RU2693990C1 - Steel, article from steel and method of its production - Google Patents
Steel, article from steel and method of its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2693990C1 RU2693990C1 RU2005102263K RU2005102263K RU2693990C1 RU 2693990 C1 RU2693990 C1 RU 2693990C1 RU 2005102263 K RU2005102263 K RU 2005102263K RU 2005102263 K RU2005102263 K RU 2005102263K RU 2693990 C1 RU2693990 C1 RU 2693990C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- product
- blanks
- heat treatment
- tungsten
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
-
- 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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
-
- 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
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам изготовления изделий из стали, изделиям из стали, а также собственно нержавеющей стали мартенситно-аустенитного класса, которая предназначена для изготовления высоконагруженных деталей, работающих на кручение и изгиб под динамической нагрузкой и в агрессивных кислых средах с высоким содержанием солей щелочных и щелочноземельных металлов, солей азотной и серной кислот, ионов хлора, сероводорода.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to methods for manufacturing steel products, steel products, as well as the martensitic-austenitic class stainless steel itself, which is intended for the manufacture of high-loaded parts working in torsion and bending under dynamic load and in aggressive acidic environments with high content of salts of alkali and alkaline earth metals, salts of nitric and sulfuric acids, chlorine ions, hydrogen sulfide.
Известна сталь следующего состава, маc. %:Known steel of the following composition, wt. %:
углерод - 0,01-0,07,carbon - 0.01-0.07,
кремний - 0,4-0,8,silicon - 0.4-0.8,
марганец - 0,4-0,8,manganese - 0.4-0.8,
хром - 15,0-17,0,chromium - 15.0-17.0,
никель - 2,5-4,5,Nickel - 2.5-4.5,
медь - 1,6-3,0,copper - 1.6-3.0,
ниобий - 0,15-0,35,niobium - 0.15-0.35,
железо - остальное, (см. RU №2215815 С1,10.11.2003 г.)iron - the rest (see RU №2215815 S1.10.11.2003)
Из уровня техники также известно изделие, выполненное из высокопрочной коррозионно-стойкой стали аустенитно-мартенситного класса, упрочняемой азотом, предназначенной для изготовления высоконагруженных деталей машин, в частности самолетов, работающих при температуре от минус 70°С до 300°С в любых климатических условиях, (см. например, RU 2214474 С2, 20.10.2003, 7 С 22 С 38/48).The prior art is also known product made of high-strength corrosion-resistant steel austenitic-martensitic class, strengthened with nitrogen, intended for the manufacture of high-loaded machine parts, in particular aircraft operating at temperatures from minus 70 ° C to 300 ° C in any climatic conditions, (see, for example, RU 2214474 C2, 10/20/2003, 7 C 22 C 38/48).
Недостаток известных сталей, а также изделий из них состоит в недостаточной пластичности, нестабильности структуры стали в агрессивных кислых средах, в результате чего со временем при эксплуатации механические свойства изделия из стали могут ухудшаться.The lack of known steels, as well as products made from them, consists in insufficient plasticity, instability of the steel structure in aggressive acidic environments, as a result of which the mechanical properties of a steel product may deteriorate with time during operation.
Задачей, решаемой изобретением, является создание стали, а также изделия из нее, обладающего повышенной пластичностью, оптимальной коррозионной стойкостью, в первую очередь, в сероводородных средах, с одновременным повышением стабильности механических свойств стали во время эксплуатации.The problem solved by the invention is the creation of steel, as well as products from it, with high ductility, optimal corrosion resistance, primarily in hydrogen sulfide environments, while simultaneously increasing the stability of the mechanical properties of steel during operation.
Указанная задача в части стали решается тем, что сталь, согласно изобретения, содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, железо, азот, молибден, вольфрам, бор и, по крайней мере, один из группы: алюминий, титан, ниобий, ванадий в количестве, мас.%:This problem in part of the steel is solved by the fact that the steel according to the invention contains carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, iron, nitrogen, molybdenum, tungsten, boron, and at least one of the group: aluminum, titanium, niobium, vanadium in an amount, wt.%:
при условии, что содержание ее компонентов удовлетворяет следующим соотношениям (Мо+3⋅W)≤(k1-Cr⋅a1), где k1=15,9, a1=0,87, а также Ni=k2-a2⋅(Cr+Мо+W), где k2=16,25±1,5, a2=0,7±0,1.provided that the content of its components satisfies the following relations (Mo + 3⋅W) ≤ (k 1 -Cr⋅a 1 ), where k 1 = 15.9, a 1 = 0.87, and also Ni = k 2 - a 2 ⋅ (Cr + Mo + W), where k 2 = 16.25 ± 1.5, a 2 = 0.7 ± 0.1.
