RU2772883C1 - Iron-manganese alloy with improved weldability - Google Patents

Iron-manganese alloy with improved weldability Download PDF

Info

Publication number
RU2772883C1
RU2772883C1 RU2021121586A RU2021121586A RU2772883C1 RU 2772883 C1 RU2772883 C1 RU 2772883C1 RU 2021121586 A RU2021121586 A RU 2021121586A RU 2021121586 A RU2021121586 A RU 2021121586A RU 2772883 C1 RU2772883 C1 RU 2772883C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
iron
strip
wire
hot
Prior art date
Application number
RU2021121586A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Пьер-Луи РЕЙДЕ
Мариэль ЭСКОТ
Никола ЛОРЭН
Original Assignee
Аперам
Filing date
Publication date
Application filed by Аперам filed Critical Аперам
Application granted granted Critical
Publication of RU2772883C1 publication Critical patent/RU2772883C1/en

Links

Abstract

FIELD: metal alloys.
SUBSTANCE: invention relates to a ferromanganese alloy, which can be used for the manufacture of parts and welded assemblies operating under varying temperatures. The alloy contains, wt. %: 25.0 ≤ Mn ≤ 32.0, 7.0 ≤ Cr ≤ 14.0, 0 ≤ Ni ≤ 2.5, 0.05 ≤ N ≤ 0.30, 0.1 ≤ Si ≤ 0.5, optionally 0.010 ≤ rare earth elements ≤ 0.14, the rest is iron and residual elements obtained as a result of manufacture.
EFFECT: invention is aimed at developing an alloy having high dimensional stability under the influence of temperature changes.
9 cl, 2 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к железо-марганцевому сплаву, предназначенному для изготовления деталей и сварных узлов для применений, в которых требуется высокая стабильность размеров под действием изменений температуры, в частности, при криогенных температурах.The present invention relates to an iron-manganese alloy intended for the manufacture of parts and weldments for applications that require high dimensional stability under the influence of temperature changes, in particular at cryogenic temperatures.

Сплав по изобретению, в частности, предназначен для использования в области электроники и в криогенных областях.The alloy according to the invention is particularly intended for use in the electronics and cryogenic fields.

Сплавы, наиболее часто используемые для таких применений, представляют собой сплавы никель-железо и, в частности, сплавы Invar®, обычно включающие около 36% никеля. Такие сплавы обладают подходящей стабильностью размеров, в частности, при криогенных температурах, но имеют недостаток в виде относительно высокой себестоимости, обусловленной, в частности, относительно высоким содержанием в них никеля. Кроме того, свариваемость этих сплавов с другими металлами не всегда даёт удовлетворительные результаты, особенно с точки зрения механической прочности неоднородных сварных швов.The alloys most commonly used for such applications are nickel-iron alloys, and in particular Invar® alloys, typically containing about 36% nickel. Such alloys have suitable dimensional stability, in particular at cryogenic temperatures, but have the disadvantage of a relatively high cost, due in particular to their relatively high nickel content. In addition, the weldability of these alloys with other metals does not always give satisfactory results, especially in terms of the mechanical strength of inhomogeneous welds.

Поэтому в настоящем изобретении предложен сплав, подходящий для вышеупомянутых применений, и, следовательно, имеющий соответствующие свойства, особенно при криогенных температурах, но при этом менее дорогостоящий, чем Invar®.Therefore, the present invention proposes an alloy suitable for the above applications, and therefore having appropriate properties, especially at cryogenic temperatures, while being less expensive than Invar®.

Сплавы на основе железа, также содержащие углерод и марганец, продаются корейской компанией Posco. Эти стали включают по массе:Iron-based alloys, also containing carbon and manganese, are sold by the Korean company Posco. These steels include by weight:

0,35% ≤ C ≤ 0,55%0.35% ≤ C ≤ 0.55%

22,0% ≤ Mn ≤ 26,0%22.0% ≤ Mn ≤ 26.0%

3,0% ≤ Cr ≤ 4,0%3.0% ≤ Cr ≤ 4.0%

0 ≤ Si ≤ 0,3%0 ≤ Si ≤ 0.3%

остальное железо и остаточные элементы, полученные в результате изготовления.the rest is iron and residual elements resulting from manufacture.

Однако эти сплавы не полностью соответствуют требованиям.However, these alloys do not fully meet the requirements.

Хотя они являются удовлетворительными в отношении коэффициента теплового расширения и вязкости при температуре окружающей среды и криогенной температуре (-196°C), авторы настоящего изобретения отметили, что они проявляют высокую чувствительность к горячему растрескиванию и, следовательно, имеют относительно плохую свариваемость.Although they are satisfactory in terms of thermal expansion coefficient and toughness at ambient and cryogenic temperatures (-196°C), the present inventors have noted that they exhibit high sensitivity to hot cracking and therefore have relatively poor weldability.

Также авторы настоящего изобретения дополнительно заметили, что эти стали обладают высокой чувствительностью к коррозии. Тем не менее, хорошая коррозионная стойкость важна для вышеупомянутых применений, в частности, для тонких полос, чтобы ограничить риски усталостного разрушения или разрушения под напряжением деталей и конструкций, изготовленных из этих сплавов. Следовательно, эти сплавы не полностью подходят для вышеупомянутых применений.Also, the authors of the present invention additionally noticed that these steels have a high sensitivity to corrosion. However, good corrosion resistance is important for the aforementioned applications, in particular for thin strip, to limit the risks of fatigue or stress fracture of parts and structures made from these alloys. Therefore, these alloys are not entirely suitable for the above mentioned applications.

Таким образом, одна из целей изобретения состоит в разработке сплава, который можно было бы использовать для изготовления деталей и сварных узлов для применений, в которых требуется высокая стабильность размеров под влиянием изменений температуры, например, для криогенных применений, при этом сплав имеет относительно невысокую себестоимость.Thus, one of the objectives of the invention is to develop an alloy that can be used to make parts and weldments for applications that require high dimensional stability under the influence of temperature changes, for example, for cryogenic applications, while the alloy has a relatively low cost. .

С этой целью изобретение предлагает железо-марганцевый сплав, включающий по массе:To this end, the invention provides an iron-manganese alloy comprising, by weight:

25,0% ≤ Mn ≤ 32,0%25.0% ≤ Mn ≤ 32.0%

7,0% ≤ Cr ≤ 14,0%7.0% ≤ Cr ≤ 14.0%

0 ≤ Ni ≤ 2,5%0 ≤ Ni ≤ 2.5%

0,05% ≤ N ≤ 0,30%0.05% ≤ N ≤ 0.30%

0,1 ≤ Si ≤ 0,5%0.1 ≤ Si ≤ 0.5%

необязательно 0,010% ≤ редкоземельные элементы ≤ 0,14%optional 0.010% ≤ rare earths ≤ 0.14%

остальное железо и остаточные элементы, полученные в результате изготовления.the rest is iron and residual elements resulting from manufacture.

