RU2652934C1 - Конструкционная деформируемая аустенитная немагнитная теплостойкая криогенная сталь с высокой удельной прочностью и способ ее обработки - Google Patents
Конструкционная деформируемая аустенитная немагнитная теплостойкая криогенная сталь с высокой удельной прочностью и способ ее обработки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652934C1 RU2652934C1 RU2016146523A RU2016146523A RU2652934C1 RU 2652934 C1 RU2652934 C1 RU 2652934C1 RU 2016146523 A RU2016146523 A RU 2016146523A RU 2016146523 A RU2016146523 A RU 2016146523A RU 2652934 C1 RU2652934 C1 RU 2652934C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- temperature
- ingot
- magnetic heat
- content
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 67
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 5
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 5
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 12
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- -1 aluminum nitrides Chemical class 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 5
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 4
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению конструкционных деформируемых аустенитных немагнитных теплостойких криогенных сталей, предназначенных для различных отраслей промышленности, в том числе для изготовления легких узлов и конструкций в транспортном машиностроении, в криогенной технике и для работы в условиях Арктики. Сталь содержит, мас.%: С: 1,3-1,5; Мn: 22-25; Ni: 4-6; Аl: 4-6; В: 0,003-0,010; Si: 0,3-0,5; Сr≤0,1; Сu≤0,05; N≤0,0020; Н≤0,0002; S≤0,0020; Р≤0,010; Sn, Pb, Bi и As не более 0,005 каждого; Fe – остальное. Сталь имеет стабильную аустенитную структуру в области температур от минус 100 до плюс 100°С и высокие прочность и пластичность. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к металлургии конструкционных сталей, содержащих в качестве основы железо с заданным соотношением легирующих и примесных элементов, предназначено для различных отраслей промышленности, в том числе для изготовления легких узлов и конструкций в транспортном машиностроении, в криогенной технике и для работы в условиях Арктики.
Известна штампуемая сталь с низкой удельной массой и превосходной механической обрабатываемостью (RU 2484174 C1, опубл. 10.06.2013, Бюл. №16). Известная сталь содержит углерод, хром, марганец, кремний, алюминий, фосфор, серу, азот, железо и примеси при следующем соотношении, мас. %: С от 0,05 до 0,50%, Si от 0,01 до 1,50%, Mn от 3,0 до 7,0%, Р от 0,001 до 0,050%, S от 0,020 до 0,200%, Al от 3,0 до 6.0%, Cr от 0,01 до 1,00%, N от 0,0040 до 0,0200%, Fe и неизбежные примеси - остальное. Дополнительно сталь может содержать один или более из следующих элементов, мас. %: V от 0,05 до 0,30%, Nb от 0,05 до 0,30% и Ti от 0,005 до 0,050%. Сталь обладает высокой прочностью, более низкой удельной массой по сравнению с обычной штампуемой сталью и повышенной механической обрабатываемостью.
Недостатки этой стали заключаются в следующем.
Сталь имеет слишком широкий интервал содержания легирующих элементов, поэтому при температурах горячей штамповки будет иметь различные микроструктуру и штампуемость. Данная сталь при высоких содержаниях серы и фосфора не может показывать достаточно высоких прочности и пластичности, хотя и при ожидаемой хорошей обрабатываемости, а при минимальных в рекомендуемом интервале содержаниях этих элементов нельзя ожидать хорошей обрабатываемости. При всех рекомендуемых содержаниях азота нитриды алюминия будут образовываться в жидком состоянии при температурах выплавки стали. При содержаниях азота, близких к максимальным (0,0200%), количество нитридов алюминия будет слишком большим, что неизбежно повлияет отрицательно на свойства стали, если учесть возможное присутствие в стали Ti. Nb и V и образование карбонитридов и нитридов этих элементов, то можно ожидать при высоких их и азота концентрациях образование горячих трещин при деформации.
Прототипом предложенного изобретения является высокопрочная дуплекс/триплекс сталь для легких конструкций и ее применение (US 2007125454 (А1) опубл. 07.06.2007).
Изобретение относится к стали для легкого строительства, имеющей многофазную структуру. В случае дуплекс стали структура состоит из феррита (альфа) и аустенита (гамма) кристаллов. В случае триплекс стали структура состоит из феррита, аустенита и мартенсита (эпсилон) и/или (каппа) фазы. Сталь имеет низкую плотность <7 г/см3 благодаря высокому содержанию легких элементов Al, Mg, Ti, Si, Be, С. Сталь по патенту US 2007125454 (А1) имеет следующий состав, %: углерод 0,5-2, алюминий 8-12, кремний 3-6, сумма Al+Si>12, марганец 18-35, титан не больше 3, бор не больше 0,05. По крайней мере один из элементов Mg, Ga, Be не менее 0,3% в каждом случае и в сумме до 3%. Содержание ниобия и ванадия до 0,5%, азота до 0,3%.
