corrosion-resistant properties.
3 cl, 4 tbl

Description

Изобретение относится к металлургиии, в частности к высокопрочным аустенитным нержавеющим сталям, используемым в холоднодеформированном состоянии, и может быть использовано при изготовлении изделий, применяемых для обустройства скважин нефтяных и газовых месторождений, например, обсадных и насосно-компрессорных труб.The invention relates to metallurgy, and in particular to high-strength austenitic stainless steels used in the cold-deformed state, and can be used in the manufacture of products used for arranging wells in oil and gas fields, for example, casing and tubing.

Известен дисперсионно твердеющий сплав с высоким сопротивлением против коррозионного растрескивания для высокопрочных нефтяных труб (пат. Японии №57203739, С 22 С 19/05, С 22 С 30/00, С 22 С 38/50, опубл. 14.12. 1982 г.), содержащий, маc. %: С не более 0,1; Ni 25-60; Cr 22,5-35; Si не более 1; Mn не более 2; S не более 0,005; Р не более 0,03; Аl не более 0,5; Nb, Ti, Та, Zr, V 0,5-4; Мо не более 7,5; W не более 15, остальное железо и примеси.Known dispersion hardening alloy with high resistance against corrosion cracking for high-strength oil pipes (US Pat. Japan No. 57203739, C 22 C 19/05, C 22 C 30/00, C 22 C 38/50, publ. 14.12. 1982) containing, mac. %: C not more than 0.1; Ni 25-60; Cr 22.5-35; Si no more than 1; Mn no more than 2; S no more than 0.005; P no more than 0.03; Al no more than 0.5; Nb, Ti, Ta, Zr, V 0.5-4; Mo is not more than 7.5; W no more than 15, the rest is iron and impurities.

Сплав после закалки и старения отличается высокой прочностью - более 600 МПа и не подвержен коррозионному растрескиванию при температурах до 200°С, но содержит в больших количествах легирующие элементы, требуемые для достижения прочности, что делает его трудноприменимым для массового производства из-за высокой стоимости и низкой технологичности.The alloy after quenching and aging is characterized by high strength - more than 600 MPa and is not susceptible to corrosion cracking at temperatures up to 200 ° C, but contains in large quantities alloying elements required to achieve strength, which makes it difficult to apply for mass production due to the high cost and low technology.

Известна коррозионностойкая сталь для отливок, предназначенных для нефтегазового оборудования, работающая в сероводородсодержащей среде (пат. РФ №2016133, С 22 С 38/58, опубл. 15.07.1994 г.), содержащая, мас.%: С 0,04-0,08; Cr 23-27; Ni 3,5-5; Mn 3,5-6; Мо 2,5-3,5; Си 1,5-2,5; Si 0,8-1,5; N 0,15-0,35; Nb 0,20-0,40; Zr, Hf, La, P3M, остальное железо и примеси.Known corrosion-resistant steel for castings intended for oil and gas equipment operating in a hydrogen sulfide-containing medium (US Pat. RF No. 2016133, C 22 C 38/58, publ. 15.07.1994), containing, wt.%: C 0.04-0 , 08; Cr 23-27; Ni 3.5-5; Mn 3.5-6; Mo 2.5-3.5; Ci 1.5-2.5; Si 0.8-1.5; N, 0.15-0.35; Nb 0.20-0.40; Zr, Hf, La, P3M, the rest is iron and impurities.

Однако данная сталь содержит большое количество азота, упрочняющего твердый раствор, образующего нитриды, стабилизирующего аустенитную структуру. Из-за высокого содержания азота данная сталь не технологична при выплавке и горячей пластической деформации, что делает ее трудноприменимой для изготовления горяче- и холоднодеформированных труб.However, this steel contains a large amount of nitrogen, hardening a solid solution, forming nitrides, stabilizing the austenitic structure. Due to the high nitrogen content, this steel is not technologically advanced in smelting and hot plastic deformation, which makes it difficult to apply for the manufacture of hot and cold-deformed pipes.

Известен холоднодеформируемый высоконикелевый сплав с высоким содержанием азота, упрочняемый комбинированным способом за счет измельчения зерна ниже 8.5 мкм, выделения нитридов на основе ниобия и молибдена, а также за счет азота, находящегося в твердом растворе (пат. США №4559090, С 21 D 6/02, С 21 D 8/00, С 22 С 38/00, С 22 С 38/40, опубл. 17.12.1985 г.). Данный сплав содержит, мас.%: С не более 0,12; N 0,075-0,55; Nb не более 0,75; Сr 16-32; Ni 7-55; Мn не более 8,5; Мо не более 6,5; Si не более 3,0; Сu не более 4,0; W не более 3,0 и подвергается закалке от температуры выше 1000°С, затем деформируется в холодную на 40-85% за один или несколько проходов, а затем отжигается между 800 и 1050°С. При содержании азота 0,22-0,45% в данном сплаве обеспечивается предел текучести не ниже 730-850 МПа.Known cold-deformed high nickel alloy with a high nitrogen content, hardened in a combined way by grinding grain below 8.5 microns, the selection of nitrides based on niobium and molybdenum, as well as due to nitrogen in solid solution (US Pat. US No. 4559090, C 21 D 6 / 02, C 21 D 8/00, C 22 C 38/00, C 22 C 38/40, publ. 12/17/1985). This alloy contains, wt.%: C not more than 0.12; N, 0.075-0.55; Nb no more than 0.75; Cr 16-32; Ni 7-55; Mn no more than 8.5; Mo is not more than 6.5; Si no more than 3.0; Cu no more than 4.0; W is not more than 3.0 and is quenched from temperatures above 1000 ° C, then it is deformed to cold by 40-85% in one or more passes, and then annealed between 800 and 1050 ° C. When the nitrogen content of 0.22-0.45% in this alloy, the yield strength is not lower than 730-850 MPa.

Существенным недостатком данного сплава является низкая пластичность при горячей деформации, необходимой для получения заготовки, следовательно, пониженная технологичность, а также снижение коррозионной стойкости из-за связывания части хрома в нитриды, в результате чего снижается концентрация хрома в твердом растворе. Кроме того, не определены пределы изменения химического состава, требуемого для достижения высокой прочности и стойкости против коррозии и охрупчивания в сероводородсодержащей среде.A significant drawback of this alloy is the low ductility during hot deformation necessary to obtain a workpiece, therefore, reduced processability, as well as a decrease in corrosion resistance due to the binding of part of the chromium to nitrides, resulting in a decrease in the concentration of chromium in the solid solution. In addition, the limits of changes in the chemical composition required to achieve high strength and resistance to corrosion and embrittlement in a hydrogen sulfide-containing medium have not been determined.