В некоторых конкретных осуществлениях сплав по настоящему изобретению включает одну или несколько из следующих характеристик, взятых отдельно или в любой технически возможной комбинации:In some specific implementations, the alloy of the present invention includes one or more of the following characteristics, taken alone or in any combination that is technically possible:

- содержание хрома составляет 8,5 - 11,5 мас.%- the chromium content is 8.5 - 11.5 wt.%

- содержание никеля составляет 0,5 - 2,5 мас.%- nickel content is 0.5 - 2.5 wt.%

- содержание азота составляет 0,15 - 0,25 мас.%- nitrogen content is 0.15 - 0.25 wt.%

- редкоземельные элементы включают один или несколько элементов, выбранных из: лантана, церия, иттрия, празеодима, неодима, самария и иттербия,- rare earth elements include one or more elements selected from: lanthanum, cerium, yttrium, praseodymium, neodymium, samarium and ytterbium,

- железо-марганцевый сплав, такой как описанный выше, имеет средний коэффициент теплового расширения CTE от -180°C до 0°C, ниже или равный 8,5x10-6/°C,- an iron-manganese alloy such as described above has an average coefficient of thermal expansion CTE from -180°C to 0°C, less than or equal to 8.5x10 -6 /°C,

- железо-марганцевый сплав, такой как описанный выше, имеет температуру Нееля TNéel выше или равную 40°C,- an iron-manganese alloy such as described above has a Néel temperature T Néel greater than or equal to 40°C,

- железо-марганцевый сплав, такой как описанный выше, при изготовлении в виде тонкой полосы толщиной 3 мм или менее имеет по меньшей мере одну из следующих характеристик:- an iron-manganese alloy such as described above, when manufactured in the form of a thin strip of 3 mm or less, has at least one of the following characteristics:

- ударная вязкость по KCV (образец с V-образным надрезом) образца для сокращённых испытаний толщиной 3 мм и при криогенной температуре (-196°C), более или равная 80 Дж/см2, и, например, более или равная 100 Дж/см²,- impact strength KCV (sample with V-notch) of the sample for reduced tests with a thickness of 3 mm and at cryogenic temperature (-196°C), greater than or equal to 80 J/cm 2 and, for example, greater than or equal to 100 J/ cm²,

- предел текучести Rp0,2 при -196°C более или равный 700 МПа,- yield strength Rp 0.2 at -196°C greater than or equal to 700 MPa,

- предел текучести Rp0,2 при температуре окружающей среды (20°C) более или равный 300 МПа,- yield strength Rp 0.2 at ambient temperature (20°C) greater than or equal to 300 MPa,

- железо-марганцевый сплав, такой как описанный выше, является аустенитным при криогенных температурах и при температуре окружающей среды.- iron-manganese alloy, such as described above, is austenitic at cryogenic temperatures and at ambient temperature.

Изобретение также относится к способу изготовления полосы из сплава, такого как определен ранее, причём способ включает следующие последовательные стадии:The invention also relates to a method for manufacturing an alloy strip as defined above, the method comprising the following successive steps:

- приготовления сплава, такого, как определен ранее;- preparation of an alloy such as previously defined;

- формирования полуфабриката из указанного сплава;- formation of a semi-finished product from the specified alloy;

- горячей прокатки данного полуфабриката для получения горячекатаной полосы;- hot rolling of this semi-finished product to obtain a hot-rolled strip;

- необязательно, холодной прокатки горячекатаной полосы за один или несколько проходов для получения холоднокатаной полосы.optionally, cold rolling the hot strip in one or more passes to obtain a cold strip.

Изобретение также относится к полосе, изготовленной из сплава железо-марганец, такого как определен ранее.The invention also relates to a strip made from an iron-manganese alloy such as previously defined.

Изобретение также относится к способу изготовления проволоки из сплава железо-марганец, такого как определен ранее, причём способ включает следующие стадии:The invention also relates to a method for manufacturing an iron-manganese alloy wire as defined above, the method comprising the following steps:

- приготовления полуфабриката из сплава железо-марганец;- preparation of a semi-finished product from an iron-manganese alloy;

- горячей обработки полуфабриката для формирования промежуточной проволоки; и- hot processing of a semi-finished product for the formation of an intermediate wire; and

- переработки промежуточной проволоки в проволоку меньшего диаметра, чем промежуточная проволока, причём указанная переработка включает стадию волочения проволоки.- processing of the intermediate wire into a wire of a smaller diameter than the intermediate wire, and said processing includes the stage of wire drawing.

Изобретение также относится к проволоке, изготовленной из сплава железа и марганца, такого как определено ранее.The invention also relates to a wire made from an iron-manganese alloy such as previously defined.

Эта проволока, в частности, представляет собой присадочную проволоку или проволоку, предназначенную для изготовления болтов или винтов, причем эти болты и винты получают, в частности, путём холодной высадки этой проволоки.This wire, in particular, is a filler wire or a wire intended for the manufacture of bolts or screws, these bolts and screws being obtained, in particular, by cold heading of this wire.

Изобретение будет лучше понято при чтении последующего описания, приведённого исключительно в качестве примера.The invention will be better understood by reading the following description, given by way of example only.

Во всём описании содержание дано в массовых процентах.Throughout the description, the content is given in mass percent.

Сплав по настоящему изобретению представляет собой сплав железа с марганцем, включающий по массе:The alloy of the present invention is an iron-manganese alloy comprising, by weight:

25,0% ≤ Mn ≤ 32,0%25.0% ≤ Mn ≤ 32.0%

7,0% ≤ Cr ≤ 14,0%7.0% ≤ Cr ≤ 14.0%

0 ≤ Ni ≤ 2,5%0 ≤ Ni ≤ 2.5%

0,0% ≤ N ≤ 0,30%0.0% ≤ N ≤ 0.30%

0,1 ≤ Si ≤ 0,5%0.1 ≤ Si ≤ 0.5%

необязательно 0,010% ≤ редкоземельные элементы ≤ 0,14%optional 0.010% ≤ rare earths ≤ 0.14%

остальное представляет собой железо и остаточные элементы, полученные в результате изготовления.the rest is iron and residual elements resulting from manufacture.

Указанный сплав представляет собой аустенитную сталь с высоким содержанием марганца.Said alloy is an austenitic steel with a high manganese content.

Сплав по изобретению является аустенитным при температуре окружающей среды и при криогенной температуре (-196°C).The alloy according to the invention is austenitic at ambient temperature and at cryogenic temperature (-196°C).

Под остаточными элементами, возникающими в результате изготовления, подразумеваются элементы, которые содержатся в сырье, используемом для получения сплава, или которые попадают из оборудования, используемого для его приготовления, например, огнеупоров для печей. Эти остаточные элементы не оказывают металлургического воздействия на сплав.Residual elements resulting from fabrication are elements that are contained in the raw material used to make the alloy or that come from the equipment used to make it, such as furnace refractories. These residual elements have no metallurgical effect on the alloy.

Остаточные элементы, в частности, включают один или несколько элементов, выбранных из следующих: углерод (C), алюминий (Al), селен (Se), сера (S), фосфор (P), кислород (O), кобальт (Co), медь ( Cu), молибден (Mo), олово (Sn), ниобий (Nb), ванадий (V), титан (Ti) и свинец (Pb).The residual elements specifically include one or more elements selected from the following: carbon (C), aluminum (Al), selenium (Se), sulfur (S), phosphorus (P), oxygen (O), cobalt (Co) , copper (Cu), molybdenum (Mo), tin (Sn), niobium (Nb), vanadium (V), titanium (Ti), and lead (Pb).

Для каждого из перечисленных выше остаточных элементов максимальное массовое содержание предпочтительно выбирается следующим образом:For each of the above residual elements, the maximum weight content is preferably selected as follows:

C ≤ 0,05 мас.% и предпочтительно C ≤ 0,035 мас.%;C ≤ 0.05 wt.% and preferably C ≤ 0.035 wt.%;

Al ≤ 0,02 мас.% и предпочтительно Al ≤ 0,005 мас.%;Al ≤ 0.02 wt.% and preferably Al ≤ 0.005 wt.%;

Se ≤ 0,02 мас.%, и предпочтительно Se ≤ 0,01 мас.%, более предпочтительно Se ≤ 0,005 мас.%;Se ≤ 0.02 wt.%, and preferably Se ≤ 0.01 wt.%, more preferably Se ≤ 0.005 wt.%;

S ≤ 0,005 мас.% и предпочтительно S ≤ 0,001 мас.%;S ≤ 0.005 wt.% and preferably S ≤ 0.001 wt.%;

Р ≤ 0,04 мас.% и предпочтительно Р ≤ 0,02 мас.%;P ≤ 0.04 wt.% and preferably P ≤ 0.02 wt.%;

O ≤ 0,005 мас.% и предпочтительно O ≤ 0,002 мас.%;O ≤ 0.005 wt.% and preferably O ≤ 0.002 wt.%;

Co, Cu, Mo ≤ 0,2 мас.% каждого;Co, Cu, Mo ≤ 0.2 wt% each;

Sn, Nb, V, Ti ≤ 0,02 мас.% каждого;Sn, Nb, V, Ti ≤ 0.02 wt% each;

Pb ≤ 0,001 мас.%Pb ≤ 0.001 wt%

В частности, содержание селена ограничено вышеупомянутыми диапазонами с целью предотвращения проблем горячего растрескивания, которые могут возникнуть из-за слишком высокого содержания селена в сплаве.In particular, the selenium content is limited to the aforementioned ranges in order to prevent hot cracking problems that may arise from too high a selenium content in the alloy.