Известная сталь может разливаться на установках непрерывной разливки при отливке тонких слябов или при отливке тонкого штрипса, может использоваться как литейная сталь, пригодна для горячей и холодной прокатки, глубокой вытяжки и формования растяжением. Горячая деформация производится при температурах выше температур рекристаллизации. После холодной прокатки требуется рекристаллизационный отжиг. В холоднокатаном и рекристаллизованном состоянии сталь имеет мелкозернистую равноосную микроструктуру, планарную изотропию и прочность при растяжении около 900 МПа, а максимальное удлинение 70%.
Недостатки этой стали заключаются в следующем.
Данная сталь имеет слишком широкий интервал содержаний основных структурообразующих элементов Mn, Al, и С. Поэтому при значительном числе комбинаций содержаний данных элементов химического состава, определяемых изобретением, не могут быть получены заявленные структуры α+γ или α+γ+ε(κ) и соответственно ожидаемые свойства стали. Так, например, при содержании 25% Mn, 10% А1 и заявленных содержаниях С при температуре ниже 500°C наряду с α и γ фазами могут выделяться карбиды марганца Mn5C2, Mn7C3, карбонитриды Ti, Nb и V в зависимости от режима охлаждения или термообработки после горячей деформации, которые в данном изобретении не регламентируются.
Сталь по патенту US 2007125454 (А1) содержит такие редкие и дорогостоящие элементы, как галлий и бериллий, при их содержаниях более 0,3% каждого, с учетом содержаний бора до 0,05%, ниобия до 0,5%, ванадия до 0,5% и титана до 3% сталь для промышленного производства неэкономична.
Данная сталь нетехнологична, так как обеспечение требуемых уровня и соотношения концентраций большого числа химически активных элементов Ti, Nb, Mg, Ga, Be, В и V технически сложно и при промышленном производстве трудно реализуемо, неизбежны непопадания в анализ по этим элементам и выпады свойств готового металла.
Недостатком способа термодеформационной обработки по патенту US 2007125454 (А1) является неполнота информации о температурах гомогенизации перед горячей прокаткой и температурном режиме охлаждения или термообработки после горячей деформации, что не позволяет без дополнительных исследований получить заявленную микроструктуру.
В предлагаемом изобретении достигается технический результат, заключающийся в получении конструкционной деформируемой аустенитной немагнитной теплостойкой криогенной стали с высокой удельной прочностью и в способе ее обработки, пригодной для различных отраслей промышленности, в том числе для изготовления легких узлов и конструкций в транспортном машиностроении, в криогенной технике и для работы в условиях Арктики при следующих ее характеристиках:
- сталь имеет стабильную аустенитную структуру в области температур от минус 100 до плюс 100°C и высокие прочность и пластичность. При комнатной температуре достигаются предел прочности при растяжении σв=700-1000 МПа и предел текучести σ0,2,=500-700 МПа.;
- после старения данной стали формируется триплекс структура γ + α + карбиды и достигаются следующие свойства: σв=900-1600 МПа, σ0,2=700-1000 МПа.
- данная сталь обладает технологичностью, так как имеет простой химсостав без большого числа химически активных микролегирующих элементов;
- данная сталь обладает экономичностью, так как в своем составе не имеет дорогостоящих элементов за исключением небольших содержаний никеля и бора.
Указанный технический результат в первом объекте изобретения достигается следующим образом.
Слиток из конструкционной деформируемой аустенитной немагнитной теплостойкой криогенной стали, содержащей углерод, марганец, алюминий, кремний, железо и примеси, в качестве которых она содержит азот, водород, серу, фосфор, хром, медь, олово, свинец, висмут и мышьяк, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит никель и бор при следующем соотношении компонентов, мас. %:
С 1,3-1,5 Mn 22-25
Ni 4-6
Al 4-6
В 0,003-0,010
Si 0,3-0,5
Cr≤0,1
Cu≤0.05
N≤0,0020
H≤0,0002
S≤0,0020
P≤0,010
Sn, Pb, Bi и As не более 0,005 каждого
Fe – остальное,
при этом содержание бора, обеспечивающее оптимальное количество боридов в марганец-никель-алюминиевой стали, выбирается из соотношения В=0,007-0,010% при содержании Mn=22-23% и В=0,003-0,006% при содержании Mn=24-25%.
