RU2447185C1 - High-strength nonmagnetic rustproof casting steel and method of its thermal treatment - Google Patents

High-strength nonmagnetic rustproof casting steel and method of its thermal treatment Download PDF

Info

Publication number
RU2447185C1
RU2447185C1 RU2010142490/02A RU2010142490A RU2447185C1 RU 2447185 C1 RU2447185 C1 RU 2447185C1 RU 2010142490/02 A RU2010142490/02 A RU 2010142490/02A RU 2010142490 A RU2010142490 A RU 2010142490A RU 2447185 C1 RU2447185 C1 RU 2447185C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
titanium
niobium
vanadium
content
Prior art date
Application number
RU2010142490/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Дмитриевич Горбач (RU)
Владимир Дмитриевич Горбач
Юрий Николаевич Завьялов (RU)
Юрий Николаевич Завьялов
Владимир Васильевич Назаратин (RU)
Владимир Васильевич Назаратин
Александр Федорович Дегтярев (RU)
Александр Федорович Дегтярев
Марина Александровна Егорова (RU)
Марина Александровна Егорова
Алексей Сергеевич Орыщенко (RU)
Алексей Сергеевич Орыщенко
Георгий Юрьевич Калинин (RU)
Георгий Юрьевич Калинин
Евгений Васильевич Стецуковский (RU)
Евгений Васильевич Стецуковский
Дмитрий Павлович Коробов (RU)
Дмитрий Павлович Коробов
Original Assignee
Владимир Дмитриевич Горбач
Юрий Николаевич Завьялов
Владимир Васильевич Назаратин
Александр Федорович Дегтярев
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 Владимир Дмитриевич Горбач, Юрий Николаевич Завьялов, Владимир Васильевич Назаратин, Александр Федорович Дегтярев filed Critical Владимир Дмитриевич Горбач
Priority to RU2010142490/02A priority Critical patent/RU2447185C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2447185C1 publication Critical patent/RU2447185C1/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: proposed steel contains the following components, in wt %: carbon - 0.03-0.06, silicon - 0.10-0.40, manganese - 14.0-16.0, chromium - 19.00-20.5, nickel - 8.25-9.0, molybdenum - 0.8-1.25, vanadium - 0.08-0.15, niobium - 0.02-0.12, nitrogen - 0.57-0.65, titanium - 0.004-0.03, cerium - 0.005-0.02, calcium - 0.005-0.02, aluminium - 0.005-0.02, iron and impurities making the rest. Steel is subjected to homogenising treatment with heating and cooling. Then, stepwise heating is carried out to 850°C, 950°C and 1100-1150°C, while cooling is preformed in water.
EFFECT: high mechanical properties, fine grain as-cast.
3 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным коррозионно-стойким литейным сталям, в частности к созданию сталей, которые могут быть использованы для отливок ряда немагнитных высоконагруженных деталей, работающих в условиях интенсивного коррозионного воздействия в энергомашиностроении и в других областях.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to high-strength corrosion-resistant casting steels, in particular to the creation of steels that can be used for casting a number of non-magnetic highly loaded parts operating under conditions of intense corrosion in power engineering and other fields.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при изготовлении высокоэффективного оборудования для специального судостроения, буровой техники и машиностроения.The invention can be most effectively used in the manufacture of highly efficient equipment for special shipbuilding, drilling equipment and mechanical engineering.

Известна для этих целей коррозионно-стойкая немагнитная сталь аустенитного класса POLARIT 774 (Германия DIN 1.4539), она имеет следующий химический состав (мас.%):Known for these purposes is corrosion-resistant non-magnetic austenitic steel of the POLARIT 774 class (Germany DIN 1.4539), it has the following chemical composition (wt.%):

УглеродCarbon ≤0,02≤0.02 КремнийSilicon ≤0,7≤0.7 МарганецManganese ≤2,0≤2.0 СераSulfur ≤0,01≤0.01 ФосфорPhosphorus ≤0,03≤0.03 ХромChromium 19,0-21,019.0-21.0 НикельNickel 24,0-26,024.0-26.0 МолибденMolybdenum 4,0-5,04.0-5.0 АзотNitrogen ≤0,15≤0.15 МедьCopper 1,20-2,01.20-2.0 ЖелезоIron - остальное- the rest

Недостатком этой стали со стабильным аустенитом является низкая прочность и высокое содержание дорогих никеля и молибдена.The disadvantage of this steel with stable austenite is its low strength and high content of expensive nickel and molybdenum.