В частности, сплав по изобретению имеет:In particular, the alloy according to the invention has:

- средний коэффициент теплового расширения CTE в диапазоне от -180°C до 0°C, ниже или равный 8,5x10-6/°C; и- average coefficient of thermal expansion CTE in the range from -180°C to 0°C, less than or equal to 8.5x10 -6 /°C; and

- температуру Нееля TNéel выше или равную 40°C,- a Néel temperature T Néel greater than or equal to 40°C,

и когда он изготовлен в виде тонкой полосы толщиной 3 мм или менее;and when it is made in the form of a thin strip with a thickness of 3 mm or less;

- ударная вязкость по KCV на образце для сокращённого испытания толщиной 3 мм и при криогенной температуре (-196°C), более или равна 80 Дж/см2, и, например, более или равна100 Дж/см²;- impact strength in KCV on a reduced test piece 3 mm thick and at cryogenic temperature (-196°C), greater than or equal to 80 J/cm 2 and, for example, greater than or equal to 100 J/cm²;

- предел текучести Rp0,2 при -196°C более или равный 700 МПа; и- yield strength Rp 0.2 at -196°C greater than or equal to 700 MPa; and

- предел текучести Rp0,2 при температуре окружающей среды (20°C) более или равный 300 МПа.- yield strength Rp 0.2 at ambient temperature (20°C) greater than or equal to 300 MPa.

Следовательно, этот сплав имеет свойства теплового расширения, ударной вязкости и механической прочности, которые являются удовлетворительными для его использования в вышеупомянутых применениях, в частности, при криогенных температурах.Therefore, this alloy has thermal expansion, toughness and mechanical strength properties that are satisfactory for its use in the above applications, in particular at cryogenic temperatures.

Сплав по настоящему изобретению дополнительно имеет коррозионную стойкость, характеризующуюся критическим током коррозии в среде H2SO4 (2 моль·л-1), строго менее 230 мА/см2, и потенциалом питтинга V в среде NaCl (0,02 моль·л-1) строго выше 40 мВ, при этом потенциал питтинга определяется относительно стандартного потенциала стандартного водородного электрода (SHE). Следовательно, сплав по настоящему изобретению имеет коррозионную стойкость выше или равную стойкости Invar®-M93. В этом контексте следует отметить, что Invar®-M93 это материал, обычно используемый в вышеупомянутых применениях, в частности, при криогенных температурах.The alloy of the present invention additionally has a corrosion resistance characterized by a critical corrosion current in the H 2 SO 4 (2 mol l -1 ) medium, strictly less than 230 mA/cm 2 , and a pitting potential V in the NaCl medium (0.02 mol l -1 ) strictly above 40 mV, with the pitting potential relative to the standard potential of a standard hydrogen electrode (SHE). Therefore, the alloy of the present invention has a corrosion resistance greater than or equal to that of Invar®-M93. In this context, it should be noted that Invar®-M93 is a material commonly used in the above applications, in particular at cryogenic temperatures.

Сплав по настоящему изобретению также имеет коррозионную стойкость, которая намного выше, чем у сплавов Fe-Mn известного уровня техники, которые имеют критический ток коррозии в среде H2SO4 (2 моль·л-1), превышающий примерно 350 мА/см2, и потенциал питтинговой коррозии V менее или равен -200 мВ относительно стандартного водородного электрода (SHE).The alloy of the present invention also has corrosion resistance that is much higher than prior art Fe-Mn alloys, which have a critical H 2 SO 4 (2 mol l -1 ) corrosion current greater than about 350 mA/cm 2 , and the pitting corrosion potential V is less than or equal to -200 mV relative to a standard hydrogen electrode (SHE).

Кроме того, сплав по настоящему изобретению имеет удовлетворительную свариваемость и, в частности, подходящую стойкость к горячему растрескиванию. Как поясняется ниже, он даёт длину трещины 7 мм или менее при испытании Варестрейн при пластической деформации 3%. В результате сплав по настоящему изобретению имеет гораздо большую стойкость к растрескиванию, чем наблюдаемые сплавы Fe-Mn известного уровня техники.In addition, the alloy of the present invention has satisfactory weldability and, in particular, suitable hot cracking resistance. As explained below, it gives a crack length of 7 mm or less in the Warestrain test at 3% plastic strain. As a result, the alloy of the present invention has much greater crack resistance than observed prior art Fe-Mn alloys.

Более конкретно, в сплаве по изобретению марганец с содержанием 32,0 мас.% или менее позволяет получить средний коэффициент теплового расширения ниже 8,5х10-6/°C при температуре от -180°C до 0°C. Этот коэффициент теплового расширения является удовлетворительным для использования сплава в предусмотренных областях применения и, в частности, для криогенных применений.More specifically, in the alloy according to the invention, manganese content of 32.0 wt.% or less allows you to obtain an average coefficient of thermal expansion below 8.5x10 -6 /°C at a temperature of -180°C to 0°C. This coefficient of thermal expansion is satisfactory for the use of the alloy in the intended applications and in particular for cryogenic applications.

Кроме того, содержание марганца выше или равное 25,0 мас.%, при содержании хрома ниже или равном 14,0 мас.%, позволяет получить подходящую стабильность размеров сплава при температуре окружающей среды и криогенной температуре (-196°C). В частности, температура Нееля сплава в этом случае строго превышает 40°C, при этом отсутствует риск достижения этой точки при обычных температурах использования сплава. Использование сплава при температурах выше, чем температура Нееля, может вызвать серьезные отклонения в расширении деталей и узлов, свариваемых при температуре окружающей среды. Описанный выше коэффициент расширения высокомарганцевой стали находится в диапазоне 8x10-6/°C при температурах ниже или равных температуре Нееля, тогда как он находится в диапазоне 16x10-6/°C для температур выше температура Нееля.In addition, a manganese content greater than or equal to 25.0 wt.%, with a chromium content less than or equal to 14.0 wt.%, allows you to obtain a suitable dimensional stability of the alloy at ambient temperature and cryogenic temperature (-196°C). In particular, the Néel temperature of the alloy in this case strictly exceeds 40° C., and there is no risk of reaching this point at normal use temperatures of the alloy. The use of an alloy at temperatures higher than the Néel temperature can cause severe deviations in the expansion of parts and assemblies welded at ambient temperature. The expansion coefficient of high manganese steel described above is in the range of 8x10 -6 /°C at temperatures below or equal to the Néel temperature, while it is in the range of 16x10 -6 /°C for temperatures above the Néel temperature.

Хром в количестве, равном или менее 14,0 мас.%, позволяет получить подходящую ударную вязкость по KCV для сокращённого испытания на образце толщиной 3 мм и при криогенной температуре (-196°C), в частности, ударная вязкость по KCV при -196°C равна или более 50 Дж/см². Напротив, изобретатели установили, что содержание хрома строго выше 14,0 мас.%, может привести к тому, что сплав будет слишком хрупким при криогенных температурах.Chromium in an amount equal to or less than 14.0 wt.%, allows to obtain a suitable impact strength KCV for reduced test on a sample with a thickness of 3 mm and at cryogenic temperature (-196 ° C), in particular, impact strength KCV at -196 °C is equal to or greater than 50 J/cm². On the contrary, the inventors have found that a chromium content strictly above 14.0 wt.%, can cause the alloy to be too brittle at cryogenic temperatures.

