RU2696792C1 - Corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel - Google Patents

Corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel Download PDF

Info

Publication number
RU2696792C1
RU2696792C1 RU2019115897A RU2019115897A RU2696792C1 RU 2696792 C1 RU2696792 C1 RU 2696792C1 RU 2019115897 A RU2019115897 A RU 2019115897A RU 2019115897 A RU2019115897 A RU 2019115897A RU 2696792 C1 RU2696792 C1 RU 2696792C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
nitrogen
corrosion
content
strength
Prior art date
Application number
RU2019115897A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Федорович Дегтярев
Владимир Николаевич Скоробогатых
Евгений Львович Муханов
Любовь Юрьевна Гордюк
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ"
Priority to RU2019115897A priority Critical patent/RU2696792C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2696792C1 publication Critical patent/RU2696792C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, namely to corrosion-resistant high-strength non-magnetic steels used in shipbuilding, chemical, gas-and-oil production, electrical engineering, geodetic, medical and other industries. Steel contains, wt%: carbon 0.03–0.08, silicon 0.1–0.6, manganese 14.0–16.0, chrome 15.0–17.0, nickel 4.5–5.5, molybdenum 0.35–0.5, copper 0.6–0.8, vanadium 0.6–0.8, nitrogen 0.25–0.4, calcium 0.005–0.01, cerium 0.005–0.01, aluminum 0.005–0.02, barium 0.005–0.01, boron 0.003–0.005, beryllium 0.03–0.05, iron and impurities – the rest.
EFFECT: higher strength, ductility and impact strength of steel, as well as loss of magnetic properties.
4 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к конструкционным сталям и предназначено для использования в судостроительной, химической, газонефтедобывающей, электротехнической, геодезии, медицинской и других областях промышленности.The invention relates to structural steels and is intended for use in shipbuilding, chemical, oil and gas, electrical, geodesy, medical and other industries.

Известна коррозионно-стойкая маломагнитная сталь марки 07Х21Г7АН5, содержащая 0,05-0,10 мас. % углерода, до 0,7 мас. % кремния, 0,15-0,25 мас. % азота, 20-22 мас. % хрома, 6-8 мас. % марганца, 5-6 мас. % никеля, 0,05-0,15 мас. % ниобия, железо и неизбежные примеси остальное.Known corrosion-resistant low-magnetic steel grade 07X21G7AN5, containing 0.05-0.10 wt. % carbon, up to 0.7 wt. % silicon, 0.15-0.25 wt. % nitrogen, 20-22 wt. % chromium, 6-8 wt. % manganese, 5-6 wt. % nickel, 0.05-0.15 wt. % niobium, iron and inevitable impurities rest.

(А.А. Бабаков, М.В. Приданцев. Коррозионно-стойкие стали и сплавы. М., Металлургия, 1971 г., с. 168, ЧМТУ 393-60, ЦНИИЧМ)(A. A. Babakov, M. V. Pridantsev. Corrosion-resistant steels and alloys. M., Metallurgy, 1971, p. 168, ChMTU 393-60, TsNIICHM)

Однако эта сталь обладает недостаточным уровнем прочностных свойств (σ0,2~400 МПа), наличием ферромагнитного дельта-феррита при содержании аустенитообразующих элементов на нижнем пределе марочного состава. Кроме того, эта сталь склонна к межкристаллитной коррозии.However, this steel has an insufficient level of strength properties (σ 0.2 ~ 400 MPa), the presence of ferromagnetic delta ferrite with the content of austenite-forming elements at the lower limit of the grade composition. In addition, this steel is prone to intergranular corrosion.

Наиболее близкой по составу компонентов является нержавеющая аустенитная сталь для криогенных температур, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, фосфор, серу, азот, железо и примеси при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,01-0,15; кремний 0,1-2,0; марганец 16,0-30,0; хром 12,0-20,0; никель 0,1-8,0; фосфор ≤ 0,03; сера ≤ 0,02; азот 0,1-0,35; железо и примеси остальное. Сталь также может содержать, ниобий 0,01-0,5 мас. %; ванадий 0,01-0,5 мас. %; титан 0,01-0,5 мас. %; медь, молибден и вольфрам в общем количестве 0,01-2,0 мас. %; а также, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы: титан, алюминия, кальций, церий и цирконий в общем количестве 0,001-0,1 мас. %.The closest in composition of the components is stainless austenitic steel for cryogenic temperatures, containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, phosphorus, sulfur, nitrogen, iron and impurities in the following ratio of components, wt. %: carbon 0.01-0.15; silicon 0.1-2.0; manganese 16.0-30.0; chrome 12.0-20.0; nickel 0.1-8.0; phosphorus ≤ 0.03; sulfur ≤ 0.02; nitrogen 0.1-0.35; iron and impurities rest. Steel may also contain niobium 0.01-0.5 wt. %; vanadium 0.01-0.5 wt. %; titanium 0.01-0.5 wt. %; copper, molybdenum and tungsten in a total amount of 0.01-2.0 wt. %; and also at least one element selected from the group: titanium, aluminum, calcium, cerium and zirconium in a total amount of 0.001-0.1 wt. %

