RU2576773C1 - High-corrosion-resistant steels of the transition class - Google Patents
High-corrosion-resistant steels of the transition class Download PDFInfo
- Publication number
- RU2576773C1 RU2576773C1 RU2015112516/02A RU2015112516A RU2576773C1 RU 2576773 C1 RU2576773 C1 RU 2576773C1 RU 2015112516/02 A RU2015112516/02 A RU 2015112516/02A RU 2015112516 A RU2015112516 A RU 2015112516A RU 2576773 C1 RU2576773 C1 RU 2576773C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- nitrogen
- transition class
- carbon
- nickel
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии стали, в частности к области легированных коррозионностойких высокопрочных сталей, используемых для высоконагруженных деталей и конструкций в машиностроении и судостроении. The invention relates to steel metallurgy, in particular to the field of alloyed corrosion-resistant high-strength steels used for highly loaded parts and structures in mechanical engineering and shipbuilding.
Известна коррозионностойкая сталь мартенситного класса (Патент РФ №2291912) следующего химического состава (масс. %):Known corrosion-resistant steel martensitic class (RF Patent No. 2291912) of the following chemical composition (wt.%):
Основными недостатками этой стали являются недостаточно высокая прочность (σB=1650 МПа) и высокое содержание дорогостоящих никеля и кобальта.The main disadvantages of this steel are insufficiently high strength (σ B = 1650 MPa) and a high content of expensive nickel and cobalt.
Известна коррозионностойкая сталь мартенситного класса (Патент РФ №2077602) следующего химического состава (масс. %):Known corrosion-resistant steel martensitic class (RF Patent No. 2077602) of the following chemical composition (wt.%):
Основными недостатками этой стали являются недостаточно высокая прочность (σB=1600 МПа; σ0,2=1300 МПа) и высокое содержание дорогостоящих никеля, кобальта и молибдена.The main disadvantages of this steel are insufficiently high strength (σ B = 1600 MPa; σ 0.2 = 1300 MPa) and a high content of expensive nickel, cobalt and molybdenum.
Наиболее близкой к изобретению, взятой за прототип, является высокопрочная коррозионностойкая сталь мартенситного класса (Патент РФ №2318068) следующего химического состава (мас. %):Closest to the invention, taken as a prototype, is a high-strength corrosion-resistant steel of the martensitic class (RF Patent No. 2318068) of the following chemical composition (wt.%):
Основными недостатками этой стали являются относительно низкая прочность (σ0,2=1450 МПа) и высокое содержание дорогостоящего никеля.The main disadvantages of this steel are the relatively low strength (σ 0.2 = 1450 MPa) and the high content of expensive nickel.
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании экономнолегированной коррозионностойкой высокопрочной стали.The problem to which the present invention is directed, is to create an economically alloyed corrosion-resistant high-strength steel.
Техническим результатом является повышение прочности (σB=1800-1850 МПа; σ0,2=1600-1650 МПа) стали при сохранении, удовлетворительной для практического применения, пластичности (δ=10-12%; Ψ=40-50%), что обеспечивает повышение надежности и увеличение долговечности конструкций из этой стали при их эксплуатации.The technical result is to increase the strength (σ B = 1800-1850 MPa; σ 0.2 = 1600-1650 MPa) of steel while maintaining ductility that is satisfactory for practical use (δ = 10-12%; Ψ = 40-50%), which provides increased reliability and increased durability of structures made of this steel during their operation.