Кроме того, содержание хрома, превышающее или равное 7,0 мас.%, позволяет получить подходящую свариваемость. Авторы изобретения установили, что свариваемость имеет тенденцию к ухудшению при содержании хрома строго менее 7,0 мас.% Хром также способствует повышению стойкости сплава к коррозии.In addition, a chromium content greater than or equal to 7.0 wt.%, allows you to get a good weldability. The inventors have found that weldability tends to deteriorate when the chromium content is strictly less than 7.0 wt.% Chromium also contributes to the improvement of the corrosion resistance of the alloy.

Предпочтительно содержание хрома составляет 8,5 - 11,5 мас.%. Содержание хрома в этом диапазоне приводит к соответствующему компромиссу между высокой температурой Нееля и высокой коррозионной стойкостью.Preferably the chromium content is 8.5 to 11.5% by weight. The chromium content in this range results in an appropriate compromise between high Néel temperature and high corrosion resistance.

Содержание никеля равное или менее 2,5 мас.%, позволяет получить средний коэффициент теплового расширения в диапазоне от -180°C до 0°C, который менее или равен 8,5x10-6°/C. Этот коэффициент теплового расширения является удовлетворительным для использования сплава в предусмотренных областях применения. Напротив, изобретатели установили, что существует риск ухудшения коэффициента теплового расширения при содержании никеля строго выше 2,5 мас.%.The nickel content equal to or less than 2.5 wt.%, allows you to get an average coefficient of thermal expansion in the range from -180°C to 0°C, which is less than or equal to 8.5x10 -6 °/C. This coefficient of thermal expansion is satisfactory for the use of the alloy in the intended applications. On the contrary, the inventors have found that there is a risk of deterioration in the coefficient of thermal expansion at a nickel content strictly above 2.5 wt.%.

Предпочтительно содержание никеля составляет 0,5 - 2,5 мас.%. Содержание никеля выше или равное 0,5 мас.% дополнительно улучшает ударную вязкость сплава при криогенной температуре (-196°C).Preferably the nickel content is 0.5 to 2.5% by weight. A nickel content greater than or equal to 0.5 wt.% further improves the impact strength of the alloy at cryogenic temperature (-196°C).

Азот с содержанием выше или равным 0,05 мас.% способствует повышению коррозионной стойкости. Однако его содержание ограничено 0,30 мас.% для поддержания удовлетворительной свариваемости и ударной вязкости при криогенной температуре (-196°C).Nitrogen content greater than or equal to 0.05 wt.% contributes to the improvement of corrosion resistance. However, its content is limited to 0.30 wt.% to maintain satisfactory weldability and toughness at cryogenic temperature (-196°C).

Предпочтительно содержание азота составляет 0,15 - 0,25 мас.%. Содержание азота в этом диапазоне позволяет получить соответствующий компромисс между механическими свойствами и стойкостью к коррозии.Preferably the nitrogen content is 0.15 to 0.25% by weight. The nitrogen content in this range allows an appropriate compromise between mechanical properties and corrosion resistance to be obtained.

Кремний, присутствующий в сплаве в количестве 0,1 - 0,5 мас.%, действует в сплаве как раскислитель.Silicon, present in the alloy in an amount of 0.1 - 0.5 wt.%, acts in the alloy as a deoxidizer.

Необязательно сплав содержит редкоземельные элементы в количестве 0,010 - 0,14 мас.%. Редкоземельные элементы предпочтительно выбирают из иттрия (Y), церия (Ce), лантана (La), празеодима (Pr), неодима (Nd), самария (Sm) и иттербия (Yb) или из смесей с одним или несколькими из этих элементов. В одном конкретном примере редкоземельные элементы включают смесь церия и лантана или иттрий используют отдельно или в смеси с церием или лантаном.Optionally, the alloy contains rare earth elements in an amount of 0.010 - 0.14 wt.%. The rare earth elements are preferably selected from yttrium (Y), cerium (Ce), lanthanum (La), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm) and ytterbium (Yb), or mixtures with one or more of these elements. In one specific example, the rare earth elements include a mixture of cerium and lanthanum, or yttrium is used alone or in a mixture with cerium or lanthanum.

В частности, редкоземельные элементы представлены лантаном и/или иттрием, при этом сумма содержания лантана и иттрия составляет 0,010 - 0,14 мас.%.In particular, rare earth elements are represented by lanthanum and/or yttrium, while the sum of the content of lanthanum and yttrium is 0.010 - 0.14 wt.%.

Как вариант, редкоземельные элементы представлены церием, причём содержание церия составляет 0,010 - 0,14 мас.%.Alternatively, rare earth elements are represented by cerium, and the cerium content is 0.010 - 0.14 wt.%.

Как вариант, редкоземельные элементы состоят из смеси лантана, иттрия, неодима и празеодима, при этом сумма содержания лантана, иттрия, неодима и празеодима составляет 0,010 - 0,14 мас.%. В этом случае редкоземельные элементы добавляют, например, в форме мишметалла в количестве 0,010 - 0,14 мас.%. Мишметалл содержит лантан, иттрий, неодим и празеодим в следующих пропорциях: Ce: 50%, La: 25%, Nd: 20% и Pr: 5%.Alternatively, the rare earth elements consist of a mixture of lanthanum, yttrium, neodymium and praseodymium, with the sum of the content of lanthanum, yttrium, neodymium and praseodymium being 0.010-0.14 wt%. In this case, rare earth elements are added, for example, in the form of a misch metal in an amount of 0.010 to 0.14 wt.%. Mischmetal contains lanthanum, yttrium, neodymium and praseodymium in the following proportions: Ce: 50%, La: 25%, Nd: 20% and Pr: 5%.

Присутствие редкоземельных элементов и, в частности, смеси церия и лантана или иттрия в указанных выше количествах позволяет получить сплав, имеющий подходящую стойкость к горячему растрескиванию и, следовательно, дополнительно улучшенную свариваемость.The presence of rare earth elements, and in particular mixtures of cerium and lanthanum or yttrium in the amounts indicated above, makes it possible to obtain an alloy having suitable hot cracking resistance and hence further improved weldability.

Например, содержание редкоземельных элементов составляет 150 - 800 частей на миллион.For example, the content of rare earth elements is 150 - 800 parts per million.

Сплав по изобретению можно получить с использованием любого подходящего метода, известного специалистам в данной области техники.The alloy of the invention may be prepared using any suitable method known to those skilled in the art.

Например, его получают в электродуговой печи с последующим рафинированием в ковше с использованием обычных методов (обезуглероживание, раскисление и десульфуризация), которые, в частности, могут включать стадию применения пониженного давления. Как вариант, сплав по настоящему изобретению получают в вакуумной печи из сырья с низким содержанием остаточных примесей.For example, it is produced in an electric arc furnace followed by ladle refining using conventional methods (decarburization, deoxidation and desulphurization), which in particular may include a reduced pressure step. Alternatively, the alloy of the present invention is produced in a vacuum furnace from raw materials with a low content of residual impurities.

Затем из подготовленного сплава изготавливают горячекатаную или холоднокатаную полосу.Then hot-rolled or cold-rolled strip is made from the prepared alloy.

Например, для изготовления горячекатаной или холоднокатаной полосы используют следующий способ.For example, the following method is used to produce hot rolled or cold rolled strip.

Сплав отливают в виде полуфабрикатов, таких как слитки, переплавленные электроды, слябы, в частности тонкие слябы толщиной менее 200 мм, полученные, в частности, путём непрерывной разливки, или заготовки.The alloy is cast in the form of semi-finished products such as ingots, remelted electrodes, slabs, in particular thin slabs with a thickness of less than 200 mm, obtained, in particular, by continuous casting, or blanks.

Когда сплав разливают в виде переплавленных электродов, их преимущественно переплавляют в вакууме или в электропроводящем шлаке для получения более чистых и однородных полуфабрикатов.When the alloy is cast as remelted electrodes, they are preferably remelted in a vacuum or in an electrically conductive slag to produce cleaner and more uniform semi-finished products.