(JPS62270721, С22С 38/58, опубликовано 25.11.1987)(JPS62270721, C22C 38/58, published 11/25/1987)

Недостатком известной стали является ограничение ее использования в виде листов, поскольку в поковках сложно получить высокие прочностные, пластические и коррозионные характеристики стали. Кроме того, при определенных соотношениях компонентов и условий термообработки возможны потеря немагнитности, а также появление хрупкого 8-феррита, что ведет к потере технологической пластичности и появлению мелких поверхностных трещин.A disadvantage of the known steel is the limitation of its use in the form of sheets, since it is difficult to obtain high strength, plastic and corrosion characteristics of steel in forgings. In addition, with certain ratios of components and heat treatment conditions, a loss of non-magnetism is possible, as well as the appearance of brittle 8-ferrite, which leads to a loss of technological plasticity and the appearance of small surface cracks.

Техническим результатом изобретения является прочности, пластичности и ударной вязкости стали, а также исключение потери магнитных свойств при всех заявленных соотношениях компонентов.The technical result of the invention is the strength, ductility and toughness of steel, as well as the exclusion of the loss of magnetic properties for all the claimed ratios of the components.

Технический результат достигается тем, что коррозионно-стойкая высокопрочная немагнитная сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, медь, ванадий, азот, кальций, церий, алюминий, барий, бор, бериллий и железо, при следующем соотношении компонентов (мас. %):The technical result is achieved by the fact that corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel contains carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, copper, vanadium, nitrogen, calcium, cerium, aluminum, barium, boron, beryllium and iron, in the following ratio of components ( wt.%):

УглеродCarbon 0,03-0,080.03-0.08 КремнийSilicon 0,1-0,60.1-0.6 МарганецManganese 14,0-16,014.0-16.0 ХромChromium 15,0-17,015.0-17.0 НикельNickel 4,5-5,54,5-5,5 МолибденMolybdenum 0,35-0,50.35-0.5 МедьCopper 0,6-0,80.6-0.8 ВанадийVanadium 0,6-0,80.6-0.8 АзотNitrogen 0,25-0,40.25-0.4 КальцийCalcium 0,005-0,010.005-0.01 ЦерийCerium 0,005-0,010.005-0.01 АлюминийAluminum 0,005-0,020.005-0.02 БарийBarium 0,005-0,010.005-0.01 БорBoron 0,003-0,0050.003-0.005 БериллийBeryllium 0,03-0,050.03-0.05

Железо и примеси - остальноеIron and impurities - the rest

Технический результат также достигается тем, что сталь дополнительно содержит 0,05-0,2 мас. % ниобия, 0,02-0,04 мас. %» циркония, 0,005-0,1 мас. % титана; в качестве примесей сталь дополнительно содержит, мас. %: серу 0,003-0,012, фосфор 0,002-0,025, свинец 0,0002-0,005, висмут 0,0002-0,005, олово 0,0002-0,005, мышьяк 0,0002-0,005, а между компонентами выполняются следующие соотношения: сумма (Cr+Mn+Mo+V)=30,00-33,50 мас. %.The technical result is also achieved by the fact that the steel additionally contains 0.05-0.2 wt. % niobium, 0.02-0.04 wt. % "Zirconium, 0.005-0.1 wt. % titanium; as impurities, the steel additionally contains, by weight. %: sulfur 0.003-0.012, phosphorus 0.002-0.025, lead 0.0002-0.005, bismuth 0.0002-0.005, tin 0.0002-0.005, arsenic 0.0002-0.005, and the following relations are satisfied between the components: the sum (Cr + Mn + Mo + V) = 30.00-33.50 wt. %