Сталь может дополнительно содержать медь (0,05÷5,0) мас.%.The steel may additionally contain copper (0.05 ÷ 5.0) wt.%.
Сталь может содержать, по крайней мере, один из следующих дополнительных компонентов: кальций, церий, барий, редкоземельные металлы, цирконий, иттрий, магний, мышьяк, тантал, селен.Steel may contain at least one of the following additional components: calcium, cerium, barium, rare earth metals, zirconium, yttrium, magnesium, arsenic, tantalum, selenium.
Каждый дополнительный компонент может содержать в количестве (0,001÷0,1)мас.%.Each additional component may contain in the amount of (0.001 ÷ 0.1) wt.%.
Сталь может дополнительно содержать лантан в количестве (0,005÷0,02) мас.%.The steel may additionally contain lanthanum in the amount of (0.005 ÷ 0.02) wt.%.
Сталь может дополнительно содержать кобальт в количестве не более 1,0 мас.%.Steel may additionally contain cobalt in an amount of not more than 1.0 wt.%.
Указанная задача в части способа изготовления изделия из стали решается тем, что согласно изобретению, изделие получают из вышеописанной стали, причем сталь разливают в слитки или непрерывно-литые заготовки, после чего осуществляют прокат с получением заготовок, преимущественно, цилиндрической формы, которые подвергают термообработке в следующих режимах: нагрев и выдержка изделий при температуре (300÷650)°С в течение 1÷17 часов с последующим охлаждением на воздухе или в среде с повышенной охлаждающей способностью, например, воде или масле.This task in terms of the method of manufacturing products from steel is solved by the fact that according to the invention, the product is obtained from the above-described steel, and the steel is poured into ingots or continuously cast billets, and then rolled to produce billets, mostly cylindrical in shape, which is subjected to heat treatment in the following modes: heating and holding the products at a temperature of (300 ÷ 650) ° C for 1 ÷ 17 hours, followed by cooling in air or in an environment with high cooling capacity, for example, water or oil.
Сталь могут выплавлять в дуговой электропечи.Steel can be smelted in electric arc furnaces.
Сталь перед разливкой могут подвергать вакуумированию в ковше.Steel before casting may be subjected to vacuum in the ladle.
Сталь могут разливать в слитки массой 0,7-2,5 т или непрерывно-литые заготовки квадратного или круглого сечения со стороной квадрата или диаметром от 80 до 220 мм.Steel can be cast into ingots weighing 0.7-2.5 tons or continuously cast billets of square or round cross-section with a side of a square or with a diameter of 80 to 220 mm.
Прокат могут осуществлять в два этапа: на первом этапе на блюминге с получением заготовок преимущественно квадратного сечения, а затем на мелкосортном стане - на заготовки преимущественно цилиндрической формы.Rolling can be carried out in two stages: at the first stage on the blooming with obtaining blanks of predominantly square section, and then on a small section mill - on blanks of predominantly cylindrical shape.
Сторона заготовок квадратного сечения может составлять от 80 до 120 мм.The side of square billets can be from 80 to 120 mm.
Диаметр заготовок цилиндрической формы может составлять преимущественно от 12 мм до 45 мм.The diameter of the cylindrical billets can be preferably from 12 mm to 45 mm.
После получения заготовок, преимущественно, цилиндрической формы, перед термообработкой заготовки могут разрезаться на мерные прутки, затем может производиться высадка головки в холодном или горячем состоянии с последующей предварительной термообработкой, причем после нанесения резьбы методом накатки или нарезки получают изделие в виде болта или винта.After receiving blanks, mostly cylindrical, before heat treatment, the blanks can be cut into measuring rods, then the head can be transported in a cold or hot state with subsequent preliminary heat treatment, and after applying the thread using the knurling or cutting method, a product is made in the form of a bolt or screw.
Или после получения заготовок, преимущественно, цилиндрической формы, перед термообработкой заготовки могут разрезаться на мерные прутки с предварительной термообработкой с последующим нанесением резьбы методом накатки или нарезки с получением изделия в виде шпильки.Or, after receiving blanks, mainly cylindrical, before heat treatment, the blanks can be cut into measuring rods with preliminary heat treatment followed by threading by knurling or cutting to produce a product in the form of a pin.
Предварительная термообработка может осуществляться в режиме: нагрев до (900-1150)°С, выдержка 1-100 минут, охлаждение на воздухе или в среде с повышенной охлаждающей способностью, например, вода или масло.Preliminary heat treatment can be carried out in the mode: heating to (900-1150) ° С, holding 1-100 minutes, cooling in air or in an environment with high cooling capacity, for example, water or oil.