Среди сталей повышенной прочности с высоким содержанием азота (0,35-0,8%) в твердом растворе и устойчивой против коррозии в сернистых средах и средах, обогащенных ионами хлора, известна сталь, содержащая Сr 20-30% и Ni 25-32% (пат. США №5480609, С 22 С 38/44, С 22 С 38/42, С 22 С 30/00, опубл. 01.02.1996 г.). В отсутствие сильных нитридообразующих элементов технологичность этой стали при обработке давлением несколько повышается, однако, в целом, обработка ее затруднена. Кроме того, прочностные свойства относительно невысоки, предел текучести при содержании азота 0,45% составляет 490 МПа, стойкость против коррозионного растрескивания не определена, хотя сопротивление коррозии в указанных средах высоко. Стабильность аустенитной структуры обеспечена за счет высокой концентрации азота и никеля, что позволяет избежать формирования охрупчивающих фаз при обработке.Among steels of increased strength with a high nitrogen content (0.35-0.8%) in solid solution and resistant to corrosion in sulfuric environments and environments enriched with chlorine ions, steel containing Cr 20-30% and Ni 25-32% is known (US Pat. No. 5480609, C 22 C 38/44, C 22 C 38/42, C 22 C 30/00, publ. 02/01/1996). In the absence of strong nitride-forming elements, the processability of this steel increases slightly during pressure processing, however, in general, its processing is difficult. In addition, the strength properties are relatively low, the yield strength with a nitrogen content of 0.45% is 490 MPa, the resistance to corrosion cracking is not defined, although the corrosion resistance in these environments is high. The stability of the austenitic structure is ensured due to the high concentration of nitrogen and nickel, which avoids the formation of embrittle phases during processing.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является сталь (марка XlNiCrMoCu31-27-4), описанная в Европейском Стандарте EN 10088-3:1995, Табл. 3, содержащая элементы при соотношении, мас.%: С - не более 0,020; Si - не более 0,70; Mn - не более 2,0; Р не более 0,03; S - не более 0,010; N не более 0,11; Сr 26-28; Ni 30-32; Мо 3-4; Си 0,7-1,5. Данная сталь обычно используется в состоянии отжига (закалки) на твердый раствор, то есть в неупрочненном состоянии (предел текучести не ниже 220-250 МПа). Для упрочнения используется холодная пластическая деформация, обеспечивающая существенный прирост предела текучести и временного сопротивления при естественном снижении вязкости и пластичности.The closest technical solution, selected as a prototype, is steel (brand XlNiCrMoCu31-27-4), described in European Standard EN 10088-3: 1995, Tab. 3, containing elements in the ratio, wt.%: C - not more than 0,020; Si - not more than 0.70; Mn - not more than 2.0; P no more than 0.03; S - not more than 0.010; N, not more than 0.11; Cr 26-28; Ni 30-32; Mo 3-4; Ci 0.7-1.5. This steel is usually used in the state of annealing (quenching) on a solid solution, that is, in an unhardened state (yield strength not lower than 220-250 MPa). For hardening, cold plastic deformation is used, which provides a significant increase in yield strength and temporary resistance with a natural decrease in viscosity and ductility.

Недостатком стали данного состава является склонность к образованию сигма-подобных интерметаллидных фаз, что требует высоких температур нагрева под деформацию и закалку на твердый раствор при относительно высоких скоростях охлаждения. Высокие температуры нагрева под закалку на твердый раствор перед окончательной деформацией приводят к чрезмерному росту зерна. Кроме того, высокое содержание Сr, Мо и Si приводит к развитию деформации двойникованием вместо скольжения при относительно небольших скоростях и степенях обжатия, ниже требуемых для достижения предела текучести 760-910 МПа. Формирование в холоднодеформированном состоянии двойников снижает запас как пластичности, так и ударной вязкости, отрицательно влияет на коррозионную стойкость.The disadvantage of steel of this composition is the tendency to form sigma-like intermetallic phases, which requires high heating temperatures for deformation and quenching in solid solution at relatively high cooling rates. High heating temperatures for solid solution quenching before final deformation lead to excessive grain growth. In addition, the high content of Cr, Mo, and Si leads to the development of twinning deformation instead of sliding at relatively low speeds and compression ratios lower than those required to achieve a yield strength of 760–910 MPa. The formation in the cold-deformed state of twins reduces the stock of both ductility and toughness, negatively affects the corrosion resistance.

Известен способ упрочнения аустенитной нержавеющей стали с использованием холодной пластической деформации. При этом повышение прочности может быть достигнуто без значительного снижения коррозионных свойств (пат. ЕПВ №0789089, С 22 С 38/00, С 22 С 38/54, С 21 D 8/00, С 21 D 6/00, опубл. 13.08.1997 г.). Для повышения прочности и стойкости против коррозионного растрескивания в горячей воде при интенсивном нейтронном излучении сталь после закалки на твердый раствор подвергается деформации на 30% при температуре ниже температуры рекристаллизации, а затем старению при 600-750°С до 100 часов. Однако такая обработка обеспечивает лишь умеренную твердость (предел текучести около 400 МПа) и не гарантирует стойкость в среде сероводорода.A known method of hardening austenitic stainless steel using cold plastic deformation. Moreover, an increase in strength can be achieved without a significant reduction in corrosion properties (US Pat. EPO No. 0789089, C 22 C 38/00, C 22 C 38/54, C 21 D 8/00, C 21 D 6/00, publ. 13.08 .1997). To increase the strength and resistance to corrosion cracking in hot water under intense neutron radiation, the steel after quenching on a solid solution is subjected to deformation by 30% at a temperature below the recrystallization temperature, and then aging at 600-750 ° C for up to 100 hours. However, this treatment provides only moderate hardness (yield strength of about 400 MPa) and does not guarantee resistance to hydrogen sulfide.

Наиболее близким решением, принятым за прототип, является способ обработки аустенитной нержавеющей стали (пат. Японии №2000017396, С 22 С 38/00; В 21 J 5/00; С 22 С 38/58; С 22 С 38/60, опубл. 18.01.2000 г.), заключающийся в том, что окончательно деформацию стали, закаленной на твердый раствор, осуществляют при температуре от комнатной до 350°С. Это предотвращает образование трещин при деформации и обеспечивает высокую прочность.The closest solution adopted for the prototype is a method for processing austenitic stainless steel (US Pat. No. 2000017396, C 22 C 38/00; B 21 J 5/00; C 22 C 38/58; C 22 C 38/60, publ. . January 18, 2000), which consists in the fact that the final deformation of steel hardened by a solid solution is carried out at a temperature from room temperature to 350 ° C. This prevents cracking during deformation and provides high strength.

Недостатком данного способа является невозможность определения степени деформации, необходимой для достижения заданных свойств, и отсутствие предварительной обработки перед окончательной деформацией, что не гарантирует требуемую исходную структуру и не обеспечивает необходимый комплекс свойств стали предложенного состава. Кроме того, относительно узкий диапазон температур деформации предполагает значительные напряжения при деформации и ограничивает возможности управления наклепом.The disadvantage of this method is the inability to determine the degree of deformation necessary to achieve the specified properties, and the lack of pre-treatment before final deformation, which does not guarantee the required initial structure and does not provide the necessary set of properties of steel of the proposed composition. In addition, a relatively narrow strain temperature range implies significant strain during deformation and limits the ability to control riveting.

Техническая задача, решаемая изобретениями, заключается в увеличении вязкости и пластичности материала, в повышении технологических и антикоррозионных свойств при упрочняющей обработке.The technical problem solved by the inventions is to increase the viscosity and ductility of the material, to increase technological and anticorrosion properties during hardening treatment.