Содержание углерода в диапазоне 0,03-0,08 мас. % и азота 0,25-0,4 мас. % обеспечивает образование необходимого количества и дисперсности карбонитридных фаз, способствующих упрочнению стали в ходе термодеформационного воздействия. При большем содержании углерода и азота в стали увеличивается склонность к хрупкому разрушению в связи с повышенным количеством и размером частиц карбонитридной фазы и ее неравномерным распределением, в том числе как по границам зерен и блоков, так и по плоскостям скольжения, а также повышается склонность к межкристаллитной коррозии.The carbon content in the range of 0.03-0.08 wt. % and nitrogen 0.25-0.4 wt. % ensures the formation of the required amount and dispersion of carbonitride phases, which contribute to the hardening of steel during thermal deformation. With a higher carbon and nitrogen content in steel, the tendency to brittle fracture increases due to the increased number and size of particles of the carbonitride phase and its uneven distribution, including along grain and block boundaries, and along slip planes, and also increases the tendency to intergranular corrosion.

При указанном содержании углерода и азота образуются карбиды хрома типа Ме23С6 и нитриды хрома типа Cr2N, карбонитриды ниобия и ванадия типа Nb(C, N) и VN. Указанные карбонитридные фазы могут выделяться также на стадиях дополнительной термической обработки после закалки и последующих отпусков.At the indicated carbon and nitrogen contents, chromium carbides of the Me 23 C 6 type and chromium nitrides of the Cr 2 N type, niobium and vanadium carbonitrides of the Nb (C, N) and VN type are formed. These carbonitride phases can also be isolated at the stages of additional heat treatment after quenching and subsequent tempering.

Предлагаемая сталь имеет содержание хрома 15,0-17,0 мас. %, что является оптимальным для обеспечения высокого содержания азота и, как следствие, стабильности аустенита и высокой коррозионной стойкости.The proposed steel has a chromium content of 15.0-17.0 wt. %, which is optimal to ensure a high nitrogen content and, as a consequence, the stability of austenite and high corrosion resistance.

При содержании хрома ниже нижнего предела снижается растворимость азота в расплаве, что снижает прочность стали, а при содержании хрома выше верхнего предела возможно образование некоторого количества феррита и нарушение немагнитности стали. При этом уровень сдаточных механических свойств остается практически на прежнем уровне.When the chromium content is below the lower limit, the solubility of nitrogen in the melt decreases, which reduces the strength of steel, and when the chromium content is above the upper limit, the formation of a certain amount of ferrite and a violation of the non-magnetic nature of the steel are possible. At the same time, the level of acceptance mechanical properties remains almost at the same level.

Хром в указанных количествах необходим для обеспечения коррозионной стойкости, а также в сочетании с основными аустенитообразующими элементами - 4,5-5,5 мас. % Ni,14,0-16,0 мас. % Mn, для обеспечения стабильности аустенитной структуры без образования феррита и сигма-фазы. При данном составе по содержанию никеля и марганца и их взаимным соотношением достигается наибольшая стабильность аустенита и способность растворения в рассматриваемом объеме (0,25-0,40 мас. %) азота.Chromium in the indicated amounts is necessary to ensure corrosion resistance, and also in combination with the main austenitic-forming elements - 4.5-5.5 wt. % Ni, 14.0-16.0 wt. % Mn, to ensure the stability of the austenitic structure without the formation of ferrite and sigma phase. With this composition, the highest stability of austenite and the ability to dissolve in the considered volume (0.25-0.40 wt.%) Of nitrogen are achieved by the nickel and manganese content and their mutual ratio.

Наличие в стали 0,6-0,8 мас. % ванадия и 0,05-0,2 мас. % ниобия обеспечивает более мелкозернистую структуру и повышение прочности за счет образования мелкодисперсных карбонитридов ванадия и ниобия. При этом выполнение условия зависимости суммарного содержания ванадия и ниобия от содержания углерода необходимо для связывания в карбиды избыточного углерода и тем самым предотвращения межкристаллитной коррозии.The presence in the steel of 0.6-0.8 wt. % vanadium and 0.05-0.2 wt. % niobium provides a finer-grained structure and increased strength due to the formation of finely divided vanadium and niobium carbonitrides. In this case, the fulfillment of the condition for the dependence of the total vanadium and niobium content on the carbon content is necessary for bonding excess carbon into carbides and thereby preventing intergranular corrosion.