Могут производить повторную термообработку с режимами нагрев и выдержка изделий при температуре (300-650)°С в течение 2-15 часов с последующим охлаждением на воздухе или в среде с повышенной охлаждающей способностью, например, воде или масле.They can perform repeated heat treatment with the modes of heating and holding products at a temperature of (300-650) ° C for 2-15 hours, followed by cooling in air or in an environment with high cooling capacity, for example, water or oil.
Указанная задача в части изделия из стали решается за счет того, что изделие, согласно изобретению, выполнено из вышеописанной стали.This task in part of the steel product is solved due to the fact that the product according to the invention is made of the above-described steel.
Изделие может быть изготовлено преимущественно в виде прутка цилиндрической формы диаметром от 12 до 45 мм.The product can be made mainly in the form of a cylindrical rod with a diameter of 12 to 45 mm.
Изделие может быть изготовлено в виде вала, например, погружного насоса или газосепаратора длиной до 8,5 метров.The product can be made in the form of a shaft, for example, a submersible pump or gas separator with a length of up to 8.5 meters.
Шероховатость его поверхности Ra может быть не более 2,5 мкм на базовой длине 0,8 мм.The roughness of its surface R a can be no more than 2.5 microns at a base length of 0.8 mm.
Изделие может иметь предел текучести не менее 90 кгс/мм2.The product may have a yield strength of at least 90 kgf / mm 2 .
Изделие может иметь отклонение прямолинейности не более 0,2 мм на один погонный метр изделия.The product may have a straightness deviation of no more than 0.2 mm per linear meter of the product.
Твердость изделия может составлять 444÷285 НВ при диаметре отпечатка 2,9÷3,6 мм.The hardness of the product can be 444 ÷ 285 HB with a print diameter of 2.9 ÷ 3.6 mm.
Изделие может быть выполнено в виде крепежного элемента, например, болта, винта или шпильки размером от М5 до М20.The product can be made in the form of a fastener, for example, a bolt, screw or stud from M5 to M20.
Техническим результатом является сталь, способ изготовления изделия из стали, а также само изделие из стали обладающее повышенной пластичностью, оптимальной коррозионной стойкостью и прочностью в агрессивных, в первую очередь, в сероводородных средах, с одновременным повышением стабильности механических свойств стали во время эксплуатации за счет оптимально подобранного соотношения компонентов стали, а также режимов термообработки.The technical result is steel, a method of manufacturing a product from steel, as well as a steel product itself with enhanced ductility, optimal corrosion resistance and strength in aggressive, primarily in hydrogen sulfide environments, while simultaneously increasing the stability of the mechanical properties of the steel during operation due to optimal selected ratio of steel components, as well as heat treatment regimes.
Так, молибден и вольфрам вводятся в сталь в указанных пределах с целью повышения коррозионной стойкости, особенно к питинговой коррозии. В этом смысле влияние молибдена и вольфрама эквивалентно. При содержании суммы молибден +3* вольфрама менее 0,05% влияние этих элементов на коррозийную стойкость не проявляется. Повышение содержания молибдена +3* вольфрама более 4,5% к дальнейшему повышению коррозийной стойкости стали не приведут. Вольфрам имеет значительно больший атомный вес (183.85) по сравнению с молибденом (45.44). В пункте 6 примечаний к табл.1 ГОСТ 4543-71 предусмотрена возможность замены элементов из расчета три весовых части вольфрама на одну весовую часть молибдена.So, molybdenum and tungsten are introduced into the steel within the specified limits in order to increase the corrosion resistance, especially to pitting corrosion. In this sense, the effect of molybdenum and tungsten is equivalent. When the content of the amount of molybdenum + 3 * tungsten is less than 0.05%, the influence of these elements on the corrosion resistance does not manifest itself. Increasing the content of molybdenum + 3 * tungsten by more than 4.5% will not lead to a further increase in the corrosion resistance of the steel. Tungsten has a significantly greater atomic weight (183.85) compared with molybdenum (45.44). Clause 6 of the notes to Table 1 of GOST 4543-71 provides for the possibility of replacing elements at the rate of three weight parts of tungsten per weight part of molybdenum.
Вольфрам, вследствие большего размера атома, вносит большее искажение в кристаллическую решетку железа по сравнению с молибденом. Это позволяет повысить прочностные свойства стали и с этой точки зрения применение вольфрама предпочтительней.Tungsten, due to the larger size of the atom, introduces a greater distortion in the crystal lattice of iron compared to molybdenum. This allows you to increase the strength properties of steel and from this point of view, the use of tungsten is preferable.