Известна для этих целей коррозионно-стойкая немагнитная сталь аустенитного класса следующего состава (мас.%):Known for these purposes is corrosion-resistant non-magnetic austenitic steel of the following composition (wt.%):

УглеродCarbon 0,04-0,090.04-0.09 КремнийSilicon 0,10-0,600.10-0.60 ХромChromium 19,0-21,019.0-21.0 МарганецManganese 5,0-12,05.0-12.0 НикельNickel 4,5-9,04,5-9,0 МолибденMolybdenum 0,5-1,50.5-1.5 ВанадийVanadium 0,10-0,550.10-0.55 НиобийNiobium 0,03-0,300.03-0.30 КальцийCalcium 0,005-0,010.005-0.01 АзотNitrogen 0,40-0,700.40-0.70 Железо и примесиIron and impurities - остальное- the rest

(см. Патент RU, 2205889, С1, Кл. С22С 38/58, 10.06.2003)(see Patent RU, 2205889, C1, Cl. C22C 38/58, 10.06.2003)

Недостатком данной стали является большой интервал по содержанию основных легирующих элементов, что приводит к разбросу данных по механическим свойствам и структуре. При содержании аустенитообразующих элементов на нижнем уровне, а ферритообразующих на верхнем уровне в структуре стали появляется δ-феррит, что не позволит использовать эту сталь как немагнитную.The disadvantage of this steel is a large interval in the content of the main alloying elements, which leads to a spread of data on the mechanical properties and structure. With the content of austenite-forming elements at the lower level and ferrite-forming elements at the upper level, δ-ferrite appears in the steel structure, which will not allow using this steel as non-magnetic.

Наиболее близкой к предложенной стали по технической сущности и достигаемому результату является сталь следующего состава (мас.%):Closest to the proposed steel in technical essence and the achieved result is steel of the following composition (wt.%):

УглеродCarbon 0,04-0,090.04-0.09 КремнийSilicon 0,10-0,600.10-0.60 МарганецManganese 14,0-16,014.0-16.0 ХромChromium 21,0-23,021.0-23.0 НикельNickel 7,0-9,07.0-9.0 МолибденMolybdenum 1,0-2,01.0-2.0 АзотNitrogen 0,45-0,550.45-0.55 ВанадийVanadium 0,10-0,300.10-0.30 ЦерийCerium 0,001-0,0300.001-0.030 КальцийCalcium 0,005-0,0100.005-0.010 БорBoron 0,001-0,0100.001-0.010 Железо и примесиIron and impurities - остальное- the rest

(см. Патент RU, 2303648, С1, С22С 38/58, 27.07.2007)(see Patent RU, 2303648, C1, C22C 38/58, 07.27.2007)

Сталь хорошо себя зарекомендовала в кованом варианте. Однако при использовании этой стали в литом варианте наблюдается интенсивный рост зерна, что приводит к снижению механических свойств. Кроме того, при содержании углерода, азота и марганца на нижнем уровне, а кремния, хрома, молибдена и ванадия на верхнем уровне в структуре больших отливок возможно появление δ-феррита, который приводит к нарушению немагнитности стали.Steel has worked well in the forged version. However, when using this steel in the cast version, intensive grain growth is observed, which leads to a decrease in mechanical properties. In addition, when the content of carbon, nitrogen and manganese is at the lower level, and silicon, chromium, molybdenum and vanadium are at the upper level, δ-ferrite may appear in the structure of large castings, which leads to a violation of the non-magnetic nature of steel.

Технический результат - получение литейной высокопрочной коррозионно-стойкой и высоковязкой немагнитной стали с мелким зерном. Этот результат достигается тем, что предлагаемая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, азот, церий, кальций и железо, дополнительно содержит ниобий, титан и алюминий, при следующем соотношении компонентов (мас.%):EFFECT: obtaining a casting high-strength corrosion-resistant and high-viscosity non-magnetic steel with fine grain. This result is achieved by the fact that the proposed steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, vanadium, nitrogen, cerium, calcium and iron, additionally contains niobium, titanium and aluminum, in the following ratio of components (wt.%):

УглеродCarbon 0,03-0,060.03-0.06 КремнийSilicon 0,10-0,400.10-0.40 МарганецManganese 14,0-16,014.0-16.0 ХромChromium 19,00-20,519.00-20.5 НикельNickel 8,25-9,08.25-9.0 МолибденMolybdenum 0,8-1,250.8-1.25 ВанадийVanadium 0,08-0,150.08-0.15 НиобийNiobium 0,02-0,120.02-0.12 АзотNitrogen 0,57-0,650.57-0.65 ТитанTitanium 0,004-0,030.004-0.03 ЦерийCerium 0,005-0,020.005-0.02 КальцийCalcium 0,005-0,020.005-0.02 АлюминийAluminum 0,005-0,020.005-0.02 Железо и примесиIron and impurities - остальное- the rest

При этом отношение суммарного содержания ванадия, ниобия, титана и алюминия к суммарному содержанию углерода и азота составляет 0,15-0,50, а для уменьшения дендритной ликвации проводилась гомогенизирующая термообработка, заключающаяся в нагреве до температуры 850°С, далее нагрев до температуры 950°С, далее нагрев до 1100-1150°С, и охлаждение в воду.The ratio of the total content of vanadium, niobium, titanium and aluminum to the total content of carbon and nitrogen is 0.15-0.50, and to reduce dendritic segregation, homogenizing heat treatment was carried out, which consisted in heating to a temperature of 850 ° C, then heating to a temperature of 950 ° C, then heating to 1100-1150 ° C, and cooling to water.