При суммарном содержании (Cr+Mn+Mo+V)=30,0-33,5 мас. % достигаются наиболее благоприятные условия при выплавке для усвоения азота в жидком состоянии. Избыточное суммарное содержание (Cr+Mn+Mo+V) более 33,5 мас. % экономически нецелесообразно.With a total content of (Cr + Mn + Mo + V) = 30.0-33.5 wt. % the most favorable conditions are achieved during smelting for the assimilation of nitrogen in the liquid state. The excess total content (Cr + Mn + Mo + V) of more than 33.5 wt. % economically impractical.

Алюминий в количестве 0,005-0,02 мас. % в сочетании с химически активными элементами кальцием (0,005-0,01 мас. %), барием (0,005-0,01 мас. %) и церием (0,005-0,01 мас. %) благоприятно изменяет форму неметаллических включений, снижает в стали содержание кислорода и серы, уменьшает количество сульфидных включений, очищает и упрочняет границы зерен и измельчает структуру стали, что приводит к повышению прочности, пластичности и ударной вязкости. Кальций, барий и церий благоприятно воздействуют и на характер нитридных включений, способствуют переходу пленочных включений нитридов алюминия в глобулярные комплексы оксисульфонитридных образований.Aluminum in an amount of 0.005-0.02 wt. % in combination with chemically active elements, calcium (0.005-0.01 wt.%), barium (0.005-0.01 wt.%) and cerium (0.005-0.01 wt.%) favorably changes the shape of non-metallic inclusions, reduces the content of oxygen and sulfur in steel, reduces the amount of sulfide inclusions, cleans and strengthens grain boundaries and grinds the steel structure, which leads to an increase in strength, ductility and toughness. Calcium, barium, and cerium also favorably affect the character of nitride inclusions and facilitate the transition of film inclusions of aluminum nitrides to globular complexes of oxysulfonitride formations.

При содержании алюминия ниже 0,005 мас. % его воздействие на свойства стали малоэффективно, а при содержании выше 0,02 мас. % вызывает избыточное обогащение границ зерен неметаллическими включениями, что отрицательно сказывается на свойствах стали. Кроме того при избыточном содержании алюминия резко снижается разливаемость стали.When the aluminum content is below 0.005 wt. % its effect on the properties of steel is ineffective, and when the content is above 0.02 wt. % causes excessive enrichment of grain boundaries with non-metallic inclusions, which negatively affects the properties of steel. In addition, with an excess aluminum content, the spillability of steel is sharply reduced.

Содержание кальция в количестве 0,005-0,01 мас. % затрудняет выделение избыточных фаз по границам зерен, чем сильно повышает стойкость стали к межкристаллитной коррозии и способствует повышению пластичности. Совместное введение в сталь кальция и бария значительно улучшает кинетику процесса взаимодействия кальция с примесями. Барий в большей степени глобуляризует включения, чем кальций, причем значительная часть включений приобретает округлую форму. Присадки бария способствуют (по сравнению с кальцием и церием) образованию более мелких глобулей. Модифицирование кальцием и барием измельчает сульфиды и приводит к перераспределению включений в дендритной структуре в результате увеличения сульфидных включений в осях.The calcium content in an amount of 0.005-0.01 wt. % makes it difficult to isolate excess phases along grain boundaries, which greatly increases the resistance of steel to intergranular corrosion and helps to increase ductility. The combined introduction of calcium and barium into steel significantly improves the kinetics of the interaction of calcium with impurities. Barium globularizes inclusions to a greater extent than calcium, with a significant part of the inclusions acquiring a rounded shape. Barium additives contribute (in comparison with calcium and cerium) to the formation of smaller globules. Modification by calcium and barium grinds sulfides and leads to a redistribution of inclusions in the dendritic structure as a result of an increase in sulfide inclusions in the axes.

Микролегирование стали с выбранным содержанием азота одновременно ниобием, ванадием, цирконием (0,02-0,04 мас. %), повышает прочность, пластичность и ударную вязкость термообработанной стали за счет измельчения действительного зерна, снижения содержания углерода в твердом растворе и повышения сил межатомных связей и величины сопротивления отрыву. После оптимальной термообработки сталей происходит их сильное упрочнение с сохранением высокой ударной вязкости за счет компенсирующего влияния измельчения зерна.Microalloying steel with a selected nitrogen content simultaneously niobium, vanadium, zirconium (0.02-0.04 wt.%), Increases the strength, ductility and toughness of heat-treated steel by grinding the actual grain, reducing the carbon content in the solid solution and increasing the forces of interatomic bonds and values of resistance to separation. After the optimal heat treatment of the steels, their hardening occurs, while maintaining high toughness due to the compensating effect of grain refinement.