С другой стороны вольфрам и молибден дорогостоящие элементы, а так как при легировании стали вольфрама требуется в три раза больше чем молибдена, то применение вольфрама для легирования может привести к значительному удорожанию стали.On the other hand, tungsten and molybdenum are expensive elements, and since doping tungsten steel requires three times more than molybdenum, the use of tungsten for doping can lead to a significant increase in the cost of steel.
Алюминий, титан, ниобий, ванадий участвуют в дисперсионном упрочнении стали при ее термообработке за счет выделения интерметаллидов типа Ni3Me. Так как действие этих элементов считается эквивалентным, поэтому при легировании стали может применятся один из группы элементов или одновременно все элементы.Aluminum, titanium, niobium, vanadium participate in the dispersion hardening of steel during its heat treatment due to the release of intermetallic compounds such as Ni 3 Me. Since the action of these elements is considered equivalent, therefore, when doping steel, one of a group of elements or all elements at the same time can be applied.
При содержании этих элементов менее 0,02% дополнительное упрочнение стали за счет дисперсионного твердения отсутствует.When the content of these elements is less than 0.02%, there is no additional hardening of the steel due to precipitation hardening.
При увеличении содержания этих элементов прочностные характеристики стали возрастают, но при этом снижается пластичность и ударная вязкость стали.With an increase in the content of these elements, the strength characteristics of the steel increase, but at the same time the ductility and toughness of steel decrease.
При содержании этих элементов более 5% пластичность стали и ударная вязкость становятся низкими, что может приводить к поломкам готовых изделий в процессе эксплуатации.When the content of these elements is more than 5%, the ductility of steel and the toughness become low, which can lead to breakdowns of finished products during operation.
Молибден, вольфрам и хром относятся к ферритообразующим элементам. При одновременном легировании стали Мо, W, Сr на верхнем пределе их содержания сталь может перейти в феррито-аустенитный класс, вместо мартенситно-аустенитного класса.Molybdenum, tungsten and chromium are ferrite-forming elements. With simultaneous alloying of steel Mo, W, Cr at the upper limit of their content, steel can go into a ferrite-austenitic class, instead of a martensitic-austenitic class.
Соотношение (Mo+3W)≤(k1-Cr/a1) ограничивает верхний предел содержания Мо и W в зависимости от количества введенного хрома. Этим исключается переход стали в ферритно-аустенитный класс.The ratio (Mo + 3W) ≤ (k 1 -Cr / a 1 ) limits the upper limit of the content of Mo and W depending on the amount of chromium introduced. This eliminates the transition of steel in the austenitic-ferritic class.
Вторая формула Ni=k2-a2(Cr+Mo+W) устанавливает связь между аустенитнообразующим элементом Ni и ферритообразующими элементами Сr, Мо, W. Выполнение условий формулы также обеспечивает получение стали мартенситно-аустенитного класса.The second formula Ni = k 2 -a 2 (Cr + Mo + W) establishes the connection between the austenitic-forming element Ni and the ferrite-forming elements Cr, Mo, W. The fulfillment of the conditions of the formula also ensures the production of martensitic-austenitic steel.
Коэффициент k2 имеет интервал значений k2min=14,75 и k2max=17,75. Если значение никеля будет ниже вычисленного при k2min сталь приобретает мартенситную или мартенситно-ферритную структуру с пониженными пластическими свойствами.The coefficient k 2 has an interval of values k 2min = 14.75 and k 2max = 17.75. If the value of nickel is lower than the steel calculated at k 2min, the steel acquires martensitic or martensitic-ferritic structure with reduced plastic properties.
При содержании никеля более вычисленного при k2max сталь приобретает аустенино-мартенситную структуру с содержанием аустенита более 30%. В результате снижаются прочностные свойства стали.When the nickel content is more than calculated at k 2max, the steel acquires an austenin-martensitic structure with an austenite content of more than 30%. As a result, the strength properties of steel are reduced.
Таким образом, содержание никеля в стали зависит от количества ферритообразующих элементов и определяется по формуле Ni=k2-a2(Cr+Mo+W), где a2 - поправочный коэффициент.Thus, the nickel content in steel depends on the number of ferrite-forming elements and is determined by the formula N i = k 2 -a 2 (Cr + Mo + W), where a 2 is a correction factor.
Высокая прочность стали может быть обеспечена и при мартенситно-ферритной структуре стали, как, например, в стали по патенту RU 2215815. В этом случае при одном и том же содержании хрома (ферритообразующих элементов) требуется меньшее содержание никеля (аустенитнообразующих элементов).High strength of steel can be ensured with the martensitic-ferritic steel structure, as, for example, in steel according to patent RU 2215815. In this case, with the same content of chromium (ferrite-forming elements), less nickel content (austenitic elements) is required.