Указанный технический результат во втором объекте изобретения достигается следующим образом.
Способ термодеформационной обработки слитка по п. 1, заключающийся в том, что осуществляют нагрев слитка до 1000-1150°C, выдержку при этих температурах в течение 3 часов, и его деформацию (прокатку, ковку, прессование) в этом интервале температур с суммарной степенью деформации 40-90% с получением заготовки, охлаждение заготовки на воздухе, зачистку, нагрев до температуры 1100-1000°C, горячую прокатку полученной заготовки в диапазоне температур 1100-1000°C с суммарной степенью обжатия 45-70% и заключительную горячую прокатку при температуре 1100-1000°C с суммарным обжатием более 30% и при обжатии более 15% в последнем проходе, после чего осуществляют ускоренное охлаждение проката до комнатной температуры со скоростью 20-100°C/с с обеспечением предела прочности при растяжении σВ=700-1000 МПа и предел текучести σ0,2=500-700 МПа».
Преимуществами предложенной в изобретении стали является то, что содержание основных структурообразующих элементов С, Mn, Al, Ni находится в узких пределах, благодаря чему для всех возможных при этом комбинаций химсостава равновесная структура стали ниже температуры солидуса и до 950°C состоит из γ-фазы, что гарантированно обеспечивает ее гомогенизацию при 1000-1150°C и получение при последующей термодеформационной обработке требуемой структуры, состоящей из пластичной γ фазы после закалки от температур гомогенизации и структуры с упрочняющими фазами γ + α + карбиды после старения при 500-550°C. Предлагаемая сталь отличается также высокой экономичностью, так как имеет небольшие содержания дорогостоящих элементов Ni и В, а также высокой технологичностью, так как сталь имеет простой химсостав без химически активных микролегирующих элементов.
Предлагаемая сталь отличается высокой чистотой по примесям, что уменьшает их ликвацию по границам зерен и способствует получению более однородной структуры.
Содержание углерода в пределах 1,3-1,5% способствует получению в стали аустенитной структуры, обеспечивает необходимое упрочнение стали в процессе термической обработки. При большем содержании углерода в стали уменьшается пластичность и коррозионная стойкость, возможно также выделение карбидов железа и марганца при температурах горячей деформации. При меньшем содержании углерода уменьшается прочность, при кристаллизации образуется δ-феррит, который не трансформируется при гомогенизации и остается в конечной структуре.
Марганец, никель и углерод в заданных пределах при содержании алюминия 4-6% масс. при всех возможных комбинациях содержаний этих элементов в области составов, определяемой изобретением, обеспечивают однофазную γ структуру стали ниже температуры солидуса и до 950°C, что гарантированно обеспечивает ее гомогенизацию при 1000-1150°C и получение при последующей термодеформационной обработке стали требуемой микроструктуры.
При содержании легирующих элементов Mn и Ni ниже заявляемого предела при кристаллизации образуется δ-феррит, который не трансформируется при гомогенизации и остается в конечной структуре. При большем содержании марганца вследствие уменьшения теплопроводности стали при затвердевании образуется грубая дендритная структура, не устраняющаяся при гомогенизации. Кроме того повышенное содержание марганца затрудняет процесс выплавки стали. Повышенное содержание Ni нежелательно, так как повышает себестоимость стали.
Алюминий в указанных пределах обеспечивает необходимую степень уменьшения плотности стали. При большем содержании алюминия не получается аустенитная структура при температурах гомогенизации 1000-1150°C. При меньшем содержании алюминия не обеспечивается требуемая степень уменьшения плотности стали.
Кремний в указанных пределах способствует более полному удалению неметаллических включений, а также способствует уменьшению плотности стали. При большем содержании кремния увеличивается вероятность появления α - фазы в области температур 1000-1100°C.
Присутствие в стали бора в количестве В=0,003-0,010% стабилизирует размер зерна за счет выделения боридов Mn2B и допускает нагрев металла для гомогенизации до более высокой температуры, что обеспечивает получение однородной аустенитной структуры при температурах 1000-1150°C. Меньшее содержание бора неэффективно, при большем содержании бора образуется слишком много избыточных фаз, что приводит к уменьшению пластичности стали и появлению горячих трещин. При заявленном отношении содержаний марганца и бора количество выделяющихся при кристаллизации стали боридов Mn2B оптимально для получения заданных свойств стали, так как при этих соотношениях бориды выделяются в основном в жидком металле в конце кристаллизации после образования около 80% твердой фазы, то есть концентрируются преимущественно в центре слитка и в междендритных пространствах, препятствуя росту зерна при рекристаллизации.