Поставленная задача решается за счет того, что высокопрочная аустенитная нержавеющая сталь, содержащая углерод, хром, никель, молибден, медь, марганец, кремний, серу, фосфор, азот и железо, согласно изобретению, дополнительно содержит ванадий, ниобий, алюминий, титан, вольфрам и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved due to the fact that high-strength austenitic stainless steel containing carbon, chromium, nickel, molybdenum, copper, manganese, silicon, sulfur, phosphorus, nitrogen and iron, according to the invention, additionally contains vanadium, niobium, aluminum, titanium, tungsten and rare earth metals in the following ratio of components, wt.%:

УглеродCarbon не более 0,05no more than 0,05 ХромChromium 24-2824-28 МолибденMolybdenum 2-52-5 МедьCopper 1-31-3 ВольфрамTungsten не более 3no more than 3 МарганецManganese не более 2,5no more than 2.5 КремнийSilicon не более 0,2no more than 0.2 ВанадийVanadium не более 0,15no more than 0,15 НиобийNiobium не более 0,1no more than 0.1 ТитанTitanium не более 0,2no more than 0.2 АлюминийAluminum не более 0,1no more than 0.1 РЗМREM не более 0,05no more than 0,05 АзотNitrogen не более 0,11no more than 0.11 СераSulfur не более 0,01no more than 0,01 ФосфорPhosphorus не более 0,02no more than 0,02 ЖелезоIron остальноеrest

при этом суммарное содержание молибдена и вольфрама составляет не более 6 мас.%, ванадия и ниобия - не более 0,2 мас%, а содержание никеля определяется из соотношения, (мас.%):the total content of molybdenum and tungsten is not more than 6 wt.%, vanadium and niobium - not more than 0.2 wt.%, and the nickel content is determined from the ratio, (wt.%):

Figure 00000003
Figure 00000003

Кроме того, поставленная задача решается также за счет того, что в способе окончательной упрочняющей обработки изделий из высокопрочной аустенитной нержавеющей стали, включающем закалку на твердый раствор и пластическую деформацию, согласно изобретению, перед закалкой проводят предварительную пластическую деформацию за один или несколько проходов со степенью не менее 40% при температуре, не превышающей температуру начала рекристаллизациии, закалку на твердый раствор осуществляют при температуре не ниже 1020°С, а окончательную пластическую деформацию проводят со степенью 30-70% при температуре ниже температуры начала рекристаллизации не менее чем на 150°С.In addition, the problem is also solved due to the fact that in the method of final hardening of products from high-strength austenitic stainless steel, including hardening by solid solution and plastic deformation, according to the invention, preliminary hardening is carried out before hardening in one or several passes with a degree of less than 40% at a temperature not exceeding the temperature of the onset of recrystallization, quenching on a solid solution is carried out at a temperature not lower than 1020 ° C, and the final plastic kuyu deformation is carried out with a degree of 30-70% at a temperature below the recrystallization start temperature of not less than 150 ° C.

Предложенная сталь отличается наличием ванадия, ниобия, алюминия, титана, вольфрама и редкоземельных металлов, более низким нижним пределом хрома, более широкими пределами содержания молибдена, более высокими верхними пределами меди и марганца, более низкими верхними пределами кремния и фосфора.The proposed steel is characterized by the presence of vanadium, niobium, aluminum, titanium, tungsten and rare earth metals, lower lower limit of chromium, wider limits of molybdenum content, higher upper limits of copper and manganese, lower upper limits of silicon and phosphorus.

Присутствие в составе ванадия, ниобия и титана способствует получению мелкого зерна, обеспечивает повышенную скорость деформации упрочнения, связывание углерода и азота в труднорастворимые карбонитриды, что улучшает стойкость состава против межкристаллитной коррозии.The presence of vanadium, niobium and titanium in the composition contributes to the production of fine grains, provides an increased rate of hardening deformation, the binding of carbon and nitrogen to sparingly soluble carbonitrides, which improves the resistance of the composition to intergranular corrosion.

Присутствие алюминия обеспечивает наиболее полное раскисление стали.The presence of aluminum provides the most complete deoxidation of steel.

Для обеспечения необходимой стойкости в кислых агрессивных средах с растворенным сероводородом и ионами хлора необходимо достаточно высокое содержание хрома до 24-28%.To provide the necessary stability in acidic aggressive environments with dissolved hydrogen sulfide and chlorine ions, a sufficiently high chromium content of up to 24-28% is necessary.

Введение вольфрама повышает стойкость состава против образования питтингов.The introduction of tungsten increases the resistance of the composition against the formation of pits.

Добавки молибдена до 5% обеспечивают повышение сопротивления против образования питтинга. Увеличение содержания молибдена повышает антикоррозионные и прочностные свойства стали, но при этом значительно возрастает ее стоимость. Кроме того, суммарное содержание молибдена и вольфрама не должно превышать 6%, так как при более высоком содержании они способствуют формированию труднорастворимых интерметаллидных фаз, ухудшающих пластичность и коррозионную стойкость.Molybdenum additives up to 5% provide increased resistance against pitting. An increase in the molybdenum content increases the anticorrosive and strength properties of steel, but at the same time its cost increases significantly. In addition, the total content of molybdenum and tungsten should not exceed 6%, since at a higher content they contribute to the formation of sparingly soluble intermetallic phases that impair ductility and corrosion resistance.

Содержание меди до 3% улучшает поведение металла в кислых средах, способствует повышению скорости деформационного упрочнения.A copper content of up to 3% improves the behavior of the metal in acidic media, and increases the rate of strain hardening.

Никель стабилизирует аустенитную структуру и повышает стойкость против коррозионного растрескивания, особенно благоприятно введение не менее 25% никеля. Чрезмерное повышение его концентрации приводит к повышению стоимости стали.Nickel stabilizes the austenitic structure and increases resistance to corrosion cracking, the introduction of at least 25% nickel is especially beneficial. An excessive increase in its concentration leads to an increase in the cost of steel.

Для обеспечения высокой коррозионной стойкости содержание углерода должно быть минимально возможным при использовании современных производительных металлургических технологий. Добавки ниобия, ванадия, титана связывают остаточный углерод в карбиды и карбонитриды, предотвращая образование карбидов хрома. Однако суммарное содержание азота и углерода не должно приводить к образованию крупных карбонитридов, облегчающих локальную коррозию и снижающих пластичность и вязкость стали.To ensure high corrosion resistance, the carbon content should be as low as possible when using modern manufacturing metallurgical technologies. Additives of niobium, vanadium, and titanium bind residual carbon to carbides and carbonitrides, preventing the formation of chromium carbides. However, the total content of nitrogen and carbon should not lead to the formation of large carbonitrides that facilitate local corrosion and reduce the ductility and toughness of steel.

Содержание серы, как и в прототипе, ограничено до 0,01% для обеспечения стойкости против водородного охрупчивания.The sulfur content, as in the prototype, is limited to 0.01% to ensure resistance to hydrogen embrittlement.

Предлагаемое соотношение Proposed Ratio

Figure 00000004
Figure 00000004

обосновано следующим:justified by the following:

- увеличение концентрации никеля возможно за счет снижения содержания железа, что обеспечивает повышение стабильности аустенитной структуры, облегчает растворение интерметаллидных фаз при нагреве под закалку, снижает ее температуру, но приводит при этом к повышению стоимости стали;- an increase in the concentration of nickel is possible due to a decrease in the iron content, which ensures an increase in the stability of the austenitic structure, facilitates the dissolution of intermetallic phases upon heating under quenching, reduces its temperature, but at the same time leads to an increase in the cost of steel;

- высокие механические свойства конечного продукта обеспечивают мелкое зерно, что практически невозможно в случае применения сталей с низким содержанием никеля, требующих повышенной температуры нагрева под закалку, но кроме того, с повышением содержания никеля скорость охлаждения, необходимая для подавления выделения интерметаллидов, понижается, что исключает необходимость ускоренного охлаждения после горячей деформации, прошивки и других операций;- the high mechanical properties of the final product provide a fine grain, which is almost impossible in the case of steels with a low nickel content, requiring an elevated heating temperature for quenching, but in addition, with an increase in the nickel content, the cooling rate required to suppress the release of intermetallic compounds decreases, which eliminates the need for accelerated cooling after hot deformation, firmware and other operations;

- увеличение содержания никеля благоприятно сказывается и на уменьшении склонности данных сталей к образованию двойников при холодной пластической деформации, что обеспечивает повышение пластичности и вязкости конечного продукта.- an increase in the nickel content also favors a decrease in the tendency of these steels to form twins during cold plastic deformation, which ensures an increase in the ductility and toughness of the final product.