В тоже время, никель - высокопластичный, коррозионностойкий элемент. Увеличивая содержание никеля в стали мы придаем ей большую пластичность, которая может характеризоваться следующими параметрами: относительное удлинение, относительное сужение, ударная вязкость, стойкость стали к циклической усталости и т.д., а также улучшаем коррозионную стойкость, в первую очередь в сероводородных средах.At the same time, nickel is a highly plastic, corrosion-resistant element. Increasing the nickel content in steel, we give it greater ductility, which can be characterized by the following parameters: relative elongation, relative narrowing, impact strength, steel resistance to cyclic fatigue, etc., as well as improving corrosion resistance, primarily in hydrogen sulfide environments.
Равная же прочность обусловлена примерно равным содержанием мартенсита. В первом случае в качестве избыточной фазы содержится феррит, во втором -аустенит.Equal strength is due to approximately equal content of martensite. In the first case, ferrite is contained as an excess phase; in the second, austenite.
Углерод в стали может образовывать карбиды хрома, которые в случае содержания углерода более 0,07% значительно ухудшают пластичность стали и ударную вязкость. Необходимо стремиться к минимальному содержанию углерода. В тоже время, получение углерода менее 0,005% сопряжено с техническими трудностями и материальными затратами, обусловленными применением специальных способов выплавки стали и использованием особо чистых шихтовых материалов. В тоже время, снижение содержания углерода менее 0,005% к существенному улучшению пластических свойств стали не приведет.Carbon in steel can form chromium carbides, which in the case of a carbon content of more than 0.07%, significantly deteriorate the ductility of the steel and the toughness. It is necessary to strive for a minimum carbon content. At the same time, carbon production of less than 0.005% is associated with technical difficulties and material costs due to the use of special methods of steelmaking and the use of highly pure charge materials. At the same time, a reduction in the carbon content of less than 0.005% will not lead to a significant improvement in the plastic properties of the steel.
Кремний и марганец в нашем случае являются технологическими добавками, используемыми для раскисления стали. Их содержание в стали до 1.0 мас.% и до 1.8 мас.% соответственно не оказывают влияния на служебные свойства стали. Более высокое содержание может привезти к ухудшению пластических свойств.Silicon and manganese in our case are technological additives used to deoxidize steel. Their content in steel to 1.0 wt.% And to 1.8 wt.%, Respectively, do not affect the service properties of steel. Higher content may lead to deterioration of plastic properties.
При содержании хрома менее 12,5% резко ухудшается коррозионная стойкость стали. При содержании хрома более 17% в стали образуется дополнительная фаза - феррит. В результате снижаются прочностные свойства стали, ухудшается пластичность.When the chromium content is less than 12.5%, the corrosion resistance of steel deteriorates sharply. When the chromium content is more than 17%, an additional phase is formed in the steel - ferrite. As a result, the strength properties of steel are reduced, and the ductility is deteriorated.
Азот в сталь вводится с целью дополнительного упрочнения стали, в первую очередь, за счет образования нитридов ниобия, титана, ванадия.Nitrogen is introduced into steel for the purpose of additional hardening of steel, primarily due to the formation of nitrides of niobium, titanium, and vanadium.
Мелкодисперсные частицы нитридов металлов равномерно располагаются по объему зерна, дополнительно упрочняя сталь. При содержании азота менее 0.005% дополнительное упрочнение за счет образования нитридов металлов будет незначительно. При содержании азота более 0,15% наряду со значительным упрочнением стали, будет наблюдаться снижение пластических свойств.Fine particles of metal nitrides are evenly distributed throughout the grain volume, additionally reinforced steel. When the nitrogen content is less than 0.005%, additional hardening due to the formation of metal nitrides will be negligible. When the nitrogen content is more than 0.15%, along with significant hardening of steel, a decrease in plastic properties will be observed.
Введение бора в сталь приводит к улучшению пластических свойств, в первую очередь, ударной вязкости. Выделение боридов металлов по границам зерна препятствует выделению вредных элементов серы, фосфора по границам зерен.The introduction of boron in steel leads to an improvement of plastic properties, first of all, toughness. The selection of borides of metals at the grain boundaries prevents the release of harmful elements of sulfur, phosphorus at the grain boundaries.
Легирование бором менее 0,0001 не обеспечит заметного улучшения пластических свойств. В тоже время, при легировании бором в количестве более 0,01, в результате образования избыточного количества боридов металлов, начинается снижение пластических свойств.Doping with boron less than 0.0001 will not provide a noticeable improvement in plastic properties. At the same time, when doping with boron in an amount of more than 0.01, as a result of the formation of an excessive amount of metal borides, a decrease in plastic properties begins.