Введение в состав стали алюминия в 0,005-0,02 мас.% в сочетании с химически активными элементами кальцием и церием благоприятно изменяет форму неметаллических включений, снижает в стали содержание кислорода и серы, уменьшает количество сульфидных включений, очищает и упрочняет границы зерен и измельчает структуру литой стали, что приводит к повышению прочности, пластичности и ударной вязкости. Кальций и церий благоприятно воздействуют и на характер нитридных включений, способствуют переходу пленочных включений нитридов алюминия в глобулярные комплексы оксисульфонитридных образований. Совместное воздействие алюминия, кальция и церия открывает дополнительные возможности в управлении структурой и свойствами литой стали.The introduction of aluminum in the composition of steel in 0.005-0.02 wt.% In combination with chemically active elements calcium and cerium favorably changes the shape of non-metallic inclusions, reduces the oxygen and sulfur content in steel, reduces the amount of sulfide inclusions, cleans and strengthens grain boundaries and grinds the structure cast steel, which leads to increased strength, ductility and toughness. Calcium and cerium also have a favorable effect on the character of nitride inclusions and promote the transition of film inclusions of aluminum nitrides to globular complexes of oxysulfonitride formations. The combined effect of aluminum, calcium and cerium opens up additional possibilities in controlling the structure and properties of cast steel.

При содержании А1 ниже нижнего предела его воздействие на свойства стали малоэффективно, а при содержании его выше верхнего предела вызывает избыточное обогащение границ зерен неметаллическими включениями, что отрицательно сказывается на свойствах стали. Кроме того, при избыточном содержании Аl резко снижается разливаемость стали.When the content of A1 is below the lower limit, its effect on the properties of steel is ineffective, and when it is above the upper limit, it causes excessive enrichment of grain boundaries with non-metallic inclusions, which negatively affects the properties of steel. In addition, with an excess Al content, the spillability of steel decreases sharply.

Микролегирование литейной стали с высоким содержанием азота одновременно ниобием (0,02-0,12 мас.%), ванадием (0,08-0,15 мас.%) и титаном (0,004-0,03 мас.%) повышает прочность, пластичность и ударную вязкость термообработанной стали за счет измельчения действительного зерна, снижения содержания углерода в мартенсите и повышения сил межатомных связей и величины сопротивления отрыву. После оптимальной термообработки сталей происходит их сильное упрочнение с сохранением высокой ударной вязкости за счет компенсирующего влияния измельчения зерна. Карбиды и нитриды ванадия, ниобия и титана имеют близкие параметры кристаллической решетки и обладают неограниченной взаимной растворимостью и образуют карбонитриды. Растворение при нагреве карбонитридов ниобия происходит при более высокой температуре, чем соединений ванадия. Полное растворение карбонитридов ванадия заканчивается при 800-900°С, а карбонитридов ниобия при температуре около 1100°С. Алюминий, нитрид которого растворяется в аустените при более высоких температурах, также способствует измельчению зерна и препятствует его росту при нагреве.Microalloying cast steel with a high nitrogen content at the same time niobium (0.02-0.12 wt.%), Vanadium (0.08-0.15 wt.%) And titanium (0.004-0.03 wt.%) Increases the strength, ductility and toughness of heat-treated steel by grinding the actual grain, reducing the carbon content in martensite and increasing the forces of interatomic bonds and the value of tear resistance. After the optimal heat treatment of the steels, their hardening occurs, while maintaining high toughness due to the compensating effect of grain refinement. The carbides and nitrides of vanadium, niobium and titanium have similar crystal lattice parameters and have unlimited mutual solubility and form carbonitrides. Dissolution upon heating of niobium carbonitrides occurs at a higher temperature than vanadium compounds. Complete dissolution of vanadium carbonitrides ends at 800-900 ° C, and niobium carbonitrides at a temperature of about 1100 ° C. Aluminum, whose nitride dissolves in austenite at higher temperatures, also contributes to grain refinement and prevents its growth when heated.

Дополнительное введение ниобия 0,02-0,12 мас.% способствует связыванию углерода в карбиды и карбонитриды, что препятствует образованию карбидов хрома на границах зерен. Кроме того, растворение при нагреве карбонитридов ниобия происходит при более высокой температуре, чем образование соединений ванадия при температуре около 1100°С, что способствует измельчению зерна и препятствует его росту при нагреве.An additional introduction of niobium 0.02-0.12 wt.% Promotes the binding of carbon to carbides and carbonitrides, which prevents the formation of chromium carbides at the grain boundaries. In addition, dissolution during heating of niobium carbonitrides occurs at a higher temperature than the formation of vanadium compounds at a temperature of about 1100 ° C, which contributes to the grinding of grain and prevents its growth during heating.

При содержании ниобия ниже нижнего предела его воздействие на величину зерна, и соответственно, на прочность и пластичность малоэффективно, а при содержании ниобия выше верхнего предела увеличивается количество крупных карбидов и карбонитридов, что приведет к снижению пластичности.When the niobium content is below the lower limit, its effect on the grain size, and accordingly, on the strength and ductility is ineffective, and when the niobium content is above the upper limit, the amount of large carbides and carbonitrides increases, which will lead to a decrease in ductility.