Таким образом, повышение содержания никеля благоприятно для служебных и технологических свойств, что требует установления верхнего и нижнего пределов его содержания относительно содержания элементов, оказывающих противоположное воздействие.Thus, an increase in the nickel content is favorable for service and technological properties, which requires the establishment of upper and lower limits for its content relative to the content of elements that have the opposite effect.

Однако высокий комплекс свойств не может быть достигнут только благодаря оптимальному химическому составу. Определяющее значение имеют параметры обработки, обеспечивающие необходимые характеристики структуры.However, a high complex of properties cannot be achieved only due to the optimal chemical composition. The processing parameters providing the necessary characteristics of the structure are of decisive importance.

Проведение предварительной пластической деформации за один или несколько проходов со степенью не менее 40% при температуре, не превышающей температуры начала рекристаллизации, обеспечивает возможность формирования мелкого зерна, рекристаллизованного при нагреве под закалку. В данных условиях деформации обеспечиваются необходимые пластические свойства стали. Повышение температуры деформации выше 600°С представляется нежелательным из-за снижения интенсивности упрочнения, уменьшения накопленной энергии, необходимой для рекристаллизации, и возможности образования интерметаллидных сигма-подобных фаз, особенно в экономно легированных никелем составах.Conducting preliminary plastic deformation in one or several passes with a degree of at least 40% at a temperature not exceeding the temperature of the onset of recrystallization, provides the possibility of the formation of fine grain, recrystallized by heating under quenching. Under these conditions of deformation, the necessary plastic properties of steel are provided. An increase in the deformation temperature above 600 ° С seems undesirable due to a decrease in the hardening intensity, a decrease in the stored energy necessary for recrystallization, and the possibility of the formation of intermetallic sigma-like phases, especially in nickel-doped formulations.

Проведение закалки на твердый раствор от температуры не ниже 1020°С обеспечивает растворение «вторых» фаз, способных снизить эксплуатационные и технологические свойства, и формирование рекристаллизованного зерна со средним размером 15-25 мкм. При более высоких температурах нагрева наблюдается ускоренный рост зерна, что нежелательно для последующей обработки пластической деформацией. Требуемая высокая прочность достигается за счет проведения окончательной деформации со степенью 30-70% при температуре ниже температуры начала рекристаллизации не менее чем на 150°С. Деформация при температурах, более близких к температуре начала рекристаллизации, может сопровождаться динамическим разупрочнением и полигонизацией, которые затрудняют достижение высокой прочности. Кроме того, при длительной выдержке в диапазоне температур, близких к температуре начала рекристаллизации и выше, возможно выделение охрупчивающих фаз. Подогрев при деформации также позволяет избежать образования двойников, что свидетельствует о снижении пластичности и вязкости.Carrying out quenching on a solid solution from a temperature of at least 1020 ° C provides the dissolution of the "second" phases that can reduce operational and technological properties, and the formation of recrystallized grains with an average size of 15-25 microns. At higher heating temperatures, accelerated grain growth is observed, which is undesirable for subsequent processing by plastic deformation. The required high strength is achieved by carrying out the final deformation with a degree of 30-70% at a temperature below the temperature of the onset of recrystallization by at least 150 ° C. Deformation at temperatures closer to the temperature of the onset of recrystallization may be accompanied by dynamic softening and polygonization, which make it difficult to achieve high strength. In addition, with prolonged exposure in the temperature range close to the temperature of the onset of recrystallization and above, the development of embrittling phases is possible. Heating during deformation also avoids the formation of twins, which indicates a decrease in ductility and viscosity.

Предлагаемый способ реализован следующим образом. Слиток из стали требуемого состава подвергают горячей деформации за одну или несколько стадий с промежуточными нагревами. Полученный полупродукт подвергают холодной или теплой деформации со степенью не менее 40% при температуре от комнатной до 600°С. Обеспечение температуры выше комнатной осуществляют за счет подогрева любым способом, например в проходной или камерной печи, с последующим нагревом до температуры закалки, которая составляет не менее 1020°С. Выдержка при температуре нагрева под закалку определяется сечением заготовки и скоростью растворения «вторых» фаз при выбранной температуре. Однако чрезмерная выдержка, как и повышение температуры, нежелательны из-за возможного роста зерна. Закалка заключается в ускоренном охлаждении до температур, исключающих выделение «вторых» фаз. Выбор охлаждающей среды определяется сечением заготовки. После закалки производят окончательную пластическую деформацию со степенью 30-70% при заданной температуре, которая ниже температуры начала рекристаллизации не менее чем на 150°С. При выборе температуры деформации необходимо учитывать возможный разогрев за счет работы пластической деформации.The proposed method is implemented as follows. An ingot of steel of the required composition is subjected to hot deformation in one or several stages with intermediate heating. The resulting intermediate is subjected to cold or warm deformation with a degree of at least 40% at a temperature of from room temperature to 600 ° C. Providing temperatures above room temperature is carried out by heating in any way, for example, in a continuous or chamber furnace, followed by heating to a quenching temperature, which is at least 1020 ° C. Exposure at a heating temperature for hardening is determined by the cross section of the workpiece and the dissolution rate of the "second" phases at a selected temperature. However, excessive exposure, as well as an increase in temperature, are undesirable due to the possible growth of grain. Hardening consists in accelerated cooling to temperatures that exclude the release of "second" phases. The choice of cooling medium is determined by the cross section of the workpiece. After quenching, final plastic deformation is performed with a degree of 30-70% at a given temperature, which is lower than the temperature of the onset of recrystallization by at least 150 ° C. When choosing a deformation temperature, it is necessary to take into account possible heating due to the work of plastic deformation.

Для определения оптимального химического состава стали и ее физико-механических и технологических свойств было выплавлено 7 вариантов стали (таблица 1). Значение относительной концентрации никеля, мас. %, равной To determine the optimal chemical composition of steel and its physicomechanical and technological properties, 7 steel options were smelted (table 1). The value of the relative concentration of Nickel, wt. % equal to

Figure 00000005
Figure 00000005

обеспечивали ниже 1,11, выше 1,25 и между этими значениями варьировали концентрацией хрома.provided below 1.11, above 1.25 and between these values varied the concentration of chromium.