Требуемый уровень механических свойств изделия из стали обеспечивается указанными режимами термообработки.The required level of mechanical properties of steel products is ensured by the specified heat treatment modes.
Свойства дисперсионно-твердеющей стали определяются количеством и дисперсностью выделившихся интерметаллидных частиц. При температуре менее 300°С процессы протекают медленно. Недостаточно снимаются исходные напряжения мартенсита. В результате сталь не приобретает требуемой прочности, а из-за неотпущенного мартенсита в дальнейшем при эксплуатации изделий возможны их поломки.The properties of the dispersion-hardening steel are determined by the amount and dispersion of the precipitated intermetallic particles. At a temperature of less than 300 ° C, the processes proceed slowly. The initial stresses of martensite are not sufficiently removed. As a result, the steel does not acquire the required strength, and because of the unheated martensite in the future during the operation of the products, their breakage is possible.
При температуре близкой, но превышающей 300°С из-за медленного протекания процессов требуются значительные выдержки до 17 часов, чтобы получить заметные упрочнения.At temperatures close to, but exceeding 300 ° C, due to the slow course of the processes, considerable exposures up to 17 hours are required in order to obtain noticeable hardening.
С ростом температуры интенсивность образования интерметаллидных частиц возрастает, сталь приобретает большую прочность. Максимальная прочность стали достигает при 450-500°С. При более высоких температурах интерметаллиды выделяются более крупных размеров. При этом достигаемая прочность стали снижается, и минимальная необходимая прочность стали достигается при температуре, не превышающей 650°С.With increasing temperature, the intensity of the formation of intermetallic particles increases, the steel becomes more durable. The maximum strength of steel reaches at 450-500 ° С. At higher temperatures, the intermetallic compounds stand out in larger sizes. At the same time, the achievable strength of steel is reduced, and the minimum required strength of steel is achieved at a temperature not exceeding 650 ° C.
При выдержке менее 1 часа количество интерметаллидных частиц будет недостаточным для заметного упрочнения стали при любых температурах.With a shutter speed of less than 1 hour, the amount of intermetallic particles will be insufficient for appreciable hardening of the steel at any temperatures.
При выдержке более 17 часов происходит рост выделившихся интерметаллидных частиц, в результате происходит снижение прочности стали.With a shutter speed of more than 17 hours, the growth of precipitated intermetallic particles occurs, resulting in a decrease in the strength of steel.
Таким образом, предлагаемая сталь, изделие из нее, а также способ изготовления изделия из стали обеспечивают повышенную пластичность при сохранении высокой прочности, их стабильность при эксплуатации, а также стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением при работе в агрессивных средах.Thus, the proposed steel, a product made from it, as well as a method of manufacturing a product from steel, provide enhanced ductility while maintaining high strength, their stability during operation, as well as resistance to stress corrosion cracking when working in corrosive environments.
Пример.Example.
Сталь выплавляли в основной дуговой электропечи. Разливка стали осуществлялась в слитки 1,15 т. Слитки прокатывались на блюминге на заготовки квадрат 100 мм. Заготовки прокатывались на мелкосортном стане на прутки диаметром 20 мм и длиной 5400 мм. Термообработка прутков заключалась в двойном отпуске по следующим режимам:Steel was smelted in the main electric arc furnace. Casting of steel was carried out into ingots of 1.15 tons. The ingots were rolled on a blooming on a billet square 100 mm. The billets were rolled on a small section mill to rods with a diameter of 20 mm and a length of 5400 mm. Heat treatment of rods was double tempering in the following modes:
- нагрев и выдержка прутков при температуре 600°С в течение 4 часов с последующим охлаждением на воздухе;- heating and holding the bars at a temperature of 600 ° C for 4 hours, followed by cooling in air;
- повторный нагрев и выдержка прутков при температуре 600°С в течение 4 часов с последующим охлаждением на воздухе.- re-heating and aging of the bars at a temperature of 600 ° C for 4 hours, followed by cooling in air.
На готовых прутках определялись механические свойства.Mechanical properties were determined on the finished bars.
Испытания механических свойств проводили по ГОСТ 1497-43, ударной вязкости по ГОСТ 9454-78.Testing of mechanical properties was carried out according to GOST 1497-43, impact strength according to GOST 9454-78.