Технический результат достигается тем, что по сравнению со сталью-прототипом, предлагаемая сталь, содержащая углерод, азот, хром, никель, марганец, кремний, ванадий, кальций и железо, согласно изобретению дополнительно содержит молибден, медь, церий, иттрий, лантан и барий при следующем соотношении компонентов (в мас. %):The technical result is achieved in that, in comparison with the prototype steel, the proposed steel containing carbon, nitrogen, chromium, nickel, manganese, silicon, vanadium, calcium and iron, according to the invention additionally contains molybdenum, copper, cerium, yttrium, lanthanum and barium in the following ratio of components (in wt.%):
Соотношение элементов, определяющих фазовый состав в стали, должно определяться следующими равенствами:The ratio of the elements determining the phase composition in steel should be determined by the following equalities:
C+N=0,25÷0,45;C + N = 0.25 ÷ 0.45;
C/N=1,1÷2,3;C / N = 1.1 ÷ 2.3;
Kм=Cr+Mo+1,5Ni+30(C+N)+0,7(Mn+Si)=30÷33,K m = Cr + Mo + 1.5Ni + 30 (C + N) +0.7 (Mn + Si) = 30 ÷ 33,
Kф=Cr+Мо+2Si-{1,5Ni+30(C+N)+0,7Mn}=2,5÷6,2;K f = Cr + Mo + 2Si- {1.5Ni + 30 (C + N) + 0.7Mn} = 2.5 ÷ 6.2;
где Kм - эквивалент мартенситообразования, а Kф - эквивалент ферритообразования;where K m is the equivalent of martensite formation, and K f is the equivalent of ferrite formation;
Наличие в стали указанных концентраций углерода и азота необходимо для обеспечения высокой прочности. При содержании углерода и азота более 0,35 и 0,21% соответственно трудно получить удовлетворительные показатели пластичности и ударной вязкости, а также получить качественный металл без пористости из-за ограниченной растворимости азота в стали.The presence in the steel of the indicated concentrations of carbon and nitrogen is necessary to ensure high strength. With a carbon and nitrogen content of more than 0.35 and 0.21%, respectively, it is difficult to obtain satisfactory ductility and toughness, as well as to obtain a high-quality metal without porosity due to the limited solubility of nitrogen in steel.
Введение в сталь 14,0-15,0% хрома обусловлено обеспечением требуемой коррозионной стойкости и повышенной растворимости азота. При концентрации хрома более 15,0% и никеля менее 2,5% сталь будет иметь пониженную вязкость, особенно при отрицательных температурах, из-за появления в структуре δ-феррита, а также из-за повышения температуры вязкохрупкого перехода. С увеличением содержания никеля более 3,5% снижается растворимость азота в стали.The introduction of 14.0-15.0% chromium into steel is due to the provision of the required corrosion resistance and increased solubility of nitrogen. When the concentration of chromium is more than 15.0% and nickel less than 2.5%, the steel will have a lower viscosity, especially at low temperatures, due to the appearance of δ ferrite in the structure, and also due to an increase in the temperature of the viscous-brittle transition. With an increase in nickel content of more than 3.5%, the solubility of nitrogen in steel decreases.
Марганец в количестве 0,5-1,5% вводится в сталь для повышения растворимости азота и раскисления стали. Увеличение содержания марганца более 1,5% приводит к повышению количества остаточного аустенита и тем самым к снижению прочностных характеристик.Manganese in an amount of 0.5-1.5% is introduced into steel to increase the solubility of nitrogen and deoxidation of steel. An increase in manganese content of more than 1.5% leads to an increase in the amount of residual austenite and thereby to a decrease in strength characteristics.
Добавки ванадия в количестве до 0,1% обеспечивают получение мелкозернистой структуры. Увеличение с содержания ванадия более 0,1% приводит к снижению прочности из-за обеднения твердого раствора азотом в результате образования нитридов ванадия VN.Additives of vanadium in an amount of up to 0.1% provide a fine-grained structure. An increase in the content of vanadium of more than 0.1% leads to a decrease in strength due to depletion of the solid solution with nitrogen as a result of the formation of vanadium nitrides VN.
Легирование молибденом в количестве 1,2-1,7% повышает коррозионную стойкость, растворимость азота и тормозит образование карбонитридов по границам зерен и тем самым повышает ударную вязкость стали.Alloying with molybdenum in an amount of 1.2-1.7% increases the corrosion resistance, solubility of nitrogen and inhibits the formation of carbonitrides along grain boundaries and thereby increases the toughness of steel.
Дополнительное легирование барием позволяет изменить форму сульфидов на глобулярную и тем самым улучшает деформируемость слитков.Additional doping with barium allows you to change the shape of sulfides to globular and thereby improves the deformability of the ingots.
Легирование медью 1,5-2,0% позволяет исключить в микроструктуре стали дельта-феррит, а также повысить коррозионную стойкость и прочность при старении за счет выделения дисперсных частиц фазы, богатой медью.Alloying with copper 1.5-2.0% eliminates delta ferrite in the microstructure of steel, and also increases the corrosion resistance and strength during aging due to the release of dispersed particles of a phase rich in copper.