Присутствие примесей усложняет получение заданной структуры и свойств. Поэтому данная сталь должна выплавляться по технологии чистой стали. Требуемый по изобретению предел содержаний вредных примесей, % масс.: Р≤0,010, S≤0,0020, Sn≤0,005, Pb≤0,005, As≤0,005, Bi≤0,005, Cr≤0,1; Cu≤0.05; N≤0,0020; H≤0,0002 в стали обеспечивает наибольший при заданном составе уровень свойств. При большем содержании примесей проявляется их отрицательное влияние на структуру и свойства стали и процессы структурообразования. Существенно меньшее содержание примесей в настоящее время технологически трудно реализуемо. Особенно важно для марганец-никель-алюминиевой стали, чтобы содержание азота и серы, обеспечивающее минимальное количество нитридов и сульфидов было не более 0.0020% каждого.
При способе термообработки по изобретению сталь получает после гомогенизации чисто аустенитную структуру, а после старения γ + α + карбиды требуемую многофазную структуру.
При несоблюдении режимов нагрева при гомогенизации и термообработке после гомогенизации получение заявленной по изобретению структуры и соответствующих свойств невозможно.
Пример реализации выплавки и обработки стали
В опытном порядке сталь заявленного состава была выплавлена в вакуумной индукционной печи вместимостью 50 кг по жидкому металлу. Использовали чистые шихтовые материалы: железо 008ЖР, электролитический марганец, электролитический никель, гранулированный чистый алюминий, графит. После легирования и перемешивания расплава с целью его усреднения отливали слиток. Полученный слиток после зачистки нагревали до температуры 1100°C и проводили гомогенизацию при этой температуре, затем охлаждение - на воздухе до температуры 700°C, далее - в воде. Температура нагрева под ковку составила 1100°C, ковку проводили при температуре 1100-1000°C с промежуточным подогревом до толщины 35 мм. Горячую прокатку металла проводили при 1100-1050°C на стане 300 от толщины 35 мм до 10, 6 и 4 мм за несколько проходов. Степень деформации в каждом проходе 30%, между проходами проводили промежуточный подогрев металла, после конца прокатки окончательное охлаждение проката проводили со скоростью 100°C/с водой. Испытание стали на одноосное статическое растяжение по ГОСТ 1497 в горячекатаном состоянии проводили на пропорциональных плоских образцах, изготовленных из пластин толщиной 4 мм. Химический состав полученной стали представлен в таблице 1.
Механические свойства полученного металла представлены в таблице 2.
Для старения пробы нагревали до 540°C, выдерживали при этой температуре 2 часа и затем охлаждали на воздухе до комнатной температуры. После старения получили требуемые структуру γ + α + карбиды и свойства: σB=1400 МПа, σ0,2=760 МПа.
Claims (3)
1. Слиток из конструкционной деформируемой аустенитной немагнитной теплостойкой криогенной стали, содержащей углерод, марганец, алюминий, кремний, железо и примеси, в качестве которых она содержит азот, водород, серу, фосфор, хром, медь, олово, свинец, висмут и мышьяк, отличающийся тем, что сталь дополнительно содержит никель и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. Способ термодеформационной обработки слитка по п. 1, заключающийся в том, что осуществляют нагрев слитка до 1000-1150°C, выдержку при этих температурах в течение 3 часов и его деформацию в этом интервале температур с суммарной степенью деформации 40-90% с получением заготовки, охлаждение заготовки на воздухе, зачистку, нагрев до температуры 1000-1100°C, горячую прокатку полученной заготовки в диапазоне температур 1100-1000°C с суммарной степенью обжатия 45-70% и заключительную горячую прокатку при температуре 1100-1000°C с суммарным обжатием более 30% и при обжатии более 15% в последнем проходе, после чего осуществляют ускоренное охлаждение проката до комнатной температуры со скоростью 20-100°C/с с обеспечением предела прочности при растяжении σВ=700-1000 МПа и предела текучести σ0,2=500-700 МПа.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016146523A RU2652934C1 (ru) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | Конструкционная деформируемая аустенитная немагнитная теплостойкая криогенная сталь с высокой удельной прочностью и способ ее обработки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016146523A RU2652934C1 (ru) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | Конструкционная деформируемая аустенитная немагнитная теплостойкая криогенная сталь с высокой удельной прочностью и способ ее обработки |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2652934C1 true RU2652934C1 (ru) | 2018-05-03 |