Карбиды и нитриды ванадия, ниобия имеют близкие параметры кристаллической решетки и обладают неограниченной взаимной растворимостью и образуют карбонитриды. Растворение при нагреве и выделение карбонитридов ниобия происходит при более высокой температуре, чем образование соединений ванадия. Полное растворение карбонитридов ванадия заканчивается при 800-900°С, а карбонитридов ниобия при температуре.Vanadium and niobium carbides and nitrides have similar crystal lattice parameters and have unlimited mutual solubility and form carbonitrides. Dissolution upon heating and liberation of niobium carbonitrides occurs at a higher temperature than the formation of vanadium compounds. The complete dissolution of vanadium carbonitrides ends at 800-900 ° C, and niobium carbonitrides at a temperature.

Введение в сталь наряду с хромом молибдена в количестве 0,35-0,5 мас. % обеспечивает необходимый уровень коррозионной стойкости и растворимости азота.Introduction to steel along with chromium of molybdenum in the amount of 0.35-0.5 wt. % provides the necessary level of corrosion resistance and solubility of nitrogen.

Легирование медью (0,6-0,8 мас. %) позволяет повысить коррозионную стойкость стали и упрочнять сталь при старении, за счет наноразмерных выделений медь содержащей фазы. При содержании меди меньше чем 0,6 мас. % эффект упрочнения твердого раствора не наблюдается, а при содержании меди выше 0,8 мас. % может вызвать снижение деформированности при горячей деформации.Alloying with copper (0.6-0.8 wt.%) Allows to increase the corrosion resistance of steel and harden steel during aging, due to nanoscale precipitations of copper-containing phase. When the copper content is less than 0.6 wt. % the effect of hardening of the solid solution is not observed, and when the copper content is above 0.8 wt. % can cause a decrease in deformation during hot deformation.

Ниобий в заявленном количестве способствует связывания азота в прочные нитриды, поэтому его увеличение более 0,2 мас. % будет снижать содержание азота в стали и, как следствие, приведет к снижению прочности твердого раствора. Содержание ниобия в стали менее 0,05 мас. % не эффективно.Niobium in the claimed amount promotes the binding of nitrogen to durable nitrides, so its increase is more than 0.2 wt. % will reduce the nitrogen content in steel and, as a result, will lead to a decrease in the strength of the solid solution. The niobium content in the steel is less than 0.05 wt. % not effective.

Дополнительное микролегирования бором (0,003-0,005 мас. %) в сочетании с азотом способствует образованию нитридов бора. Бор сегрегирует по границам зерен, преимущественно бывшим аустенитным, что, подавляя зернограничное проскальзывание, повышает время до разрушения. Кроме того, бор повышает сопротивление коррозии под напряжением. Бор образует наночастицы нитрида бора в теле зерен и по дислокационным стенкам, что позволяет поднять температуру эксплуатации за счет эффекта стабилизации дислокационной структуры. Наночастицы бора увеличивают эффект воздействия наночастиц карбонитрида циркония и карбонитрида титана на прочность и пластичность стали.Additional microalloying with boron (0.003-0.005 wt.%) In combination with nitrogen promotes the formation of boron nitrides. Boron segregates along grain boundaries, mainly former austenitic, which, suppressing grain-boundary slippage, increases the time to failure. In addition, boron increases stress corrosion resistance. Boron forms boron nitride nanoparticles in the body of grains and along dislocation walls, which makes it possible to raise the operating temperature due to the effect of stabilization of the dislocation structure. Boron nanoparticles increase the effect of nanoparticles of zirconium carbonitride and titanium carbonitride on the strength and ductility of steel.