В качестве прототипа выбрана сталь типа XlNiCrMoCu31-27-4 (состав 1). Плавку сталей осуществляли в индукционной 100 кг печи с основной футеровкой на малоуглеродистых шихтовых материалах с низким содержанием примесей в атмосфере аргона. Слитки после ступенчатой гомогенизации с конечной температурой 1200°С подвергали ковке на квадрат со стороной 18×18 мм. Температура начала ковки составляла 1180°С, окончания - 950°С. Холодную и теплую деформации осуществляли прокаткой на лабораторном стане 200 с калибровкой ромб-квадрат. Температуру контролировали термопарой типа ХА. Температуру растворения интерметаллидных фаз определяли металлографически, используя электролитическое травление в насыщенном водном растворе щавелевой кислоты. Коррозионные испытания проводили в растворе с начальным уровенем рН 2.7 при насыщении раствора сероводородом путем непрерывного пропускания газа. Образцы цилиндрической формы взвешивали до и после испытания для определения скорости общей коррозии. Скорость общей коррозии Vк при повышенной температуре (90°С) определяли в среде насыщенного водного раствора NaCl при непрерывном пропускании сероводорода. Образцы для механических испытаний подвергали растяжению в состоянии после окончательной обработки и после насыщения в растворе второго типа. Охрупчивание в результате выдержки в среде, насыщенной сероводородом, оценивали по уменьшению удлинения D относительно уровня в исходном состоянии, т.е. без выдержки в среде, насыщенной сероводородом. Способность стали к пластической деформации в холодном состоянии оценивали по коэффициенту вытяжки Ктр при прокатке в закрытом калибре до образования трещин, а также по величинам поперечного сужения ψ и ударной вязкости KCV, путем измерения на образцах с острым надрезом.As a prototype, steel of the type XlNiCrMoCu31-27-4 (composition 1) was selected. Steel was melted in an induction 100 kg furnace with a main lining on low-carbon charge materials with a low content of impurities in an argon atmosphere. After step homogenization with a final temperature of 1200 ° C, ingots were forged onto a square with a side of 18 × 18 mm. The temperature of the start of forging was 1180 ° С, of the end - 950 ° С. Cold and warm deformations were carried out by rolling in a laboratory mill 200 with a rhomb-square calibration. The temperature was controlled by a type XA thermocouple. The dissolution temperature of the intermetallic phases was determined metallographically using electrolytic etching in a saturated aqueous solution of oxalic acid. Corrosion tests were carried out in a solution with an initial pH of 2.7 when the solution was saturated with hydrogen sulfide by continuously passing gas. Samples of cylindrical shape were weighed before and after the test to determine the rate of general corrosion. The rate of general corrosion V k at elevated temperature (90 ° C) was determined in a saturated aqueous NaCl solution with continuous transmission of hydrogen sulfide. Samples for mechanical testing were subjected to stretching in the state after final processing and after saturation in a solution of the second type. Embrittlement as a result of exposure in a medium saturated with hydrogen sulfide was evaluated by the decrease in elongation D relative to the level in the initial state, i.e. without exposure in an environment saturated with hydrogen sulfide. The cold-forming ability of steel was evaluated by the drawing coefficient K tr during rolling in a closed gauge to form cracks, as well as by the values of the transverse narrowing ψ and impact strength KCV, by measuring on samples with a sharp notch.

Результаты измерения пластичности и вязкости сталей в зависимости от температуры закалки (таблица 2) показали, что известная сталь, отличающаяся пониженным относительным содержанием никеля, при использовании низких температур нагрева под закалку имеет пониженную вязкость и ограниченную пластичность при прокатке. Как показали металлографические исследования, это соответствует значительному количеству частиц интерметаллидов в структуре. В то же время, для достижения высокой пластичности стали необходимо нагревать ее под закалку до более высоких температур, что сопровождается интенсивным ростом зерна. В этом случае пластические характеристики сталей, характеризующие способность к деформации прокаткой и к восприятию пиковых нагрузок при ударном нагружении, выравниваются.The results of measuring the ductility and toughness of steels depending on the hardening temperature (table 2) showed that the known steel, characterized by a lower relative nickel content, has low viscosity and limited ductility during rolling when using low tempering heating temperatures. As shown by metallographic studies, this corresponds to a significant amount of intermetallic particles in the structure. At the same time, to achieve high ductility of steel, it is necessary to heat it under hardening to higher temperatures, which is accompanied by intensive grain growth. In this case, the plastic characteristics of the steels, characterizing the ability to deformation by rolling and to the perception of peak loads during impact loading, are aligned.

Для достижения высоких механических свойств в конечном изделии необходимо растворение охрупчивающих фаз и формирование зерна минимально возможного для каждого данного состава. Для обеспечения приблизительно равного исходного зерна закалку всех составов проводили от 1125°С, а деформацию осуществляли на 20-100% (степень вытяжки 1,2-2,0) при температурах от комнатной до 700°С. Затем проводили нагрев под закалку до температуры, минимально необходимой для обеспечения коэффициента вытяжки при прокатке без образования трещин более 3,5 (таблица 2). При этом установлено, что наиболее эффективное измельчение зерна наблюдается в стали предлагаемого состава при деформации более 30% и температуре деформации ниже 600-650°С. При более низких степенях деформации сталь рекристаллизуется частично, особенно при использовании повышенных температур. В то же время увеличение степени деформации более 70% не приводит к существенным изменениям характера рекристаллизации. Повышение температуры деформации существенно затрудняет измельчение зерна за счет протекания полигонизации и снижения избытка энергии, внесенной деформацией. Кроме того, длительный нагрев под деформацию до 600-650°С приводит к снижению пластичности сталей всех составов, заключающемуся в появлении поверхностных трещин при вытяжке более 1,8. Это особенно проявляется в стали состава 1, что связано с началом образования интерметаллидов.To achieve high mechanical properties in the final product, it is necessary to dissolve the embrittling phases and the formation of the minimum grain possible for each given composition. To ensure approximately equal initial grain, all compositions were quenched from 1125 ° С, and deformation was carried out by 20-100% (degree of drawing 1.2-2.0) at temperatures from room temperature to 700 ° С. Then, heating was carried out under hardening to a temperature minimally necessary to ensure the drawing coefficient during rolling without cracking of more than 3.5 (table 2). It was found that the most effective grain grinding is observed in steel of the proposed composition with a deformation of more than 30% and a deformation temperature below 600-650 ° C. At lower degrees of deformation, the steel partially recrystallizes, especially when using elevated temperatures. At the same time, an increase in the degree of deformation of more than 70% does not lead to significant changes in the nature of recrystallization. Increasing the strain temperature significantly complicates the grinding of grain due to the occurrence of polygonization and reduce the excess energy introduced by the deformation. In addition, prolonged heating under deformation to 600-650 ° C leads to a decrease in the ductility of steels of all compositions, which consists in the appearance of surface cracks when drawing more than 1.8. This is especially evident in steel composition 1, which is associated with the onset of the formation of intermetallic compounds.

Механические свойства после окончательной деформации при различных температурах с различной степенью деформации, приведенные в таблице 3, показали, что стали предложенных составов, в сравнении с прототипом, отличаются более высоким сочетанием механических свойств. При этом не наблюдается преимущества высоконикелевого состава 7 над составами 2-6, относительное содержание никеля k в которых находится в пределах 1,11-1,25. Повышение температуры деформации сверх 600°С приводит к недостаточной прочности проката и несколько понижает вязкость и пластичность. Деформация с малой степенью обжатия в оптимальном интервале температур не обеспечивает достаточной прочности, а превышение степени деформации более 80% ухудшает пластичность и вязкость.The mechanical properties after the final deformation at various temperatures with different degrees of deformation, are shown in table 3, showed that the steel of the proposed compositions, in comparison with the prototype, have a higher combination of mechanical properties. In this case, the advantages of the high-nickel composition 7 over the compositions 2-6, the relative nickel content k in which is in the range of 1.11-1.25, are not observed. An increase in the deformation temperature in excess of 600 ° C leads to insufficient rolling strength and somewhat reduces the viscosity and ductility. Deformation with a small degree of compression in the optimal temperature range does not provide sufficient strength, and exceeding the degree of deformation of more than 80% affects the ductility and toughness.