Полученный таким образом полуфабрикат подвергают горячей прокатке при температуре 950 - 1220°C для получения горячекатаной полосы.The semi-finished product thus obtained is subjected to hot rolling at a temperature of 950 to 1220°C to obtain a hot-rolled strip.

Толщина горячекатаной полосы составляет, в частности, 2 - 6,5 мм.The thickness of the hot-rolled strip is in particular 2 to 6.5 mm.

В одном осуществлении горячей прокатке предшествует термообработка с химической гомогенизацией при температуре 950 - 1220°C в течение от 30 минут до 24 часов. В частности, выполняется химическая гомогенизация слябов, в особенности, тонких слябов.In one embodiment, hot rolling is preceded by heat treatment with chemical homogenization at 950-1220° C. for 30 minutes to 24 hours. In particular, chemical homogenization of slabs, in particular thin slabs, is carried out.

Горячекатаную полосу охлаждают до температуры окружающей среды для формирования холоднокатаной полосы, и сматывают в рулоны.The hot-rolled strip is cooled to ambient temperature to form a cold-rolled strip, and wound into coils.

Необязательно, холоднокатаную полосу затем подвергают холодной прокатке для получения холоднокатаной полосы, имеющей конечную толщину предпочтительно 0,5 - 2 мм. Холодная прокатка выполняется за один проход или за несколько последовательных проходов.Optionally, the cold rolled strip is then cold rolled to obtain a cold rolled strip having a final thickness of preferably 0.5 to 2 mm. Cold rolling is performed in one pass or in several successive passes.

Холоднокатаную полосу необязательно подвергают рекристаллизационной термообработке в печи с постоянной температурой в течение от 10 минут до нескольких часов при температуре выше 700°C. Как вариант, её подвергают рекристаллизационной термообработке в печи непрерывного отжига в течение от нескольких секунд до примерно 1 минуты, при температуре выше 900°C в зоне выдержки печи и в защитной атмосфере типа N2/H2 (30%/70%) с температурой замерзания от -50°C до -15°C. Точка замерзания определяет парциальное давление водяного пара, содержащегося в атмосфере термообработки.The cold rolled strip is optionally subjected to recrystallization heat treatment in a constant temperature furnace for 10 minutes to several hours at a temperature above 700°C. Alternatively, it is subjected to recrystallization heat treatment in a continuous annealing furnace for a few seconds to about 1 minute, at a temperature above 900°C in the holding zone of the furnace and in a protective atmosphere of the type N 2 /H 2 (30%/70%) with a temperature freezing from -50°C to -15°C. The freezing point determines the partial pressure of the water vapor contained in the heat treatment atmosphere.

Рекристаллизационная термообработка может проводиться в тех же условиях при холодной прокатке до промежуточной толщины между начальной толщиной (соответствующей толщине горячекатаной полосы) и конечной толщиной. Промежуточная толщина выбирается равной 1,5 мм, например, когда конечная толщина холоднокатаной полосы составляет 0,7 мм.The recrystallization heat treatment can be carried out under the same cold rolling conditions to an intermediate thickness between the initial thickness (corresponding to the thickness of the hot rolled strip) and the final thickness. The intermediate thickness is chosen to be 1.5 mm, for example when the final thickness of the cold rolled strip is 0.7 mm.

Метод приготовления сплава и изготовление горячекатаной и холоднокатаной полосы из этого сплава приведены исключительно в качестве примеров.The alloy preparation method and the production of hot-rolled and cold-rolled strip from this alloy are given as examples only.

Все другие способы для этой цели, известные специалистам в данной области техники, могут быть использованы для получения сплава по изобретению и для изготовления конечных продуктов из этого сплава.All other methods for this purpose known to those skilled in the art can be used to obtain the alloy of the invention and to make end products from this alloy.

Изобретение также относится к полосе, в частности к горячекатаной или холоднокатаной полосе, изготовленной из сплава, такого как описанный выше.The invention also relates to strip, in particular to hot-rolled or cold-rolled strip made from an alloy such as described above.

В частности, полоса имеет толщину 6,5 мм или менее, предпочтительно 3 мм или менее.In particular, the strip has a thickness of 6.5 mm or less, preferably 3 mm or less.

Например, указанная полоса представляет собой холоднокатаную полосу, изготовленную в соответствии с описанным выше способом, или горячекатаную полосу, полученную после стадии горячей прокатки описанного выше способа.For example, said strip is a cold-rolled strip produced in accordance with the method described above, or a hot-rolled strip obtained after the hot rolling step of the method described above.

Изобретение также относится к проволоке из описанного выше сплава.The invention also relates to a wire of the alloy described above.

В частности, проволока представляет собой присадочную проволоку, используемую для сварки деталей.In particular, the wire is a filler wire used for welding parts.

Как вариант, проволока предназначена для изготовления болтов или винтов, причем эти болты и винты получают, в частности, путем холодной высадки этой проволоки.Alternatively, the wire is intended for the manufacture of bolts or screws, these bolts and screws being obtained, in particular, by cold heading of this wire.

Например, указанную проволоку изготавливают способом, включающим следующие стадии:For example, said wire is produced by a process comprising the following steps:

- получения полуфабриката из сплава, такого как описан выше;- obtaining a semi-finished product from an alloy, such as described above;

- горячей обработки полуфабриката для формирования промежуточной проволоки; и- hot processing of a semi-finished product for the formation of an intermediate wire; and

- переработки промежуточной проволоки в проволоку меньшего диаметра, чем промежуточная проволока, причем переработка включает стадию волочения проволоки.- processing the intermediate wire into a wire of a smaller diameter than the intermediate wire, and the processing includes the stage of drawing the wire.

В частности, полуфабрикат представляет собой слиток или заготовку.In particular, the semi-finished product is an ingot or billet.

Эти полуфабрикаты предпочтительно формуют горячей обработкой при температуре 1050 - 1220°C для формирования промежуточной проволоки.These semi-finished products are preferably formed by hot working at a temperature of 1050 - 1220°C to form the intermediate wire.

В частности, на этой стадии горячей обработки полуфабрикаты, в частности слитки или заготовки, подвергают горячей обработке для уменьшения поперечного сечения, придавая им квадратное поперечное сечение, например, со сторонами около 100 - 200 мм. Таким образом получают полуфабрикат с уменьшенным поперечным сечением. Длина этого полуфабриката с уменьшенным поперечным сечением составляет 10 - 20 метров. Преимущественно уменьшение поперечного сечения полуфабрикатов достигается за счёт одного или нескольких последовательных проходов горячей прокатки.In particular, in this hot working step, semi-finished products, in particular ingots or billets, are hot worked to reduce the cross section, giving them a square cross section, for example with sides of about 100 to 200 mm. Thus, a semi-finished product with a reduced cross section is obtained. The length of this semi-finished product with a reduced cross section is 10 - 20 meters. Preferably, the reduction in the cross section of the semi-finished products is achieved by one or more successive hot rolling passes.

Затем полуфабрикаты с уменьшенным поперечным сечением снова подвергают горячей обработке для получения проволоки. В частности, проволока может быть заготовкой для проволоки. Например, она имеет диаметр 5 - 21 мм, в частности, диаметр составляет 5,5 мм. Преимущественно на этой стадии проволоку получают горячей прокаткой на прутковом стане.The reduced cross-section semi-finished products are then hot-worked again to produce wire. In particular, the wire may be a wire stock. For example, it has a diameter of 5 - 21 mm, in particular, the diameter is 5.5 mm. Preferably at this stage, the wire is produced by hot rolling on a bar mill.

ИспытанияTests

Авторы изобретения провели лабораторное литьё сплавов, состав которых определён выше, и сравнительных сплавов, состав которых отличается от составов, описанных выше.The inventors conducted laboratory casting of alloys whose composition is defined above, and comparative alloys, the composition of which differs from the compositions described above.

Эти сплавы приготовлены в вакууме и подвергнуты горячей обработке путём прокатки с получением полосы шириной 35 мм и толщиной 4 мм.These alloys are vacuum-prepared and hot-worked by rolling to a strip 35 mm wide and 4 mm thick.