Стойкость стали к коррозионному растрескиванию под напряжением в сероводородной среде проводили по методике стандарта NACE ТМ 0177-96 (США). Образец помещался в среду водного раствора сероводорода и к нему прикладывалось растягивающее усилие, которое создавало напряжение в металле равное 70% от предела текучести стали. Стойкость стали к коррозионному растрескиванию под напряжением в сероводородной среде определялось как время, прошедшее с начала испытаний до полного разрушения образца. Химический состав стали, выплавленной с различным содержанием компонентов, результаты испытаний механических свойств и коррозионных испытаний приведены в таблицах 1, 2.The resistance of steel to stress corrosion cracking in a hydrogen sulfide medium was carried out according to the procedure of the NACE TM 0177-96 standard (USA). The sample was placed in the medium of an aqueous solution of hydrogen sulfide and a tensile force was applied to it, which created a stress in the metal equal to 70% of the yield strength of the steel. The resistance of steel to stress corrosion cracking in hydrogen sulfide was determined as the time elapsed from the beginning of the test to the complete destruction of the sample. The chemical composition of steel produced with different content of components, the results of tests of mechanical properties and corrosion tests are given in Tables 1, 2.
Варианты 1, 2, 3 соответствуют изобретению. Вариант 1 - оптимальный. Варианты 4, 5 - не удовлетворяют данному изобретению, так как имеют содержание никеля за границами определенных по формуле. В результате вариант 4 имеет пониженные значения пластичности и коррозийной стойкости, т.к. сталь стала чисто мартенситной, а вариант 5 имеет пониженные прочностные свойства из-за избыточного содержания аустенита.Options 1, 2, 3 consistent with the invention. Option 1 is optimal. Options 4, 5 - do not satisfy this invention, as they have a nickel content beyond the boundaries determined by the formula. As a result, option 4 has lower values of ductility and corrosion resistance, since steel has become pure martensitic, and version 5 has reduced strength properties due to excessive austenite content.
Вариант 6 имеет содержание молибдена +3* вольфрама более определенного по формуле. Сталь имеет повышенное содержание феррита и остаточного аустенита и, как следствие, пониженные прочностные и пластические характеристики.Option 6 has a molybdenum content of + 3 * tungsten more defined by the formula. Steel has a high content of ferrite and residual austenite and, as a result, reduced strength and plastic characteristics.
Claims (29)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005102263/02A RU2270269C1 (en) | 2005-02-01 | 2005-02-01 | Steel, product made out of the steel and the method of its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2693990C1 true RU2693990C1 (en) | 2019-07-08 |
Family
ID=36051035
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005102263/02A RU2270269C1 (en) | 2005-02-01 | 2005-02-01 | Steel, product made out of the steel and the method of its manufacture |
RU2005102263K RU2693990C1 (en) | 2005-02-01 | 2005-02-01 | Steel, article from steel and method of its production |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005102263/02A RU2270269C1 (en) | 2005-02-01 | 2005-02-01 | Steel, product made out of the steel and the method of its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (2) | RU2270269C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2806682C1 (en) * | 2023-03-03 | 2023-11-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | High strength corrosion resistant nitrogen containing martensitic-austenitic-ferritic steel |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101120764B1 (en) | 2006-05-09 | 2012-03-22 | 닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션 | Stainless steel excellent in corrosion resistance |
EP1867748A1 (en) * | 2006-06-16 | 2007-12-19 | Industeel Creusot | Duplex stainless steel |
JP5395805B2 (en) | 2007-11-29 | 2014-01-22 | エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド | Austenitic Lean Stainless Steel |
US8337749B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-12-25 | Ati Properties, Inc. | Lean austenitic stainless steel |
US8337748B2 (en) * | 2007-12-20 | 2012-12-25 | Ati Properties, Inc. | Lean austenitic stainless steel containing stabilizing elements |
CA2706478C (en) | 2007-12-20 | 2016-08-16 | Ati Properties, Inc. | Corrosion resistant lean austenitic stainless steel |
RU2447185C1 (en) * | 2010-10-18 | 2012-04-10 | Владимир Дмитриевич Горбач | High-strength nonmagnetic rustproof casting steel and method of its thermal treatment |
RU2445393C1 (en) * | 2011-04-18 | 2012-03-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Steel |
RU2445396C1 (en) * | 2011-04-18 | 2012-03-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Structural steel |
RU2458179C1 (en) * | 2011-07-22 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Hot-resistant steel |