Проведенные испытания показали, что предложенная сталь обладает более высокими механическими и коррозионными свойствами, чем известная сталь, что достигается за счет высокой эффективности предварительной обработки (таблица 4), и при этом сталь состава 7 с более высоким относительным содержанием никеля не обладает заметным преимуществом перед составами с предлагаемым относительным содержанием никеля.The tests showed that the proposed steel has higher mechanical and corrosion properties than the known steel, which is achieved due to the high pre-treatment efficiency (table 4), while the steel of composition 7 with a higher relative nickel content does not have a noticeable advantage over the compositions with suggested relative nickel content.

Использование предлагаемых стали и способа окончательной обработки изделий из нее позволяет при экономии легирующих элементов обеспечить повышенную вязкость и пластичность в холоднодеформированном состоянии, повысить технологические и антикоррозионные свойства и применять в изделиях для обустройства и эксплуатации скважин нефтяных и газовых месторождений, в т.ч. обсадных и насосно-компрессорных трубах.The use of the proposed steel and the method of final processing of products from it allows, while saving alloying elements, to provide increased viscosity and ductility in the cold-deformed state, to increase technological and anticorrosion properties and to apply in products for arranging and operating wells in oil and gas fields, including casing and tubing.

Таблица 1.
Химический состав исследованных сталей
Table 1.
The chemical composition of the studied steels
Составы варианты)Compositions options) Содержание элементов, мас.%The content of elements, wt.% kk СFROM MnMn NiNi CrCr МоMo WW SiSi SS РR TiTi АlAl СuCu NN 1* (прототип)1 * (prototype) 0,0120.012 1,721.72 30,4130.41 27,8827.88 3,303.30 0,050.05 0,450.45 0,0020.002 0,0180.018 0,020.02 0,030,03 0,910.91 0,0370,037 0,990.99 22 0,0220,022 1,781.78 29,3129.31 24,2224.22 2,532,53 0,120.12 0,150.15 0,0040.004 0,0160.016 0,090.09 0,060.06 1,621,62 0,0230,023 1,111,11 33 0,0250,025 1,611,61 32,3432.34 25,3825.38 3,513,51 0,160.16 0,160.16 0,0050.005 0,0150.015 0,050.05 0,040.04 1,481.48 0,0120.012 1,141.14 44 0,0150.015 1,921.92 33,9133.91 25,6325.63 3,223.22 0,050.05 0,120.12 0,0040.004 0,0160.016 0,080.08 0,030,03 1,351.35 0,0130.013 1,201.20 55 0,0180.018 2,052.05 36,8636.86 27,8327.83 2,622.62 2,112.11 0,140.14 0,0030.003 0,0180.018 0,120.12 0,040.04 1,721.72 0,0080.008 1,161.16 66 0,0150.015 2,212.21 37,7337.73 27,3927.39 3,183.18 0,010.01 0,170.17 0,0040.004 0,0140.014 0,110.11 0,050.05 1,051.05 0,0130.013 1,251.25 77 0,0210,021 0,580.58 38,7638.76 25,3525.35 3,213.21 0,060.06 0,180.18 0,0010.001 0,0180.018 0,030,03 0,030,03 1,221.22 0,0210,021 1,381.38 Примечание: * - Стали за исключением состава 1 микролегированы Nb и V в сумме до 0,10%Note: * - Steel, with the exception of composition 1, is microalloyed with Nb and V in the amount of up to 0.10%

Таблица 2
Показатели пластичности и вязкости исследованных сталей в зависимости от температуры закалки
table 2
Indicators of ductility and toughness of the studied steels depending on the hardening temperature
Температура закалки, °CQuenching temperature, ° C Показатели механических свойствMechanical properties Составы (варианты)Compositions (options) 11 22 33 44 55 66 77 Ктр K tr 2,22.2 3,53,5 3,13,1 3,43.4 3,33.3 3,63.6 3,53,5 10501050 δ5, %δ 5 ,% 25,425,4 38,238,2 39,339.3 39,839.8 38,438,4 39,139.1 38,938.9 KCV,KCV, 1,251.25 2,862.86 2,962.96 3,213.21 3,133.13 3,213.21 3,023.02 МДж/м2 MJ / m 2 Ктр K tr 2,82,8 >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 10751075 δ5, %δ 5 ,% 30,230,2 42,342.3 44,844.8 45,645.6 44,244,2 43,243,2 44,344.3 KCV,KCV, 2,062.06 2,922.92 3,203.20 3,083.08 2,982.98 3,123.12 3,153.15 МДж/м2 MJ / m 2 Ктр K tr 3,43.4 >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 >3.5> 3.5 >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 11001100 δ5, %δ 5 ,% 39,539.5 44,644.6 43,843.8 44,244,2 43,943.9 44,244,2 45,145.1 KCV,KCV, 2,72.7 3,123.12 3,43.4 3,023.02 2,962.96 3,163.16 3,053.05 МДж/м2 MJ / m 2 Ктр K tr >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 >3,5> 3.5 11251125 δ5, %δ 5 ,% 44,244,2 44,644.6 43,143.1 46,846.8 45,845.8 44,344.3 44,944.9 KCV,KCV, 3,123.12 3,303.30 3,153.15 3,183.18 3,193.19 3,083.08 3,053.05 МДж/м2 MJ / m 2