Дополнительное введение титана 0,004-0,03 мас.% смещает начало образования нитридов алюминия в более низкотемпературную область, что способствует предотвращению выделения пленочных нитридов алюминия. Образующийся при введении в сталь титана карбонитрид титана растворяется в аустените при более высокой температуре - более 1200°С, что способствует повышению прочности и пластичности за счет карбонитридов титана, препятствующих росту зерна при нагреве. Дисперсные карбиды и карбонитриды оказывают барьерное действие на мигрирующую границу зерен. Карбонитриды титана имеют более округлую форму и меньшие по сравнению с нитридами титана размеры. Карбонитриды титана распределены сравнительно равномерно в литом металле, часть этих включений имеет тенденцию концентрироваться в междуветвиях дендритов и в междендритном пространстве.An additional introduction of titanium of 0.004-0.03 wt.% Shifts the beginning of the formation of aluminum nitrides to a lower temperature region, which helps to prevent the release of film aluminum nitrides. The titanium carbonitride formed during the introduction of titanium into steel dissolves in austenite at a higher temperature - more than 1200 ° C, which contributes to an increase in strength and ductility due to titanium carbonitrides that impede grain growth during heating. Dispersed carbides and carbonitrides have a barrier effect on the migrating grain boundary. Titanium carbonitrides are more rounded and smaller in comparison with titanium nitrides. Titanium carbonitrides are distributed relatively evenly in the cast metal; some of these inclusions tend to concentrate in the branches of the dendrites and in the interdendritic space.

При содержании титана ниже нижнего предела его воздействие на величину зерна, и соответственно, на прочность и пластичность малоэффективно, а при содержании титана выше верхнего предела увеличивается количество крупных остроугольных нитридов титана, что приведет к снижению пластичности.When the titanium content is below the lower limit, its effect on the grain size, and accordingly, on the strength and ductility is ineffective, and when the titanium content is above the upper limit, the number of large acute-angled titanium nitrides increases, which will lead to a decrease in ductility.

Предлагаемая сталь отличается от известной меньшим содержанием углерода 0,03-0,06 мас.%, против 0,04-0,09 мас.%, что является оптимальным для обеспечения высокой технологичности и способствует получению высокой прочности, коррозионной стойкости и более высоких значений пластичности и ударной вязкости.The proposed steel differs from the known lower carbon content of 0.03-0.06 wt.%, Against 0.04-0.09 wt.%, Which is optimal to ensure high processability and contributes to high strength, corrosion resistance and higher values ductility and toughness.

При содержании углерода ниже нижнего предела его действие на технологические и служебные свойства малоэффективно, а при содержании углерода выше верхнего предела ускоряется коалесценция карбидов и обеднение твердого раствора, что снижает пластичность и коррозионную стойкость.When the carbon content is below the lower limit, its effect on technological and service properties is ineffective, and when the carbon content is above the upper limit, the coalescence of carbides and depletion of the solid solution are accelerated, which reduces ductility and corrosion resistance.

Предлагаемая сталь отличается от известной меньшим содержанием хрома 19,0-20,5 мас.%, против 21,0-23,0 мас.%, что является оптимальным для обеспечения стабильности аустенита и высокой коррозионной стойкости.The proposed steel differs from the known lower chromium content of 19.0-20.5 wt.%, Against 21.0-23.0 wt.%, Which is optimal for ensuring the stability of austenite and high corrosion resistance.

При содержании хрома ниже нижнего предела снижается растворимость азота в расплаве, что снижает прочность стали, а при содержании хрома выше верхнего предела возможно образование некоторого количества δ-феррита и нарушается немагнитность стали.When the chromium content is below the lower limit, the solubility of nitrogen in the melt decreases, which reduces the strength of the steel, and when the chromium content is above the upper limit, some δ-ferrite may form and the non-magnetic nature of the steel is broken.

Предлагаемая сталь отличается от известной меньшим содержанием молибдена 0,8-1,25 мас.%, против 1,0-2,0 мас.%, что является оптимальным для обеспечения стабильности аустенита и высокой коррозионной стойкости.The proposed steel differs from the known lower molybdenum content of 0.8-1.25 wt.%, Against 1.0-2.0 wt.%, Which is optimal to ensure the stability of austenite and high corrosion resistance.

При содержании молибдена ниже нижнего предела уменьшается коррозионная стойкость стали, а при содержании молибдена выше верхнего предела, особенно при содержании ферритообразующих элементов на верхнем уровне, возможно образование ферритной фазы, что приведет к изменению немагнитности стали.When the molybdenum content is below the lower limit, the corrosion resistance of the steel decreases, and when the molybdenum content is above the upper limit, especially when the content of ferrite-forming elements is at the upper level, the formation of the ferrite phase is possible, which will lead to a change in the non-magnetic nature of steel.

Предлагаемая сталь отличается от известной большим содержанием азота 0,57-0,65 мас.%, против 0,50-0,55 мас.%, что является оптимальным для обеспечения стабильности аустенита и высокой прочности и коррозионной стойкости.The proposed steel differs from the known high nitrogen content of 0.57-0.65 wt.%, Against 0.50-0.55 wt.%, Which is optimal to ensure the stability of austenite and high strength and corrosion resistance.

При содержании азота ниже нижнего предела уменьшается стабильность аустенита стали, особенно при содержании ферритообразующих элементов на верхнем уровне, возможно образование ферритной фазы, что приведет к изменению немагнитности стали, а при содержании азота выше верхнего предела увеличивается количество крупных карбонитридов и нитридов, что приведет к снижению пластичности.When the nitrogen content is below the lower limit, the stability of austenite of steel decreases, especially when the content of ferrite-forming elements is at the upper level, the formation of a ferrite phase is possible, which will lead to a change in the non-magnetism of steel, and when the nitrogen content is above the upper limit, the amount of large carbonitrides and nitrides increases, which leads to plasticity.