RU2562719C1 (en) * | 2014-04-29 | 2015-09-10 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Roll stock with round cross section for producing of high-strength fasteners |
RU2576773C1 (en) * | 2015-04-07 | 2016-03-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | High-corrosion-resistant steels of the transition class |
EP3112492A1 (en) * | 2015-06-29 | 2017-01-04 | Vallourec Oil And Gas France | Corrosion resistant steel, method for producing said steel and its use thereof |
RU2615936C1 (en) * | 2016-06-16 | 2017-04-11 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Steel |
RU2627533C1 (en) * | 2016-06-16 | 2017-08-08 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Corrosion-resistant steel |
RU2677038C1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-01-15 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Round rolled products from structural alloyed steels manufacturing method for the fasteners cold die forging |
RU2677037C1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-01-15 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") | Round rolled products from alloyed steels manufacturing method for the fasteners production by the cold deformation |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU306184A1 (en) * | 1969-09-22 | 1971-06-11 | MARTENSITE AND OLD STEEL | |
EP1001044A2 (en) * | 1997-07-16 | 2000-05-17 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Heat-resisting cast steel |
EP1091006A1 (en) * | 1999-10-04 | 2001-04-11 | Hitachi Metals, Ltd. | Strain-induced type martensitic steel having high hardness and high fatigue strength |
RU2214474C2 (en) * | 2001-11-27 | 2003-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | High-strength corrosion-resistant steel and article made from such steel |
RU2215815C1 (en) * | 2002-11-18 | 2003-11-10 | Закрытое акционерное общество "Ижевский опытно-механический завод" | Corrosion-resistant steel |
-
2005
- 2005-02-01 RU RU2005102263/02A patent/RU2270269C1/en active IP Right Grant
- 2005-02-01 RU RU2005102263K patent/RU2693990C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU306184A1 (en) * | 1969-09-22 | 1971-06-11 | MARTENSITE AND OLD STEEL | |
EP1001044A2 (en) * | 1997-07-16 | 2000-05-17 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Heat-resisting cast steel |
EP1091006A1 (en) * | 1999-10-04 | 2001-04-11 | Hitachi Metals, Ltd. | Strain-induced type martensitic steel having high hardness and high fatigue strength |
RU2214474C2 (en) * | 2001-11-27 | 2003-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | High-strength corrosion-resistant steel and article made from such steel |
RU2215815C1 (en) * | 2002-11-18 | 2003-11-10 | Закрытое акционерное общество "Ижевский опытно-механический завод" | Corrosion-resistant steel |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2806682C1 (en) * | 2023-03-03 | 2023-11-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | High strength corrosion resistant nitrogen containing martensitic-austenitic-ferritic steel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2270269C1 (en) | 2006-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2693990C1 (en) | Steel, article from steel and method of its production | |
RU2441089C1 (en) | ANTIRUST ALLOY BASED ON Fe-Cr-Ni, ARTICLE THEREFROM AND METHOD OF PRODUCING SAID ARTICLE | |
RU2270268C1 (en) | Corrosion-resistant steel and the product made out of it | |
US10351926B2 (en) | High toughness and high tensile strength thick steel plate with excellent material homogeneity and production method for same | |
EP3524705B1 (en) | Ni-cr-fe alloy | |
RU2733612C2 (en) | Steel, product made from such steel, and method of its production | |
EP2226406A1 (en) | Stainless austenitic low Ni alloy | |
US20180066344A1 (en) | Wire rod for use in bolts that has excellent acid pickling properties and resistance to delayed fracture after quenching and tempering, and bolt | |
JP6384626B2 (en) | Induction hardening steel | |
EP3202937A1 (en) | Steel for bolts, and bolt | |
US20190127832A1 (en) | Austenitic Stainless Steel | |
RU2690059C1 (en) | Steel material and steel pipe for oil wells | |
US20210062314A1 (en) | Austenitic heat resistant alloy | |
WO2016158343A1 (en) | Steel wire for use in bolts that has excellent cold headability and resistance to delayed fracture after quenching and tempering, and bolt | |
RU2383649C2 (en) | Precipitation hardening steel (versions) and item out of steel (versions) | |
WO2018146783A1 (en) | Austenitic heat-resistant alloy and method for producing same | |
RU108037U1 (en) | PRODUCT FROM CORROSION-RESISTANT ALLOY BASED ON Fe-Cr-Ni | |
WO2023132339A1 (en) | Fe-Cr-Ni ALLOY MATERIAL | |
RU45998U1 (en) | PRODUCT FROM STEEL | |
WO2014157146A1 (en) | Austenitic stainless steel sheet and method for manufacturing high-strength steel material using same | |
JP7333327B2 (en) | new duplex stainless steel | |
JP2022157621A (en) | Bolt and manufacturing method of bolt | |
US11274354B2 (en) | Steel material, crankshaft, and automobile component | |
KR20170121267A (en) | Hot rolled bar stock, manufacturing method of parts and hot rolled bar stock | |
RU76647U1 (en) | SHAFT (OPTIONS) |