Таблица 3
Влияние температуры и степени окончательной деформации на механические свойства исследованных сталей
Table 3
The influence of temperature and the degree of final deformation on the mechanical properties of the studied steels
СоставComposition Степень деформации, %The degree of deformation,% Т=20°СT = 20 ° C Т=250°СT = 250 ° C Т=500°СT = 500 ° C Т=700°СT = 700 ° C σ0.2 МПаσ 0.2 MPa δ5, %δ 5 ,% KCV, МДж/м2 KCV, MJ / m 2 σ0.2 МПаσ 0.2 MPa δ5, %δ 5 ,% KCV, МДж/м2 KCV, MJ / m 2 σ0.2 МПаσ 0.2 MPa δ5, %δ 5 ,% KCV, МДж/м2 KCV, MJ / m 2 σ0.2 МПаσ 0.2 MPa δ5, %δ 5 ,% KCV, МДж/м2 KCV, MJ / m 2 1*1* 20twenty 620620 24,224.2 2,62.6 610610 25,625.6 2,652.65 550550 27,227,2 2,822.82 480480 26,526.5 2,122.12 4040 745745 16,616.6 1,831.83 732732 17,217,2 1,881.88 687687 18,118.1 2,212.21 496496 25,825.8 1,811.81 6060 875875 12,312.3 1,521,52 808808 13,413,4 1,561,56 746746 15,515,5 1,761.76 534534 25,225,2 1,321.32 8080 925925 10,210,2 1,331.33 898898 11,211.2 1,381.38 862862 13,113.1 1,681.68 586586 22,922.9 1,191.19 100100 990990 7,67.6 1,071,07 963963 8,48.4 1,121.12 856856 8,88.8 1,431.43 645645 20,120.1 1,021,02 22 20twenty 632632 26,126.1 2,862.86 642642 26,326.3 2,752.75 562562 28,228,2 3,023.02 502502 28,528.5 2,822.82 4040 769769 22,622.6 2,122.12 761761 22,422.4 2,082.08 735735 23,123.1 2,642.64 523523 26,326.3 2,612.61 6060 878878 18,418,4 1,751.75 826826 18,818.8 1,861.86 754754 19,319.3 2,252.25 536536 26,126.1 2,322,32 8080 932932 14,214.2 1,661,66 896896 14,614.6 1,711.71 862862 15,015.0 1,921.92 595595 25,825.8 2,132.13 100100 10201020 9,79.7 1,471.47 977977 10,610.6 1,421.42 875875 10,810.8 1.631.63 667667 25,725.7 2,052.05 33 20twenty 628628 26,726.7 2,822.82 621621 27,227,2 2,832.83 568568 27,227,2 3,023.02 478478 26,526.5 2,522,52 4040 761761 23,223,2 2,232.23 763763 21,221,2 2,272.27 752752 22,122.1 2,832.83 516516 25,825.8 2,112.11 6060 886886 17,117.1 1,821.82 857857 17,917.9 1.911.91 766766 18,418,4 2,362,36 541541 25,225,2 2,022.02 8080 948948 13,113.1 1,611,61 912912 14,214.2 1,791.79 878878 14,814.8 1.861.86 588588 24,924.9 1,861.86 100100 996996 9,69.6 1,581,58 983983 10,410,4 1,561,56 912912 10,810.8 1.621.62 642642 24,324.3 1,641,64 44 20twenty 637637 27,227,2 2,812.81 618618 26,926.9 2,892.89 560560 29,129.1 2,962.96 492492 28,128.1 2,412.41 4040 762762 19,619.6 2,332,33 774774 21,621.6 2,662.66 726726 24,024.0 2.452.45 514514 22,822.8 2,162.16 6060 882882 16,316.3 1,881.88 831831 18.118.1 2,162.16 765765 19,519.5 2,042.04 544544 25,925.9 1,961.96 8080 952952 12,212,2 1,691,69 898898 14.214.2 1,621,62 873873 13,113.1 1,981.98 586586 24,324.3 1,871.87 100100 992992 9,79.7 1,431.43 974974 11,411,4 1,581,58 884884 10,610.6 1,631,63 613613 23,823.8 1,821.82 55 20twenty 628628 26,226.2 2,852.85 623623 26,626.6 2,912.91 582582 27,227,2 3,043.04 502502 27,827.8 2,532,53 4040 761761 22,222.2 2,382,38 768768 21,521.5 2,062.06 73557355 18,118.1 2,712.71 538538 26,326.3 2,112.11 6060 893893 17,317.3 1,721.72 838838 17,317.3 1,881.88 796796 16,216,2 1,961.96 562562 25,925.9 1,861.86 8080 954954 16,216,2 1,691,69 921921 14,214.2 1,721.72 891891 14,814.8 1,881.88 596596 23,923.9 1,751.75 100100 10321032 11,111.1 1,531,53 981981 11,611.6 1,481.48 902902 10,810.8 1,621,62 626626 22,322.3 1,651.65 66 20twenty 639639 27,327.3 2,872.87 615615 27,327.3 2,912.91 562562 28,228,2 2,942.94 520520 27,127.1 2,512,51 4040 769769 19,519.5 2,432.43 765765 21,521.5 2,712.71 752752 23,023.0 2,542.54 546546 24,824.8 2,322,32 6060 892892 17,317.3 1,831.83 836836 18,418,4 2,222.22 785785 18,518.5 2,082.08 575575 25,225,2 2,062.06 8080 962962 13,213,2 1,711.71 888888 14,114.1 1,651.65 893893 14,114.1 1,831.83 602602 23,323.3 1,821.82 100100 998998 9,99.9 1,481.48 984984 11,311.3 1,531,53 913913 10,710.7 1,561,56 632632 22,722.7 1,731.73 77 20twenty 631631 26,626.6 2,782.78 635635 27,127.1 2,782.78 572572 28,128.1 2,982.98 492492 27,127.1 2,622.62 4040 768768 21,421,4 2,692.69 762762 28,228,2 2,372,37 699699 23,123.1 2,782.78 522522 25,325.3 2,232.23 6060 892892 16,116.1 2,062.06 855855 16,816.8 2,102.10 776776 17,617.6 2,422.42 553553 24,624.6 2,052.05 8080 953953 13,413,4 1,711.71 915915 14,314.3 1,851.85 882882 14,714.7 2,012.01 594594 23,923.9 1,921.92 100100 998998 10,610.6 1,621,62 981981 10,410,4 1,621,62 936936 11,211.2 1,721.72 651651 22,822.8 1,531,53 Примечание: Все составы после предварительной холодной прокатки на 50%;
* для достижения достаточной пластичности сталь состава 1 перед окончательной деформацией закаливали на воздухе от 1125°С, остальные составы от 1070°С.
Note: All compositions after preliminary cold rolling by 50%;
* in order to achieve sufficient ductility, steel of composition 1 was tempered in air from 1125 ° С before the final deformation; the remaining compositions were from 1070 ° С.

Таблица 4
Механические свойства и стойкость против коррозии и водородного охрупчивания исследованных сталей, закаленных на твердый раствор и подвергнутых окончательной прокатке с обжатием 50% при 200°С в зависимости от степени предварительной деформации при комнатной температуре
Table 4
Mechanical properties and resistance to corrosion and hydrogen embrittlement of the studied steels hardened by solid solution and subjected to final rolling with compression of 50% at 200 ° C depending on the degree of preliminary deformation at room temperature
СоставComposition Степень предварительной деформацииDegree of pre-deformation 0%0% 50%fifty% 70%70% σ0.2 МПаσ 0.2 MPa δ5, %δ 5 ,% Vк, г/м2чV to , g / m 2 h D,%D% σ0.2 МПаσ 0.2 MPa δ5, %δ 5 ,% Vк, г/м2чV to , g / m 2 h D,%D% σ0.2 МПаσ 0.2 MPa δ5, %δ 5 ,% Vк, г/м2чV to , g / m 2 h D,%D% 11 776776 14,514.5 0,850.85 2929th 783783 14,414,4 1,061.06 3232 772772 15,115.1 1,241.24 4242 22 783783 16,216,2 0,940.94 23,523.5 805805 17,817.8 0,780.78 2121 803803 17,717.7 0,960.96 2525 33 793793 15,815.8 0,920.92 2626 813813 17,317.3 0,940.94 24,524.5 822822 17,517.5 1,021,02 2727 44 786786 16,016,0 0,880.88 18eighteen 809809 16,816.8 0,920.92 2525 812812 17,317.3 1,121.12 2424 55 769769 15,515,5 0,920.92 2222 801801 17,217,2 0,880.88 2727 806806 17,817.8 0,930.93 1919 66 775775 15,215,2 0,720.72 15fifteen 790790 17,317.3 0,730.73 1717 810810 1717 0,810.81 16,516.5 77 760760 14,814.8 0,760.76 18eighteen 802802 16,816.8 0,910.91 21,521.5 799799 17,417.4 0,780.78 18eighteen

Claims (2)