Наличие церия 0,005-0,030% и кальция 0,005-0,030% уменьшает содержание примесей на границах зерен, тем самым меняя кинетику старения по границам зерен и уменьшая степень охрупчивания.The presence of cerium 0.005-0.030% and calcium 0.005-0.030% reduces the content of impurities at the grain boundaries, thereby changing the kinetics of aging along the grain boundaries and reducing the degree of embrittlement.
Легирование лантаном и иттрием способствует раскислению стали и измельчению зерна.Alloying with lanthanum and yttrium contributes to the deoxidation of steel and grinding of grain.
Подобранное соотношение компонентов позволяет получить стабильную структуру стали с заданным соотношением мартенсита и аустенита.The selected ratio of components allows to obtain a stable steel structure with a given ratio of martensite and austenite.
Выплавка стали производилась в открытой индукционной печи. Составы стали опытных плавок приведены в таблице 1.Steel was smelted in an open induction furnace. The compositions of the steel experimental swimming trunks are shown in table 1.
Предлагаемая сталь после горячей пластической деформации (температура окончания деформации должна быть ниже температуры начала собирательной рекристаллизации) с последующим охлаждением в воде, в сочетании с обработкой холодом и последующим отпуском при 400°C, обладает мартенситно-аустенитной мелкозернистой (15-20 мкм) структурой, с заданным количеством мартенсита (75-85%) и аустенита (25-15%), не содержащей δ-феррита и σ-фазы, что позволяет обеспечить высокий уровень механических и коррозионных свойств стали и изделия, выполненного из нее. Техническим результатом является повышение прочности (σB=1800-1850 МПа; σ0,2=1650-1700 МПа) при сохранении, удовлетворительной для практического применения, пластичности (δ=10-12%; Ψ=40-50%), что обеспечивает повышение эксплуатационной надежности и увеличение срока службы конструкций из этой стали при их эксплуатации. Результаты механических испытаний металла приведены в таблице 2.The proposed steel after hot plastic deformation (the temperature at the end of deformation should be lower than the temperature of the onset of collective recrystallization), followed by cooling in water, combined with cold treatment and subsequent tempering at 400 ° C, has a martensitic-austenitic fine-grained (15-20 μm) structure, with a given amount of martensite (75-85%) and austenite (25-15%) that does not contain δ-ferrite and σ-phase, which allows to ensure a high level of mechanical and corrosion properties of steel and the product made from it. The technical result is an increase in strength (σ B = 1800-1850 MPa; σ 0.2 = 1650-1700 MPa) while maintaining ductility that is satisfactory for practical use (δ = 10-12%; Ψ = 40-50%), which provides increased operational reliability and increased service life of structures made of this steel during their operation. The results of mechanical testing of the metal are shown in table 2.
Claims (4)
Kм=Cr+Mo+1,5Ni+30(C+N)+0,7(Mn+Si)=30÷33,
Kф=Cr+Mo+2Si-{1,5Ni+30(C+N)+0,7Mn}=2,5÷6,2,
где Kм - эквивалент мартенситообразования, а Kф - эквивалент ферритообразования.3. High-strength corrosion-resistant steel of the transition class according to claim 1, characterized in that the ratio of austenitic and ferrite-forming elements that determine the phase composition in steel is determined by the following equalities:
K m = Cr + Mo + 1.5Ni + 30 (C + N) +0.7 (Mn + Si) = 30 ÷ 33,
K f = Cr + Mo + 2Si- {1.5Ni + 30 (C + N) + 0.7Mn} = 2.5 ÷ 6.2,
where K m is the equivalent of martensite formation, and K f is the equivalent of ferrite formation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015112516/02A RU2576773C1 (en) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | High-corrosion-resistant steels of the transition class |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015112516/02A RU2576773C1 (en) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | High-corrosion-resistant steels of the transition class |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2576773C1 true RU2576773C1 (en) | 2016-03-10 |
Family
ID=55654125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015112516/02A RU2576773C1 (en) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | High-corrosion-resistant steels of the transition class |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2576773C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2635643C1 (en) * | 2017-03-13 | 2017-11-14 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Steel |