Family
ID=62105617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016146523A RU2652934C1 (ru) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | Конструкционная деформируемая аустенитная немагнитная теплостойкая криогенная сталь с высокой удельной прочностью и способ ее обработки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2652934C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2074900C1 (ru) * | 1991-12-30 | 1997-03-10 | Поханг Айрон энд Стил Ко., Лтд. | Способ обработки стали (варианты) |
| US20070125454A1 (en) * | 2001-09-28 | 2007-06-07 | Konrad Eipper | High-strength duplex/triplex steel for lightweight construction and use thereof |
| RU2417265C2 (ru) * | 2006-07-11 | 2011-04-27 | Арселормитталь Франс | Способ производства листа железо-углеродно-марганцевой аустенитной стали с превосходной стойкостью к замедленному трещинообразованию и изготовленный таким способом лист |
| US20130081740A1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | National Chiao Tung University | Composition design and processing methods of high strength, high ductility, and high corrosion resistance FeMnAlC alloys |
-
2016
- 2016-11-28 RU RU2016146523A patent/RU2652934C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2074900C1 (ru) * | 1991-12-30 | 1997-03-10 | Поханг Айрон энд Стил Ко., Лтд. | Способ обработки стали (варианты) |
| US20070125454A1 (en) * | 2001-09-28 | 2007-06-07 | Konrad Eipper | High-strength duplex/triplex steel for lightweight construction and use thereof |
| RU2417265C2 (ru) * | 2006-07-11 | 2011-04-27 | Арселормитталь Франс | Способ производства листа железо-углеродно-марганцевой аустенитной стали с превосходной стойкостью к замедленному трещинообразованию и изготовленный таким способом лист |
| US20130081740A1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | National Chiao Tung University | Composition design and processing methods of high strength, high ductility, and high corrosion resistance FeMnAlC alloys |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6058439B2 (ja) | 冷間加工性と加工後の表面硬さに優れる熱延鋼板 | |
| JP5750547B2 (ja) | 降伏強さが７００ＭＰａ級の高強度高靭性鋼板及びその製造方法 | |
| CN113088826A (zh) | 一种微合金化高强韧低密度钢及其制备方法 | |
| CN110423950B (zh) | 一种Fe-Mn-Al-C系中锰低温钢及其制备方法 | |
| KR20080034951A (ko) | 두께 100 ｍｍ 이상의 오스테나이트계 스테인레스 압연강판 및 그 제조 방법 | |
| JP4324226B1 (ja) | 降伏応力と伸びと伸びフランジ性に優れた高強度冷延鋼板 | |
| JP6284813B2 (ja) | 強冷間加工性と加工後の硬さに優れる熱延鋼板 | |
| JP4396851B2 (ja) | 冷間加工後の塑性変形能に優れた高張力鋼およびその製造方法 | |
| WO2022145061A1 (ja) | 鋼材 | |
| CN110088305B (zh) | 双相不锈钢制品的用途 | |
| JP6058508B2 (ja) | 冷間加工性と加工後の表面性状および硬さに優れる熱延鋼板 | |
| CN114040990B (zh) | 具有改善的强度的奥氏体不锈钢和用于制造其的方法 | |
| RU2584315C1 (ru) | Конструкционная криогенная аустенитная высокопрочная коррозионно-стойкая, в том числе в биоактивных средах, свариваемая сталь и способ ее обработки | |
| RU2652934C1 (ru) | Конструкционная деформируемая аустенитная немагнитная теплостойкая криогенная сталь с высокой удельной прочностью и способ ее обработки | |
| CN108138295B (zh) | 新型奥氏体不锈合金 | |
| US11136656B2 (en) | High manganese 3rd generation advanced high strength steels | |
| RU2652935C1 (ru) | Конструкционная литейная и деформируемая микролегированная азотом аустенитная теплостойкая криогенная сталь с высокой удельной прочностью и способ ее обработки | |
| CN110475897B (zh) | 高强度低温奥氏体耐腐蚀可焊建筑钢及其生产方法 | |
| RU2629420C1 (ru) | Способ производства высокопрочного проката повышенной хладостойкости | |
| US6761780B2 (en) | Method of manufacturing a high Mn non-magnetic steel sheet for cryogenic temperature use | |
| RU2625512C2 (ru) | Конструкционная литейная аустенитная стареющая сталь с высокой удельной прочностью и способ ее обработки | |
| JP2019163534A (ja) | 耐食性と比強度に優れた軽量鉄鋼およびその製造方法 | |
| RU2686706C1 (ru) | Мартенситностареющая высокопрочная сталь 01Н18К9М5Т | |
| KR102684370B1 (ko) | 후강판 및 그의 제조 방법 | |
| US20220275489A1 (en) | Steel and method of producing same |