Для эффективного воздействия на величину зерна литой стали необходимо выполнение условия: отношение суммарного содержания ванадия, ниобия, титана и алюминия к азоту и углероду равно 0,15-0,50. Значение коэффициента менее 0,15 нежелательно, так как количество образующихся карбидов и карбонитридов недостаточно для сдерживания роста зерна в литой стали, а соотношение этих элементов более 0,50 приводит к охрупчиванию стали, за счет образования крупных карбидов и карбонитридов, которые формируются в расплаве и не растворяются при термической обработке.For an effective impact on the grain size of cast steel it is necessary to fulfill the condition: the ratio of the total content of vanadium, niobium, titanium and aluminum to nitrogen and carbon is 0.15-0.50. A coefficient value of less than 0.15 is undesirable, since the amount of carbides and carbonitrides formed is not enough to inhibit grain growth in cast steel, and a ratio of these elements of more than 0.50 leads to steel embrittlement due to the formation of large carbides and carbonitrides that form in the melt and do not dissolve during heat treatment.

Предлагаемая сталь отличается от известной режимом термической обработки, заключающимся в проведении гомогенизирующей термообработки, включающей нагрев до температуры 850°С, далее нагрев до температуры 950°С, далее нагрев до 1100-1150°С, охлаждение в воду. Закалку в воду от температур 1050-1100°С для обеспечения необходимых прочностных характеристик по мере необходимости, так как меняя температуру нагрева под закалку можем повышать прочностные характеристики при температуре 1050°С и снижать при температуре 1100°С за счет разной легированности твердого раствора.The proposed steel differs from the known heat treatment mode, which consists in conducting a homogenizing heat treatment, including heating to a temperature of 850 ° C, then heating to a temperature of 950 ° C, then heating to 1100-1150 ° C, cooling to water. Quenching in water from temperatures of 1050-1100 ° C to provide the necessary strength characteristics as necessary, since changing the temperature of heating for hardening, we can increase the strength characteristics at a temperature of 1050 ° C and reduce at a temperature of 1100 ° C due to different alloying of the solid solution.

Температуры ступеней нагрева выбраны исходя из температур растворения карбидов и карбонитридов ванадия, ниобия и титана, что обеспечивает большую однородность твердого раствора, по сравнению с режимом для стали-прототипа. Для стали-прототипа применямый режим термообработки - обычный нагрев до температуры 1100°С с последующей закалкой в воде, в значительно меньшей мере устраняет дендритную ликвацию (см. «Литейное производство», 2009, №6, с.23-28) по сравнению с предложенным режимом термической обработки.The temperatures of the heating stages are selected based on the dissolution temperatures of vanadium, niobium and titanium carbides and carbonitrides, which provides greater uniformity of the solid solution, compared with the mode for the prototype steel. For prototype steel, the heat treatment mode used is ordinary heating to a temperature of 1100 ° C followed by quenching in water, to a much lesser extent eliminates dendritic segregation (see Foundry, 2009, No. 6, pp. 23-28) compared to the proposed heat treatment mode.

В таблице 1 приведен химический состав предлагаемой стали 3-х плавок (1, 2, 3), а также состав стали-прототипа (4).Table 1 shows the chemical composition of the proposed steel 3 swimming trunks (1, 2, 3), as well as the composition of the steel of the prototype (4).

Выплавку проводили в 150-кг индукционной печи с разливкой металла на литые заготовки. Для уменьшения дендритной ликвации проводилась гомогенизирующая термообработка, заключающаяся в нагреве до температуры 850°С, выдержке 2,5 ч, далее нагреве до температуры 950°С, выдержке 2,5 ч, далее нагреве до 1100-1150°С, выдержке 3 ч, охлаждении в воду. Закалка в воду от температур 1050°С, выдержка 3 ч.Smelting was carried out in a 150 kg induction furnace with metal casting on cast billets. To reduce dendritic segregation, a homogenizing heat treatment was carried out, which consisted in heating to a temperature of 850 ° C, holding for 2.5 hours, then heating to a temperature of 950 ° C, holding for 2.5 hours, then heating to 1100-1150 ° C, holding for 3 hours, chilled into water. Quenching in water at temperatures of 1050 ° C, holding for 3 hours.

В таблице 2 приведены механические свойства, полученные после оптимальной термообработки.Table 2 shows the mechanical properties obtained after optimal heat treatment.

Испытания на растяжение проводили на цилиндрических образцах пятикратной длины с диаметром расчетной части 6 мм в соответствии с ГОСТ 1497-84. Определение ударной вязкости при нормальной температуре производилось на образцах типа 11 по ГОСТ 9454-78. Фазовый состав металла определяли на рентгеновском дифрактометре ДРОН-4.Tensile tests were carried out on cylindrical samples of five times the length with a diameter of the calculated part of 6 mm in accordance with GOST 1497-84. Determination of impact strength at normal temperature was carried out on samples of type 11 according to GOST 9454-78. The phase composition of the metal was determined on a DRON-4 X-ray diffractometer.