Затем эту горячекатаную полосу подвергли механической обработке для получения поверхности без окалины.This hot-rolled strip was then machined to obtain a dross-free surface.

Состав сплава каждой из испытанных полос приведён в таблице 1 ниже.The alloy composition of each of the tested strips is shown in Table 1 below.

Авторы изобретения провели тесты Варестрейнт с полосой, полученной в соответствии с европейским стандартом FD CEN ISO/TR 17641-3, при пластической деформации 3,2% для оценки стойкости к горячему растрескиванию. Измеряли всю длину трещины, образовавшейся во время испытаний, и классифицировали полосы на три категории:The inventors conducted Warestrain tests with a strip obtained in accordance with the European standard FD CEN ISO/TR 17641-3 at a plastic deformation of 3.2% to evaluate hot crack resistance. The entire length of the crack formed during testing was measured and the strips were classified into three categories:

- полоса, имеющая общую длину трещины после испытания 2 мм или менее, считается имеющей соответствующую стойкость к горячему растрескиванию;— a strip having a total crack length after the test of 2 mm or less is considered to have adequate hot cracking resistance;

- полоса, имеющая общую длину трещины после испытания 2 - 7 мм, считается имеющей подходящую стойкость к горячему растрескиванию; и в тоже время— a strip having a total crack length after the test of 2 to 7 mm is considered to have suitable hot cracking resistance; and at the same time

- полоса, имеющая общую длину трещины после испытания строго более 7 мм, считается недостаточно стойкой к горячему растрескиванию.— a strip having a total crack length strictly greater than 7 mm after the test is considered insufficiently resistant to hot cracking.

Результаты этих испытаний приведены в столбце «Тесты Варестрайнт» в таблице 1 ниже. В этом столбце обозначено следующее:The results of these tests are shown in the "Warestripe Tests" column in Table 1 below. This column indicates the following:

- «1»: полоса с соответствующей стойкостью к горячему растрескиванию;- "1": strip with appropriate resistance to hot cracking;

- «2»: полоса с подходящей стойкостью к горячему растрескиванию;- "2": strip with suitable resistance to hot cracking;

- «3»: полоса с недостаточной стойкостью к горячему растрескиванию.- "3": strip with insufficient resistance to hot cracking.

Стойкость к горячему растрескиванию является важным аспектом свариваемости сплава, причём свариваемость тем лучше, чем выше стойкость к горячему растрескиванию.Hot crack resistance is an important aspect of alloy weldability, and weldability is better the higher the hot crack resistance.

Авторы изобретения также проверили коррозионную стойкость путём проведения потенциометрических испытаний. Для этого были проведены следующие тесты:The inventors also tested the corrosion resistance by conducting potentiometric tests. For this, the following tests were carried out:

- оценка общей коррозии путём измерения критического тока коррозии стали JMn в среде H2SO4 (2 мол·л-1) и сравнения этого тока с током, измеренным для полосы из Invar®-М93 (JInvar M93 ~ 230 мА/см2);- assessment of general corrosion by measuring the critical corrosion current of steel J Mn in H 2 SO 4 (2 mol l -1 ) and comparing this current with the current measured for a strip of Invar®-M93 (J Invar M93 ~ 230 mA/cm 2 );

- оценка локальной коррозии путём измерения потенциала питтинговой коррозии V в среде NaCl (0,02 моль·л-1) и сравнения этого потенциала V с таковым для Invar®-M93 (VInvar M93/ESHE ~ 40 мВ), где ESHE представляет стандартный потенциал водородного электрода.- assessment of localized corrosion by measuring the pitting corrosion potential V in NaCl (0.02 mol l -1 ) and comparing this potential V with that of Invar®-M93 (V Invar M93 /E SHE ~ 40 mV), where E SHE represents the standard potential of the hydrogen electrode.

Напомним, что Invar®-М93 имеет следующий состав в массовых процентах:Recall that Invar®-M93 has the following composition in mass percent:

35% ≤ Ni ≤ 36,5%35% ≤ Ni ≤ 36.5%

0,2% ≤ Mn ≤ 0,4%0.2% ≤ Mn ≤ 0.4%

0,02 ≤ C ≤ 0,04%0.02 ≤ C ≤ 0.04%

0,15 ≤ Si ≤ 0,25%0.15 ≤ Si ≤ 0.25%

необязательноnot necessary

0 ≤ Co ≤ 20%0 ≤ Co ≤ 20%

0 ≤ Ti ≤ 0,5%0 ≤ Ti ≤ 0.5%

0,01% ≤ Cr ≤ 0,5%0.01% ≤ Cr ≤ 0.5%

остальное является железом и остаточными элементами, полученными в результате изготовления.the rest is iron and residual elements resulting from manufacture.

Если JMn сталь <JInvar M93 и VMn сталь/ESHE> VInvar M93/ESHE, испытанная сталь считается более стойкой к коррозии, чем Invar M93.If J Mn steel <J Invar M93 and V Mn steel /E SHE > V Invar M93 /E SHE , the tested steel is considered to be more corrosion resistant than Invar M93.

Если JMn сталь > JInvar M93 или VMn сталь/ESHE < VInvar M93/ESHE, испытанная сталь считается менее стойкой к коррозии, чем Invar®-M93.If J Mn steel > J Invar M93 or V Mn steel /E SHE < V Invar M93 /E SHE , the tested steel is considered less corrosion resistant than Invar®-M93.

Результаты этих испытаний сведены в колонку «Коррозионная стойкость» в таблице 1 ниже. В этом столбце:The results of these tests are summarized in the Corrosion Resistance column in Table 1 below. In this column:

- обозначение «> Invar» соответствует полосе, для которой JMn сталь < JInvar M93 и VMn сталь/ESHE> VInvar M93/ESHE;- the designation “> Invar” corresponds to the strip for which J Mn steel < J Invar M93 and V Mn steel /E SHE > V Invar M93 /E SHE ;

- обозначение «<Invar» соответствует полосе, для которой сталь JMn сталь > JInvar M93 или VMn сталь/ESHE < VInvar M93/ESHE; и- the designation “<Invar” corresponds to the strip for which steel J Mn steel > J Invar M93 or V Mn steel /E SHE < V Invar M93 /E SHE ; and

- обозначение «~ Invar» соответствует полосе, для которой JMn сталь ≈ JInvar M93 или VMn сталь/ESHE ≈ VInvar M93/ESHE.- the designation “~ Invar” corresponds to the strip for which J Mn steel ≈ J Invar M93 or V Mn steel /E SHE ≈ V Invar M93 /E SHE .

Авторы изобретения также выполнили испытания на ударную вязкость при -196°C на образцах для сокращённых испытаний (толщина ~ 3,5 мм) и измерили энергию ударного разрушения полосы (обозначенную KCV) в соответствии со стандартом NF EN ISO 148-1. Энергия разрушения выражается в Дж/см². Она характеризует ударную вязкость полосы. Результаты этих испытаний сведены в колонку «KCV при -196°C» в таблице 1 ниже.The inventors also performed impact tests at -196°C on reduced test specimens (~3.5 mm thick) and measured the impact energy of the strip (denoted KCV) in accordance with NF EN ISO 148-1. The energy of destruction is expressed in J/cm². It characterizes the impact strength of the strip. The results of these tests are summarized in the "KCV at -196°C" column in Table 1 below.

Изобретатели также провели дилатометрические испытания:The inventors also carried out dilatometric tests:

- от -180°С до 0°С для определения среднего коэффициента теплового расширения сплава; и- from -180°C to 0°C to determine the average coefficient of thermal expansion of the alloy; and

- от 20°C до 500°C для определения температуры Нееля TNéel сплава. Температура Нееля соответствует температуре, выше которой антиферромагнитный материал становится парамагнитным.- from 20°C to 500°C to determine the Néel temperature T Néel of the alloy. The Néel temperature corresponds to the temperature above which an antiferromagnetic material becomes paramagnetic.