В заявляемой стали реализован механизм наноразмерного саморегулирования структуры в условиях длительной эксплуатации, заключающийся в закреплении дислокаций наноразмерными выделениями (размером не более 20-60 нм) нитрида бора, карбонитрида циркония и карбонитрида титана при его содержании 0,005-0,1 мас. %, обладающими высокой стабильностью как при воздействии низких, так и повышенных температур и высоких напряжений, что существенно повышает стабильность свойств заявленной стали.In the inventive steel, a mechanism of nanoscale self-regulation of the structure is realized under long-term operation, which consists in fixing dislocations with nanoscale precipitates (no more than 20-60 nm in size) of boron nitride, zirconium carbonitride and titanium carbonitride with its content of 0.005-0.1 wt. %, having high stability both when exposed to low and elevated temperatures and high stresses, which significantly increases the stability of the properties of the declared steel.

Дополнительное введение бериллия в количестве 0,03-0,05 мас. % защищает сталь от окисления, повышает коррозионную стойкость стали и улучшает качество поверхности.The additional introduction of beryllium in an amount of 0.03-0.05 wt. % protects steel from oxidation, increases the corrosion resistance of steel and improves surface quality.

Предлагаемая сталь отличается от известной ограничением содержания примесей серы 0,003-0,012 мас. % и фосфора 0,002-0,025 масс. % каждого, что способствует получению более высоких значений пластичности и ударной вязкости и экономически целесообразно. Такое содержание серы и фосфора надежно обеспечивается современными методами получения стали. При повышении содержания легкоплавких примесей серы и фосфора выше заявленных пределов резко увеличивается неоднородность структуры стали, что в свою очередь снижает прочность и пластичность стали. Кислород также неизбежно присутствует в составе стали, в основном в виде неметаллических включений. При его содержании свыше 0,003 мас. % в стали растет содержание неметаллических включений, что ухудшает свойства стали и вызывает их неоднородность.The proposed steel differs from the known restriction of sulfur impurities 0.003-0.012 wt. % and phosphorus 0.002-0.025 mass. % of each, which helps to obtain higher values of ductility and toughness and is economically feasible. This sulfur and phosphorus content is reliably provided by modern methods of steel production. With an increase in the content of fusible sulfur and phosphorus impurities above the stated limits, the heterogeneity of the steel structure sharply increases, which in turn reduces the strength and ductility of steel. Oxygen is also inevitably present in steel, mainly in the form of non-metallic inclusions. When its content is more than 0.003 wt. % in steel increases the content of non-metallic inclusions, which degrades the properties of steel and causes their heterogeneity.

Свинец, висмут, олово, сурьма и мышьяк являются примесями, которые негативно влияют на вязко-пластические свойства стали. Их суммарное содержание целесообразно ограничить диапазоном 0,0002-0,005 мас. %.Lead, bismuth, tin, antimony and arsenic are impurities that adversely affect the visco-plastic properties of steel. Their total content, it is advisable to limit the range of 0.0002-0.005 wt. %

В таблице 1 приведен химический состав предлагаемой стали 3-й плавки (1, 2, 3), а также состав известной стали (4).Table 1 shows the chemical composition of the proposed steel 3rd melting (1, 2, 3), as well as the composition of the known steel (4).

Выплавку проводили в 150-кг индукционной печи с разливкой металла на литые заготовки. Азот вводили в состав стали азотированными ферросплавами хрома и марганца. Бериллий вводили в расплав в виде сплава никеля с 2-мя % бериллия. Металл разливали в слитки диаметром 150 мм. После нагрева в печи до температуры 1150-1200°С слитки ковали на прутки для изготовления продольных образцов на растяжение и ударный изгиб. Образцы подвергали закалке от температуры 1050°С, выдержка 4,5 ч., охлаждение в воду и отпуску при 400°С, выдержка 8 ч.; при 550°С, выдержка 8 ч.; при 650°С, выдержка 8 ч.Smelting was carried out in a 150 kg induction furnace with metal casting on cast billets. Nitrogen was introduced into the composition of steel with nitrided ferroalloys of chromium and manganese. Beryllium was introduced into the melt in the form of an alloy of nickel with 2% beryllium. Metal was poured into ingots with a diameter of 150 mm. After heating in the furnace to a temperature of 1150-1200 ° C, the ingots were forged onto rods for the manufacture of longitudinal specimens for tensile and shock bending. The samples were quenched from a temperature of 1050 ° C, holding for 4.5 hours, cooling to water and tempering at 400 ° C, holding for 8 hours; at 550 ° C, holding for 8 hours; at 650 ° C, holding for 8 hours

В таблице 2 приведены механические свойства, полученные после термообработки по предложенным режимам.Table 2 shows the mechanical properties obtained after heat treatment according to the proposed modes.