Как видно из таблицы 2, предлагаемая сталь имеет значительное преимущество по уровню прочности, пластичности и ударной вязкости по сравнению со сталью-прототипом. Предложенная гомогенизирующая термообработка обеспечила значительное уменьшение дендритной ликвации. Уменьшилась также разница микротвердости в дендритах и междендритных пространствах (таблица 3) по сравнению со структурой после литья без термообработки. Микротвердость определялась на микротвердомере ПМТ-3 при нагрузке 5 гс. После предложенной термообработки тонкие ветви дендритов полностью растворились, а более крупные ветви дендритов приобретают глобулярную форму. После травления выявлены белые участки, которые представляют оси дендритной структуры, а темные участки - междендритные участки.As can be seen from table 2, the proposed steel has a significant advantage in terms of strength, ductility and toughness compared with steel prototype. The proposed homogenizing heat treatment provided a significant reduction in dendritic segregation. The difference in microhardness in dendrites and interdendritic spaces also decreased (Table 3) compared with the structure after casting without heat treatment. Microhardness was determined on a PMT-3 microhardness meter at a load of 5 gs. After the proposed heat treatment, the thin branches of the dendrites completely dissolved, and the larger branches of the dendrites acquire a globular shape. After etching, white patches were identified that represent the axis of the dendritic structure, and dark patches are the interdendritic patches.

Предложенный состав стали и способ термообработки позволил обеспечить в структуре стали более однородную структуру и мелкое зерно, по сравнению со сталью-прототипом, что обеспечивается дополнительным легированием стали Ti, Nb и Аl и выбранным соотношением элементов.The proposed steel composition and heat treatment method made it possible to provide a more uniform structure and fine grain in the steel structure compared to the prototype steel, which is ensured by additional alloying of Ti, Nb, and Al steel and the selected ratio of elements.

Предложенная сталь может быть использована в качестве высокопрочного немагнитного коррозионно-стойкого материала для специального судостроения и буровой техники. Предлагаемая сталь прошла широкие лабораторные исследования и рекомендована к промышленному опробованию.The proposed steel can be used as a high-strength non-magnetic corrosion-resistant material for special shipbuilding and drilling equipment. The proposed steel has undergone extensive laboratory research and is recommended for industrial testing.

Таблица 1Table 1 Химический состав предлагаемой и известной сталиThe chemical composition of the proposed and known steel СоставStructure Содержание элементов, мас.%The content of elements, wt.% СFROM SiSi МnMn СrCr NiNi MoMo VV NbNb TiTi CaCa СеXie NN AlAl SS PP FeFe 1one 0,030,03 0,100.10 14,014.0 19,019.0 8,258.25 0,800.80 0,080.08 0,020.02 0,0040.004 0,0050.005 0,0050.005 0,570.57 0,0050.005 0,0060.006 0,0150.015 остальноеrest 22 0,040.04 0,250.25 15,015.0 20,020,0 8,458.45 0,980.98 0,120.12 0,090.09 0,010.01 0,010.01 0,0080.008 0,600.60 0,0080.008 0,0550,055 0,0150.015 остальноеrest 33 0,060.06 0,400.40 16,016,0 20,520.5 9,09.0 1,251.25 0,150.15 0,120.12 0,030,03 0,020.02 0,0250,025 0,650.65 0,020.02 0,0080.008 0,0090.009 остальноеrest 4four 0,040.04 0,600.60 14,314.3 23,023.0 7,07.0 1,951.95 0,300.30 -- -- 0,010.01 0,0250,025 0,480.48 -- 0,0050.005 0,0100.010 остальноеrest

Таблица 2table 2 Механические свойства предлагаемой и известной сталейMechanical properties of the proposed and known steels Состав сталиSteel composition σ0,2,МПаσ 0.2 , MPa σВ,МПаσ V , MPa δ,%δ,% ψ,%ψ,% КСV, Дж/см2 KCV, J / cm 2 Фазовый состав (магнитность)Phase composition (magnetism) Средний размер зерна, мкмThe average grain size, microns 1one 520520 768768 5656 6060 280280 УAt 4848 22 510510 775775 5353 5858 275275 УAt 4545 33 530530 780780 5252 5656 250250 УAt 4343 4four 394394 690690 3838 50fifty 200200 ϒ+áϒ + á 5454

Таблица 3Table 3 Микротвердость предлагаемой стали The microhardness of the proposed steel Режим термообработкиHeat treatment mode Область отпечаткаImprint area Микротвердость, Нµ Microhardness, N µ Без термообработки (литое состояние)No heat treatment (cast condition) ТемнаяDark 356356 СветлаяBright 318318 Гомогенизирующая термообработкаHomogenizing heat treatment ТемнаяDark 318318 СветлаяBright 318318

ЛитератураLiterature

Патент RU, 2205889, С1, С22С 38/58, 10.06.2003).Patent RU, 2205889, C1, C22C 38/58, 06/10/2003).

Патент RU, 2303648, С1, С22С 38/58, 27.07.2007).Patent RU, 2303648, C1, C22C 38/58, 07.27.2007).