Более конкретно, средний коэффициент теплового расширения определяют путём измерения изменения длины в микрометрах при температуре от -180°C до 0°C испытательного образца, имеющего длину 50 мм при 0°C. Затем вычисляют средний коэффициент теплового расширения по следующей формуле:

Figure 00000001
где
Figure 00000002
представляет изменение длины в микрометрах между 0°C и -180°C, L0 представляет длину испытуемого образца при 0°C, T0 составляет 0°C и T1 составляет -180°C.More specifically, the average coefficient of thermal expansion is determined by measuring the change in length in micrometers at a temperature from -180°C to 0°C of a test piece having a length of 50 mm at 0°C. The average coefficient of thermal expansion is then calculated using the following formula:
Figure 00000001
where
Figure 00000002
represents the change in length in micrometers between 0°C and -180°C, L 0 represents the length of the test piece at 0°C, T 0 is 0°C and T 1 is -180°C.

Температура Нееля определяется путём измерения L(T), где L представляет длину образца при температуре T, затем вычисляют наклон dL/dT. Температура Нееля соответствует температуре изменения наклона этой кривой.The Néel temperature is determined by measuring L(T), where L represents the length of the sample at temperature T, then the slope dL/dT is calculated. The Néel temperature corresponds to the temperature of the change in the slope of this curve.

Результаты этих испытаний соответственно приведены в столбцах «°CTE [от -180°C до 0°C]°» и «TNéel» в таблице 1 ниже.The results of these tests are respectively shown in the columns "°CTE [-180°C to 0°C]°" and "T Néel " in Table 1 below.

Наконец, изобретатели провели испытания на механическое плоскостное растяжение при -196°C для измерения предела текучести при относительном удлинении 0,2% Rp0,2 при -196°C. Результаты этих испытаний сведены в колонку, озаглавленную «Rp0,2 при -196°C» в таблице 1 ниже.Finally, the inventors conducted a mechanical planar tensile test at -196°C to measure the yield strength at a relative elongation of 0.2% Rp 0.2 at -196°C. The results of these tests are summarized in the column headed "Rp 0.2 at -196°C" in Table 1 below.

Figure 00000003
Figure 00000003

В таблице 1 выше «n.d.» означает, что рассматриваемое значение не определялось.In table 1 above "n.d." means that the value in question has not been determined.

Подчеркнутые испытания соответствуют настоящему изобретению.The underlined tests correspond to the present invention.

В этой таблице:In this table:

- для элементов C, Al, Se, S, P, O «mini» означает:- for elements C, Al, Se, S, P, O "mini" means:

C <0,05 мас.%,C<0.05 wt.%,

Al <0,02 мас.%,Al <0.02 wt.%,

Se <0,001 мас.%,Se<0.001 wt.%,

S <0,005 мас.%,S<0.005 wt.%,

Р <0,04 мас.%,P<0.04 wt.%,

O <0,002 мас.%,O <0.002 wt.%,

- элементы, обозначенные «Другие», включают Co, Cu, Mo, Sn, Nb, V, Ti и Pb, и в этом столбце «mini» означает:- elements marked "Other" include Co, Cu, Mo, Sn, Nb, V, Ti and Pb, and in this column "mini" means:

- Co, Cu, Mo <0,2 мас.%,- Co, Cu, Mo <0.2 wt%,

- Sn, Nb, V, Ti <0,02 мас.% и- Sn, Nb, V, Ti <0.02 wt.% and

- Pb <0,001 мас.%.- Pb <0.001 wt%.

Для азота «mini» означает N <0,03 мас.%. При таком содержании азот считается остаточным элементом.For nitrogen, "mini" means N<0.03 wt%. At this content, nitrogen is considered a residual element.

Для редкоземельных элементов, а именно Ce, La и Y, «mini» означает, что сплав содержит не более чем следы этих элементов, предпочтительно с содержанием каждого из этих элементов 1 ч/млн или менее.For rare earth elements, namely Ce, La and Y, "mini" means that the alloy contains no more than traces of these elements, preferably with a content of each of these elements of 1 ppm or less.

Испытания под номерами 6, 8, 10, 12, 15-17, 19 и 20 соответствуют настоящему изобретению.Test numbers 6, 8, 10, 12, 15-17, 19 and 20 are in accordance with the present invention.

Установлено, что полоса, приготовленная в этих испытаниях, демонстрирует подходящую и даже более высокую стойкость к горячему растрескиванию (см. колонку испытания Варестрейнта) и, следовательно, имеет подходящую свариваемость.It has been found that the strip prepared in these tests exhibits suitable and even superior hot cracking resistance (see Waretrain test column) and therefore has suitable weldability.

Кроме того, эта полоса показывает коррозионную стойкость, которая больше или равна таковой Invar M93, средний коэффициент теплового расширения CTE от -180°C до 0°C ниже или равен 8,5x10-6/°C, a температура Нееля выше или равна 40°C, ударная вязкость по KCV при -196°C более или равна 80 Дж/см² и предел текучести Rp0,2 при -196°C более или равен 700 МПа.In addition, this band shows a corrosion resistance greater than or equal to that of Invar M93, an average coefficient of thermal expansion CTE from -180°C to 0°C is less than or equal to 8.5x10 -6 /°C, and a Néel temperature greater than or equal to 40 °C, KCV impact strength at -196°C is greater than or equal to 80 J/cm² and yield strength Rp 0.2 at -196°C is greater than or equal to 700 MPa.

Таким образом, полоса, изготовленная из сплава по настоящему изобретению, демонстрирует удовлетворительные свойства теплового расширения, ударной вязкости и механической прочности для её применения в областях, в которых требуется высокая стабильность размеров под влиянием изменений температуры, в частности, при криогенных температурах.Thus, the strip made from the alloy of the present invention exhibits satisfactory thermal expansion, toughness and mechanical strength properties for applications in applications that require high dimensional stability under the influence of temperature changes, in particular at cryogenic temperatures.

Сплавы в испытаниях под номерами 1 - 5 имеют содержание хрома строго менее 7,0 мас.%. Установлено, что соответствующая полоса имеет недостаточную стойкость к горячему растрескиванию и, следовательно, едва ли удовлетворительную свариваемость. Испытания 1 и 3 также показывают, что это низкая стойкость к горячему растрескиванию не компенсируется добавлением углерода даже при относительно высоком содержании.Alloys in tests under numbers 1 - 5 have a chromium content strictly less than 7.0 wt.%. It has been found that the corresponding strip has insufficient hot cracking resistance and therefore hardly satisfactory weldability. Tests 1 and 3 also show that this low hot crack resistance is not compensated by the addition of carbon even at a relatively high content.

Сплав в испытании 11 имеет содержание хрома строго выше 14,0 мас.%. Можно видеть, что соответствующая полоса демонстрирует высокую хрупкость при криогенных температурах, что выражается в стойкости по KCV строго менее 50 Дж/см². Также наблюдается, что этот сплав имеет температуру Нееля строго ниже 40°C.The alloy in test 11 has a chromium content strictly above 14.0 wt%. It can be seen that the corresponding band exhibits high brittleness at cryogenic temperatures, resulting in a KCV resistance strictly less than 50 J/cm². It is also observed that this alloy has a Néel temperature strictly below 40°C.

Сплав в испытании № 13 имеет содержание никеля строго выше 2,5 мас.%. Замечено, что соответствующая полоса имеет средний коэффициент теплового расширения CTE между -180°C и 0°C, который строго выше 8,5х10-6/°C.The alloy in test No. 13 has a nickel content strictly above 2.5 wt.%. It is noted that the corresponding strip has an average coefficient of thermal expansion CTE between -180°C and 0°C, which is strictly above 8.5x10 -6 /°C.

Сравнение результатов испытаний 7 и 8 показывает, что, при прочих равных, увеличение содержания азота позволяет улучшить коррозионную стойкость. Сплав в испытании номер 9 имеет содержание азота строго выше 0,30 мас.%, и видно, что он демонстрирует ухудшенную свариваемость и ударную вязкость по KCV при -196°C.Comparison of test results 7 and 8 shows that, other things being equal, increasing the nitrogen content improves corrosion resistance. The alloy in test number 9 has a nitrogen content strictly above 0.30 wt.%, and it can be seen that it shows degraded weldability and toughness KCV at -196°C.