1. Высокопрочная аустенитная нержавеющая сталь, содержащая углерод, хром, никель, молибден, медь, марганец, кремний, серу, фосфор, азот и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ванадий, ниобий, алюминий, титан, вольфрам и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. High-strength austenitic stainless steel containing carbon, chromium, nickel, molybdenum, copper, manganese, silicon, sulfur, phosphorus, nitrogen and iron, characterized in that it additionally contains vanadium, niobium, aluminum, titanium, tungsten and rare earth metals the following ratio of components, wt.%: углеродcarbon не более 0,05no more than 0,05 хром chromium 24-2824-28 молибден molybdenum 2-52-5 медь copper 1-31-3 вольфрам tungsten не более 3no more than 3 марганец manganese не более 2,5no more than 2.5 кремний silicon не более 0,2no more than 0.2 ванадий vanadium не более 0,15no more than 0,15 ниобий niobium не более 0,1no more than 0.1 титан titanium не более 0,2no more than 0.2 алюминий aluminum не более 0,1no more than 0.1 РЗМ REM не более 0,05no more than 0,05 азот nitrogen не более 0,11no more than 0.11 сера sulfur не более 0,01no more than 0,01 фосфор phosphorus не более 0,02no more than 0,02 железо iron остальноеrest
при этом суммарное содержание молибдена и вольфрама составляет не более 6 мас.%, ванадия и ниобия - не более 0,2 мас.%, а содержание никеля определяется из соотношения, (мас.%):the total content of molybdenum and tungsten is not more than 6 wt.%, vanadium and niobium - not more than 0.2 wt.%, and the nickel content is determined from the ratio, (wt.%):
Figure 00000006
Figure 00000006
2. Способ окончательной упрочняющей обработки изделий из высокопрочной аустенитной нержавеющей стали, включающий закалку на твердый раствор и пластическую деформацию, отличающийся тем, что перед закалкой проводят предварительную пластическую деформацию за один или несколько проходов со степенью не менее 40% при температуре, не превышающей температуру начала рекристаллизации, закалку на твердый раствор осуществляют при температуре не ниже 1020°С, а окончательную пластическую деформацию проводят со степенью 30-70% при температуре ниже температуры начала рекристаллизации не менее чем на 150°С.2. The method of final hardening processing of products from high-strength austenitic stainless steel, including hardening by solid solution and plastic deformation, characterized in that prior to hardening, preliminary plastic deformation is performed in one or several passes with a degree of at least 40% at a temperature not exceeding the start temperature recrystallization, quenching on a solid solution is carried out at a temperature not lower than 1020 ° C, and the final plastic deformation is carried out with a degree of 30-70% at a temperature below the rate perature onset of recrystallization of not less than 150 ° C.
RU2004107828/02A 2004-03-16 2004-03-16 High-strength austenitic stainless steel and method of final hardening of articles made from such steel RU2254394C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004107828/02A RU2254394C1 (en) 2004-03-16 2004-03-16 High-strength austenitic stainless steel and method of final hardening of articles made from such steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004107828/02A RU2254394C1 (en) 2004-03-16 2004-03-16 High-strength austenitic stainless steel and method of final hardening of articles made from such steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2254394C1 true RU2254394C1 (en) 2005-06-20

Family

ID=35835810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004107828/02A RU2254394C1 (en) 2004-03-16 2004-03-16 High-strength austenitic stainless steel and method of final hardening of articles made from such steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2254394C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2482197C1 (en) * 2012-03-07 2013-05-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" Method for deformation-thermal processing of austenitic stainless steels
RU2608916C2 (en) * 2011-09-29 2017-01-26 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Twip and nanotwinned austenitic stainless steel and its production method
RU2610196C1 (en) * 2015-11-06 2017-02-08 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of processing metastable austenitic steels by procedure of intensive plastic deformation
RU2620420C1 (en) * 2016-01-19 2017-05-25 Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") Method of manufacturing seamless cold-deformed high-strength pipes from chromium-nikel alloy
RU2696513C2 (en) * 2014-02-28 2019-08-02 Валлорек Солусойнш Тубуларес Ду Бразил С.А. Martensitic-ferritic stainless steel, manufactured product and methods of their application
RU2762470C1 (en) * 2021-06-04 2021-12-21 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Corrosion resistant steel and products made from it

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2608916C2 (en) * 2011-09-29 2017-01-26 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Twip and nanotwinned austenitic stainless steel and its production method
RU2482197C1 (en) * 2012-03-07 2013-05-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" Method for deformation-thermal processing of austenitic stainless steels
RU2696513C2 (en) * 2014-02-28 2019-08-02 Валлорек Солусойнш Тубуларес Ду Бразил С.А. Martensitic-ferritic stainless steel, manufactured product and methods of their application
RU2610196C1 (en) * 2015-11-06 2017-02-08 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of processing metastable austenitic steels by procedure of intensive plastic deformation
RU2620420C1 (en) * 2016-01-19 2017-05-25 Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") Method of manufacturing seamless cold-deformed high-strength pipes from chromium-nikel alloy
RU2762470C1 (en) * 2021-06-04 2021-12-21 Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" Corrosion resistant steel and products made from it

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3078758B1 (en) Steel wire for bolts, bolt, and methods for manufacturing same
US8293037B2 (en) Method for producing duplex stainless steel pipe
CN108779529B (en) Steel material and steel pipe for oil well
US20180066344A1 (en) Wire rod for use in bolts that has excellent acid pickling properties and resistance to delayed fracture after quenching and tempering, and bolt
EP3222742A1 (en) Rolled steel bar or rolled wire material for cold-forged component
CN108315637B (en) High carbon hot-rolled steel sheet and method for producing same
CN108699656B (en) Steel material and steel pipe for oil well
EP2868762B1 (en) Steel sheet for soft nitriding and process for producing same
JP2018012874A (en) Method of manufacturing steel wire for bolt
JP2022540899A (en) Method for manufacturing steel parts and steel parts
CN114829636A (en) Martensitic stainless steel for high hardness-high corrosion resistance applications having excellent cold workability and method for producing same
US6312529B1 (en) Steel compositions and methods of processing for producing cold-formed and carburized components with fine-grained microstructures
JP3738003B2 (en) Steel for case hardening excellent in cold workability and properties of preventing coarse grains during carburizing and method for producing the same
EP3748030A1 (en) High-carbon hot-rolled steel sheet and method for manufacturing same
JP5600502B2 (en) Steel for bolts, bolts and methods for producing bolts
JPH09324219A (en) Production of high strength spring excellent in hydrogen embrittlement resistance
RU2254394C1 (en) High-strength austenitic stainless steel and method of final hardening of articles made from such steel
JP2004204263A (en) Steel material for case hardening superior in cold workability and coarse-particle-preventing property in carburization, and manufacturing method therefor
JPWO2004057049A1 (en) Bearing steel excellent in manufacturability and corrosion resistance, its manufacturing method, bearing parts and its manufacturing method
JPH11131176A (en) Induction hardened parts and production thereof
JP3550886B2 (en) Manufacturing method of gear steel for induction hardening excellent in machinability and fatigue strength
JP2004238702A (en) Carburized component excellent in low-cycle impact fatigue resistance
US20220106663A1 (en) High-carbon hot-rolled steel sheet and method for manufacturing the same
EP3385398A1 (en) High-strength bolt
JP2003064416A (en) Method for producing precipitation hardening type martensitic stainless steel having excellent cold forgeability and warm forgeability

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20101125

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20110630

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120317

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20130620

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180317

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210520