RU2724766C1 (en) * | 2019-05-23 | 2020-06-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | High-strength corrosion-resistant steel |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050158201A1 (en) * | 2002-03-25 | 2005-07-21 | Yong-Soo Park | High-grade duplex stainless steel with much suppressed formation of intermetallic phases and having an excellent corrosion resistance, embrittlement resistance castability and hot workability |
RU2270268C1 (en) * | 2005-02-01 | 2006-02-20 | Закрытое акционерное общество "Ижевский опытно-механический завод" | Corrosion-resistant steel and the product made out of it |
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 |
EP1715073A1 (en) * | 2004-01-29 | 2006-10-25 | JFE Steel Corporation | Austenitic-ferritic stainless steel |
RU76647U1 (en) * | 2007-09-25 | 2008-09-27 | Закрытое акционерное общество "Ижевский опытно-механический завод" | SHAFT (OPTIONS) |
-
2015
- 2015-04-07 RU RU2015112516/02A patent/RU2576773C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050158201A1 (en) * | 2002-03-25 | 2005-07-21 | Yong-Soo Park | High-grade duplex stainless steel with much suppressed formation of intermetallic phases and having an excellent corrosion resistance, embrittlement resistance castability and hot workability |
EP1715073A1 (en) * | 2004-01-29 | 2006-10-25 | JFE Steel Corporation | Austenitic-ferritic stainless steel |
EP2562285A1 (en) * | 2004-01-29 | 2013-02-27 | JFE Steel Corporation | Austenitic-ferritic stainless steel |
RU2270268C1 (en) * | 2005-02-01 | 2006-02-20 | Закрытое акционерное общество "Ижевский опытно-механический завод" | Corrosion-resistant steel and the product made out of it |
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 |
RU76647U1 (en) * | 2007-09-25 | 2008-09-27 | Закрытое акционерное общество "Ижевский опытно-механический завод" | SHAFT (OPTIONS) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2635643C1 (en) * | 2017-03-13 | 2017-11-14 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Steel |
RU2724766C1 (en) * | 2019-05-23 | 2020-06-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | High-strength corrosion-resistant steel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2009310835B2 (en) | High strength stainless steel piping having outstanding resistance to sulphide stress cracking and resistance to high temperature carbon dioxide corrosion | |
KR102274408B1 (en) | Stainless steel strip for flapper valves | |
CA2785318A1 (en) | Austenite steel material having superior ductility | |
CN104878316A (en) | High-strength high-toughness high-nitrogen austenitic stainless steel | |
RU2447185C1 (en) | High-strength nonmagnetic rustproof casting steel and method of its thermal treatment | |
KR101903181B1 (en) | Duplex stainless steel with improved corrosion resistance and formability and method of manufacturing the same | |
EP3031942A1 (en) | Stainless steel strip for flapper valves | |
RU2576773C1 (en) | High-corrosion-resistant steels of the transition class | |
EP3126537B1 (en) | Dual-phase stainless steel | |
KR20150074697A (en) | Low-nickel containing stainless steels | |
RU2635205C2 (en) | Method for thermal processing of oil pipe sortament made of corrosion-resistant steel | |
KR102197316B1 (en) | Duplex stainless steel for highly corrosive environment and method of manufacturing the same | |
RU2584315C1 (en) | Structural cryogenic austenite high-strength corrosion-resistant, including bioactive media, welded steel and method of processing | |
RU2594572C1 (en) | Martensite steel for cryogenic equipment | |
US20190010573A1 (en) | Lean duplex stainless steel having improved corrosion resistance and machinability, and manufacturing method therefor | |
CN103602915B (en) | High carbon and chromium duplex stainless steel | |
RU2806682C1 (en) | High strength corrosion resistant nitrogen containing martensitic-austenitic-ferritic steel | |
KR100441051B1 (en) | Martensitic Stainless Steel having high-strength and excellent erosion resistance | |
RU2687619C1 (en) | High-strength corrosion-resistant steel | |
RU2204622C2 (en) | Corrosion-resistant austenitic trip-steel for cold plastic deformation and article produced from such steel | |
RU2704703C1 (en) | High-strength dispersion-hardening nitrogen-containing corrosion-resistant austenitic steel | |
RU2600467C1 (en) | High-strength beryllium-containing steel | |
RU2367710C1 (en) | High-strength non-magnetic corrosion-proof steel | |
RU2454478C1 (en) | High-strength non-magnetic corrosion-resistant steel | |
RU2365666C1 (en) | Rail steel |