Патент RU, 2102522, C1, С22С 38/60, 20.01.1998).Patent RU, 2102522, C1, C22C 38/60, 01.20.1998).

Патент RU, 2284365, С1, С22С 38/30, 27.09.2006).Patent RU, 2284365, C1, C22C 38/30, 09/27/2006).

Патент RU, 2116374, С1, С22С 38/58, 27.07.1998).Patent RU, 2116374, C1, C22C 38/58, 07.27.1998).

Патент RU, 2246554, С1, С22С 38/58, 20.02.2005).Patent RU, 2246554, C1, C22C 38/58, 02.20.2005).

Патент RU, 2007111654, А, С22С 38/38, 20.10.2008).Patent RU, 2007111654, A, C22C 38/38, 10.20.2008).

Патент RU, 2207397, С2, С22С 38/58, 27.06.2003).Patent RU, 2207397, C2, C22C 38/58, 06/27/2003).

Патент RU, 2092606, С1, С22С 38/18, 10.10.1997).Patent RU, 2092606, C1, C22C 38/18, 10/10/1997).

Патент RU, 2284365, С1, С22С 38/30, 27.09.2006).Patent RU, 2284365, C1, C22C 38/30, 09/27/2006).

Патент RU, 2102522, C1, С22С 38/60, 20.01.1998).Patent RU, 2102522, C1, C22C 38/60, 01.20.1998).

Патент RU, 2367710, C1, С22С 38/60, 20.09.2009).Patent RU, 2367710, C1, C22C 38/60, 09/20/2009).

Патент RU, 2318068, С2, С22С 38/48, 27.02.2008).Patent RU, 2318068, C2, C22C 38/48, 02.27.2008).

Патент RU, 2158319, С1, С22С 38/18, 27.10.2000).Patent RU, 2158319, C1, C22C 38/18, 10.27.2000).

Патент RU, 2360029, C1, C22C 38/58, 27.06.2009.Patent RU, 2360029, C1, C22C 38/58, 06/27/2009.

«МИТОМ», 2007, №5, c.9-18."MITOM", 2007, No. 5, pp. 9-18.

«МИТОМ», 2005, №11, c.9-14."MITOM", 2005, No. 11, pp. 9-14.

«Литейное производство», 2009, №6, с.23-28."Foundry", 2009, No. 6, p.23-28.

Claims (3)

1. Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая литейная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, азот, церий, кальций и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ниобий, титан и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 0,03-0,06 кремний 0,10-0,40 марганец 14,0-16,0 хром 19,00-20,5 никель 8,25-9,0 молибден 0,8-1,25 ванадий 0,08-0,15 ниобий 0,02-0,12 азот 0,57-0,65 титан 0,004-0,03 церий 0,005-0,02 кальций 0,005-0,02 алюминий 0,005-0,02 железо и примеси остальное
1. High-strength non-magnetic corrosion-resistant cast steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, vanadium, nitrogen, cerium, calcium and iron, characterized in that it additionally contains niobium, titanium and aluminum in the following ratio of components, wt.%:
carbon 0.03-0.06 silicon 0.10-0.40 manganese 14.0-16.0 chromium 19.00-20.5 nickel 8.25-9.0 molybdenum 0.8-1.25 vanadium 0.08-0.15 niobium 0.02-0.12 nitrogen 0.57-0.65 titanium 0.004-0.03 cerium 0.005-0.02 calcium 0.005-0.02 aluminum 0.005-0.02 iron and impurities rest
2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что отношение суммарного содержания ванадия, ниобия, титана и алюминия к суммарному содержанию углерода и азота составляет 0,15-0,50.2. Steel according to claim 1, characterized in that the ratio of the total content of vanadium, niobium, titanium and aluminum to the total content of carbon and nitrogen is 0.15-0.50. 3. Способ термической обработки высокопрочной немагнитной коррозионно-стойкой литейной стали, включающий гомогенизирующую обработку с нагревом и охлаждением, отличающийся тем, что обрабатывают сталь по п.1, при этом осуществляют ступенчатый нагрев до температуры 850°С, после чего - до 950°С и затем - до 1100-1150°С, а охлаждение проводят в воде. 3. The method of heat treatment of high-strength non-magnetic corrosion-resistant cast steel, including homogenizing treatment with heating and cooling, characterized in that the steel is treated according to claim 1, while the stepwise heating is carried out to a temperature of 850 ° C, and then to 950 ° C and then to 1100-1150 ° C, and cooling is carried out in water.
RU2010142490/02A 2010-10-18 2010-10-18 High-strength nonmagnetic rustproof casting steel and method of its thermal treatment RU2447185C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010142490/02A RU2447185C1 (en) 2010-10-18 2010-10-18 High-strength nonmagnetic rustproof casting steel and method of its thermal treatment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010142490/02A RU2447185C1 (en) 2010-10-18 2010-10-18 High-strength nonmagnetic rustproof casting steel and method of its thermal treatment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2447185C1 true RU2447185C1 (en) 2012-04-10