Испытания на растяжение проводили на цилиндрических образцах пятикратной длины с диаметром расчетной части 6 мм в соответствии с ГОСТ 1497-84. Определение ударной вязкости при нормальной температуре производилось на образцах типа KCU по ГОСТ 9454-78.Tensile tests were carried out on cylindrical samples of five times the length with a diameter of the calculated part of 6 mm in accordance with GOST 1497-84. Determination of impact strength at normal temperature was carried out on samples of the KCU type according to GOST 9454-78.

Фазовый состав металла определяли на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3М.The phase composition of the metal was determined on a DRON-3M X-ray diffractometer.

Как видно из таблицы 2, предлагаемая сталь имеет значительное преимущество по уровню прочности, пластичности и ударной вязкости по сравнению с известной сталью. Предложенный состав стали позволил обеспечить в структуре стали более мелкое зерно, по сравнению с известной сталью, что обеспечивается выбранным соотношением элементов.As can be seen from table 2, the proposed steel has a significant advantage in terms of strength, ductility and toughness compared with known steel. The proposed composition of the steel made it possible to provide finer grain in the steel structure as compared to the known steel, which is ensured by the selected ratio of elements.

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

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (6)

1. Коррозионно-стойкая высокопрочная немагнитная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, медь, ванадий, азот, кальций, церий, алюминий, железо и примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит барий, бор и бериллий при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. Corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, copper, vanadium, nitrogen, calcium, cerium, aluminum, iron and impurities, characterized in that it additionally contains barium, boron and beryllium in the following ratio of components, wt.%: УглеродCarbon 0,03-0,080.03-0.08 КремнийSilicon 0,1-0,60.1-0.6 МарганецManganese 14,0-16,014.0-16.0 ХромChromium 15,0-17,015.0-17.0 НикельNickel 4,5-5,54,5-5,5 МолибденMolybdenum 0,35-0,50.35-0.5 МедьCopper 0,6-0,80.6-0.8 ВанадийVanadium 0,6-0,80.6-0.8 АзотNitrogen 0,25-0,40.25-0.4 КальцийCalcium 0,005-0,010.005-0.01 ЦерийCerium 0,005-0,010.005-0.01 АлюминийAluminum 0,005-0,020.005-0.02 БарийBarium 0,005-0,010.005-0.01 БорBoron 0,003-0,0050.003-0.005 БериллийBeryllium 0,03-0,050.03-0.05
Железо и примеси - остальноеIron and impurities - the rest 2. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 0,05-0,2 мас.% ниобия, 0,02-0,04 мас.% циркония и 0,005-0,1 мас.% титана.2. Steel under item 1, characterized in that it additionally contains 0.05-0.2 wt.% Niobium, 0.02-0.04 wt.% Zirconium and 0.005-0.1 wt.% Titanium. 3. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве примесей она содержит, мас.%: серу 0,003-0,012, фосфор 0,002-0,025, свинец 0,0002-0,005, висмут 0,0002-0,005, олово 0,0002-0,005 и мышьяк 0,0002-0,005.3. Steel under item 1, characterized in that it contains, as impurities, wt.%: Sulfur 0.003-0.012, phosphorus 0.002-0.025, lead 0.0002-0.005, bismuth 0.0002-0.005, tin 0.0002 -0.005 and arsenic 0.0002-0.005. 4. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что между компонентами выполняется следующее соотношение: (Cr+Mn+Mo+V)=30,00-33,50 мас.%.4. Steel under item 1, characterized in that between the components the following ratio is satisfied: (Cr + Mn + Mo + V) = 30.00-33.50 wt.%.
RU2019115897A 2019-05-23 2019-05-23 Corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel RU2696792C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115897A RU2696792C1 (en) 2019-05-23 2019-05-23 Corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115897A RU2696792C1 (en) 2019-05-23 2019-05-23 Corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2696792C1 true RU2696792C1 (en) 2019-08-06

Family

ID=67586809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019115897A RU2696792C1 (en) 2019-05-23 2019-05-23 Corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2696792C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2784363C1 (en) * 2021-09-16 2022-11-23 Публичное акционерное общество "Русполимет" Steel

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6110421A (en) * 1998-09-16 2000-08-29 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha High strength non-magnetic stainless steel and method for producing the same
RU2445397C1 (en) * 2010-06-23 2012-03-20 Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН) High-strength non-magnetic corrosion-resistant cast steel, and item made from it
RU2447185C1 (en) * 2010-10-18 2012-04-10 Владимир Дмитриевич Горбач High-strength nonmagnetic rustproof casting steel and method of its thermal treatment
EP2248919B1 (en) * 2009-04-27 2015-10-21 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha High corrosion-resistant, high-strength and non-magnetic stainless steel
US20160237536A1 (en) * 2011-12-20 2016-08-18 Ati Properties, Inc. High strength, corrosion resistant austenitic alloys
US9863016B2 (en) * 2012-09-27 2018-01-09 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation Super non-magnetic soft stainless steel wire material having excellent cold workability and corrosion resistance, method for manufacturing same, steel wire, steel wire coil, and method for manufacturing same
WO2018143837A1 (en) * 2017-01-31 2018-08-09 National University Of Science And Technology "Misis" High strength cryogenic austenitic corrosion resistant weldable construction steel and production method
RU2683173C1 (en) * 2018-05-31 2019-03-26 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" High-strength nonmagnetic corrosion-resistant steel

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6110421A (en) * 1998-09-16 2000-08-29 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha High strength non-magnetic stainless steel and method for producing the same
EP2248919B1 (en) * 2009-04-27 2015-10-21 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha High corrosion-resistant, high-strength and non-magnetic stainless steel
RU2445397C1 (en) * 2010-06-23 2012-03-20 Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН) High-strength non-magnetic corrosion-resistant cast steel, and item made from it
RU2447185C1 (en) * 2010-10-18 2012-04-10 Владимир Дмитриевич Горбач High-strength nonmagnetic rustproof casting steel and method of its thermal treatment
US20160237536A1 (en) * 2011-12-20 2016-08-18 Ati Properties, Inc. High strength, corrosion resistant austenitic alloys
US9863016B2 (en) * 2012-09-27 2018-01-09 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation Super non-magnetic soft stainless steel wire material having excellent cold workability and corrosion resistance, method for manufacturing same, steel wire, steel wire coil, and method for manufacturing same
WO2018143837A1 (en) * 2017-01-31 2018-08-09 National University Of Science And Technology "Misis" High strength cryogenic austenitic corrosion resistant weldable construction steel and production method
RU2683173C1 (en) * 2018-05-31 2019-03-26 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" High-strength nonmagnetic corrosion-resistant steel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2784363C1 (en) * 2021-09-16 2022-11-23 Публичное акционерное общество "Русполимет" Steel
RU2784363C9 (en) * 2021-09-16 2023-08-28 Публичное акционерное общество "Русполимет" Steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5072285B2 (en) Duplex stainless steel
RU2683173C1 (en) High-strength nonmagnetic corrosion-resistant steel
JP5862802B2 (en) Carburizing steel
WO2010032428A1 (en) High-strength steel plate and process for producing same
KR20190045314A (en) Surface hardened steel, method of manufacturing the same, and method of manufacturing gear parts
RU2447185C1 (en) High-strength nonmagnetic rustproof casting steel and method of its thermal treatment
JP5142601B2 (en) High hardness, non-magnetic free-cutting stainless steel
WO2007123164A1 (en) Piston ring material for internal combustion engine
CN109790602B (en) Steel
WO2017131077A1 (en) Spring steel
RU2696792C1 (en) Corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel
RU2445397C1 (en) High-strength non-magnetic corrosion-resistant cast steel, and item made from it
JP4657128B2 (en) High strength structural steel with excellent hydrogen embrittlement resistance and toughness and its manufacturing method
JP5050515B2 (en) Non-tempered steel containing V for crankshaft
JP6459704B2 (en) Steel for cold forging parts
JP4450217B2 (en) Non-tempered steel for soft nitriding
RU76647U1 (en) SHAFT (OPTIONS)
RU2700440C1 (en) Austenitic-ferritic stainless steel
EP1126042A1 (en) A steel
JP6801717B2 (en) Cold forging steel and its manufacturing method
RU2454478C1 (en) High-strength non-magnetic corrosion-resistant steel
JP6593032B2 (en) Steel for die casting mold
JP6256416B2 (en) Case-hardened steel
RU2784363C9 (en) Steel
RU2782832C1 (en) High-strength low-magnetic non-stabilized weldable steel, resistant to local corrosion in zones of thermal affect of welding and prolonged heating in the area of hazardous temperatures