Family

ID=46031681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010142490/02A RU2447185C1 (en) 2010-10-18 2010-10-18 High-strength nonmagnetic rustproof casting steel and method of its thermal treatment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2447185C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2683173C1 (en) * 2018-05-31 2019-03-26 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" High-strength nonmagnetic corrosion-resistant steel
RU2696792C1 (en) * 2019-05-23 2019-08-06 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" Corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel
RU2745050C2 (en) * 2013-03-11 2021-03-18 ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ ЭлЭлСи Thermomechanical treatment of high strength non-magnetic corrosion-resistant material
US11111552B2 (en) 2013-11-12 2021-09-07 Ati Properties Llc Methods for processing metal alloys
US11319616B2 (en) 2015-01-12 2022-05-03 Ati Properties Llc Titanium alloy
CN115522130A (en) * 2021-10-08 2022-12-27 赵洪运 High-strength corrosion-resistant ocean engineering stainless steel and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU901336A1 (en) * 1980-04-21 1982-01-30 Предприятие П/Я М-5729 Corrosion-resistant casting steel
RU2233907C1 (en) * 2003-07-02 2004-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Медар-Сервис" Stainless steel "dentalit" for orthopedic stomatology
RU2270269C1 (en) * 2005-02-01 2006-02-20 Закрытое акционерное общество "Ижевский опытно-механический завод" Steel, product made out of the steel and the method of its manufacture
RU2303648C1 (en) * 2005-11-21 2007-07-27 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) High-strength and high-tough nonmagnetic weldable steel
RU2354740C1 (en) * 2007-09-14 2009-05-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") Corrosion-resistant steel "нержстом" for prosthetic dentistry

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU901336A1 (en) * 1980-04-21 1982-01-30 Предприятие П/Я М-5729 Corrosion-resistant casting steel
RU2233907C1 (en) * 2003-07-02 2004-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Медар-Сервис" Stainless steel "dentalit" for orthopedic stomatology
RU2270269C1 (en) * 2005-02-01 2006-02-20 Закрытое акционерное общество "Ижевский опытно-механический завод" Steel, product made out of the steel and the method of its manufacture
RU2303648C1 (en) * 2005-11-21 2007-07-27 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) High-strength and high-tough nonmagnetic weldable steel
RU2354740C1 (en) * 2007-09-14 2009-05-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") Corrosion-resistant steel "нержстом" for prosthetic dentistry

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2745050C2 (en) * 2013-03-11 2021-03-18 ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ ЭлЭлСи Thermomechanical treatment of high strength non-magnetic corrosion-resistant material
US11111552B2 (en) 2013-11-12 2021-09-07 Ati Properties Llc Methods for processing metal alloys
US11319616B2 (en) 2015-01-12 2022-05-03 Ati Properties Llc Titanium alloy
US11851734B2 (en) 2015-01-12 2023-12-26 Ati Properties Llc Titanium alloy
RU2683173C1 (en) * 2018-05-31 2019-03-26 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" High-strength nonmagnetic corrosion-resistant steel
RU2696792C1 (en) * 2019-05-23 2019-08-06 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" Corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel
CN115522130A (en) * 2021-10-08 2022-12-27 赵洪运 High-strength corrosion-resistant ocean engineering stainless steel and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5072285B2 (en) Duplex stainless steel
RU2683173C1 (en) High-strength nonmagnetic corrosion-resistant steel
RU2447185C1 (en) High-strength nonmagnetic rustproof casting steel and method of its thermal treatment
NO343352B1 (en) Low alloy steel for oilfield pipes with excellent resistance to sulfide stress cracking and use of V in the low alloy steel
RU2763027C1 (en) Forged part made of bainite steel and its manufacturing method
CN102102163A (en) Martensitic stainless steel and manufacturing method thereof
CN108950432A (en) A kind of high-intensitive, toughness low alloy wear resistant steel and its manufacturing method
US20120055288A1 (en) Method of Making a High Strength, High Toughness, Fatigue Resistant, Precipitation Hardenable Stainless Steel and Product Made Therefrom
JP6536673B2 (en) Method of manufacturing parts using age-hardening steel and age-hardening steel
JP6510714B1 (en) Duplex stainless steel with excellent low temperature toughness
JP5729827B2 (en) High strength non-magnetic steel
RU2445397C1 (en) High-strength non-magnetic corrosion-resistant cast steel, and item made from it
JP2008156678A (en) High-strength bolt excellent in delayed fracture resistance and corrosion resistance
RU2454478C1 (en) High-strength non-magnetic corrosion-resistant steel
RU2576773C1 (en) High-corrosion-resistant steels of the transition class
RU2524465C1 (en) Refractory martensitic steel
RU2451765C1 (en) High-nitrogen nonmagnetic corrosion-resistant steel
JP6987651B2 (en) High hardness precipitation hardening stainless steel with excellent hot workability and no sub-zero treatment required
RU2696792C1 (en) Corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel
RU2806682C1 (en) High strength corrosion resistant nitrogen containing martensitic-austenitic-ferritic steel
RU2608251C1 (en) Cold-resistant austenitic high-strength steel
RU2421538C1 (en) High-strength non-magnetic corrosion resistant steel
RU2367710C1 (en) High-strength non-magnetic corrosion-proof steel
RU2700440C1 (en) Austenitic-ferritic stainless steel
RU2481416C1 (en) High-strength steel

Legal Events

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

Effective date: 20121019

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20140220

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

Effective date: 20151019