Кроме того, как показывает сравнение тестов 14 и 15, уменьшение содержания марганца при прочих равных приводит к снижению температуры Нееля.In addition, as a comparison of tests 14 and 15 shows, a decrease in the manganese content, other things being equal, leads to a decrease in the Néel temperature.

Также наблюдается, что полоса, соответствующая испытаниям 14, 17, 19 и 20, которая содержит редкоземельные элементы в количестве 0,010 - 0,14 мас.%, имеет подходящую стойкость к горячему растрескиванию с длиной трещин менее 2 мм. Напротив, полоса, соответствующая испытаниям 18 и 21, имеет содержание редкоземельных элементов строго выше 0,14 мас.%, и было обнаружено, что такая полоса имеет ухудшенную свариваемость.It is also observed that the strip corresponding to tests 14, 17, 19 and 20, which contains rare earth elements in an amount of 0.010 - 0.14 wt.%, has a suitable resistance to hot cracking with a crack length of less than 2 mm. In contrast, the strip corresponding to tests 18 and 21 has a content of rare earth elements strictly above 0.14 wt.%, and such a strip was found to have poor weldability.

Механическую прочность однородного сварного шва между двумя частями из сплава железо-марганец по настоящему изобретению или неоднородного сварного шва между частью из сплава железо-марганец по настоящему изобретению и частью из другого сплава, в частности, из нержавеющей стали 304L и Invar® M93, исследовали путём испытания на растяжение. Эти испытания проведены с использованием сплава примера 16 в таблице 1 в качестве сплава железо-марганец.The mechanical strength of a homogeneous weld between two parts of an iron-manganese alloy of the present invention, or a non-uniform weld between a part of an iron-manganese alloy of the present invention and a part of another alloy, in particular 304L stainless steel and Invar® M93, was examined by tensile tests. These tests were carried out using the alloy of example 16 in Table 1 as an iron-manganese alloy.

Более конкретно, однородные сварные швы получены путём сварки встык двух испытательных стержней, отобранных из полосы сплава железо-марганец Примера 16 в таблице 1. Неоднородные сварные швы также получены путём сварки встык испытательного стержня, отобранного из полосы сплава Примера 16 в таблице 1 и испытательного стержня, отобранного из полосы Invar® M93, или испытательного стержня, отобранного из полосы нержавеющей стали 304L.More specifically, uniform welds are obtained by butt-welding two test rods taken from the strip of the iron-manganese alloy of Example 16 in Table 1. Non-uniform welds are also obtained by butt-welding a test rod taken from the strip of the alloy of Example 16 in Table 1 and the test rod , taken from an Invar® M93 strip, or a test rod taken from a 304L stainless steel strip.

Для сравнения, однородные сварные швы получены путём сварки встык двух испытательных стержней, отобранных из полосы Invar® M93, и неоднородные сварные швы путём сварки встык, испытательного стержня, отобранного из полосы Invar® M93, и испытательного стержня, отобранного из полосы нержавеющей стали 304L.For comparison, uniform welds are obtained by butt-welding two test rods taken from an Invar® M93 strip, and non-uniform welds by butt-welding a test rod taken from an Invar® M93 strip and a test rod taken from a 304L stainless steel strip.

Результаты представлены в таблице 2 ниже.The results are presented in table 2 below.

Таблица 2. Результаты испытаний на растяжениеTable 2 Tensile Test Results

Тип узла, сваренного встыкButt weld type Пример 16 -Пример 16Example 16 - Example 16 Пример 16 - 304L SSExample 16 - 304L SS Пример16-Invar M93Example16-Invar M93 Invar M93 – Invar M93Invar M93 – Invar M93 304L SS-Invar M93304L SS-Invar M93 Механическая прочность Rm узла, сваренного при 25°C (МПа)Mechanical strength Rm of assembly welded at 25°C (MPa) 615615 475475 425425 410410 330330

Испытания на растяжение проводили при температуре окружающей среды, как это обычно бывает при квалификационных испытаниях сварных швов.Tensile tests were carried out at ambient temperature, as is usually the case for qualification tests of welds.

Эти испытания показывают, что сплав по изобретению имеет удовлетворительную свариваемость с нержавеющей сталью и Invar®These tests show that the alloy of the invention has satisfactory weldability to stainless steel and Invar®

Сплав по настоящему изобретению можно успешно использовать в любом применении, в котором требуется подходящая стабильность размеров, связанная с подходящей коррозионной стойкостью и подходящей свариваемостью, в частности, в криогенном диапазоне или в области электроники.The alloy of the present invention can be successfully used in any application that requires suitable dimensional stability associated with suitable corrosion resistance and suitable weldability, in particular in the cryogenic range or in the field of electronics.

Принимая во внимание их свойства, сплавы по настоящему изобретению можно преимущественно использовать для изготовления сварных узлов, предназначенных для применений, в которых требуется высокая стабильность размеров в условиях изменения температуры, в частности, при криогенных температурах.In view of their properties, the alloys of the present invention can advantageously be used to make welded assemblies for applications where high dimensional stability is required under conditions of temperature change, in particular at cryogenic temperatures.

Claims (23)

1. Сплав железо-марганец, включающий по массе:1. An alloy of iron-manganese, including by weight: 25,0 ≤ Mn ≤ 32,0%;25.0 ≤ Mn ≤ 32.0%; 7,0 ≤ Cr ≤ 14,0%; 7.0 ≤ Cr ≤ 14.0%; 0 ≤ Ni ≤ 2,5%;0 ≤ Ni ≤ 2.5%; 0,05 ≤ N ≤ 0,30%;0.05 ≤ N ≤ 0.30%; 0,1 ≤ Si ≤ 0,5%;0.1 ≤ Si ≤ 0.5%; необязательно 0,010% ≤ редкоземельные элементы ≤ 0,14%;optional 0.010% ≤ rare earths ≤ 0.14%; остальное железо и остаточные элементы, полученные в результате изготовления.the rest is iron and residual elements resulting from manufacture. 2. Сплав по п. 1, в котором содержание хрома составляет 8,5-11,5 мас.%.2. An alloy according to claim. 1, in which the chromium content is 8.5-11.5 wt.%. 3. Сплав по п. 1 или 2, в котором содержание никеля составляет 0,5-2,5 мас.%.3. Alloy according to claim. 1 or 2, in which the nickel content is 0.5-2.5 wt.%. 4. Сплав по любому из пп. 1-3, в котором содержание азота составляет 0,15-0,25 мас.%.4. Alloy according to any one of paragraphs. 1-3, in which the nitrogen content is 0.15-0.25 wt.%. 5. Сплав по любому из пп. 1-4, в котором редкоземельные элементы включают один или несколько элементов, выбранных из: лантана (La), церия (Ce), иттрия (Y), празеодима (Pr), неодима (Nd), самария (Sm) и иттербия (Yb).5. Alloy according to any one of paragraphs. 1-4, in which the rare earth elements include one or more elements selected from: lanthanum (La), cerium (Ce), yttrium (Y), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm) and ytterbium (Yb ). 6. Способ изготовления полосы из сплава железо-марганец по любому из пп. 1-5, включающий следующие последовательные стадии:6. A method of manufacturing a strip of iron-manganese alloy according to any one of paragraphs. 1-5, including the following successive stages: - получение сплава по любому из пп. 1-5;- obtaining an alloy according to any one of paragraphs. 1-5; - формирование полуфабриката из указанного сплава;- formation of a semi-finished product from the specified alloy; - горячую прокатку этого полуфабриката для получения горячекатаной полосы;- hot rolling this semi-finished product to obtain a hot-rolled strip; - необязательно холодную прокатку горячекатаной полосы за один или несколько проходов для получения холоднокатаной полосы.optionally cold rolling the hot strip in one or more passes to obtain a cold strip. 7. Полоса из сплава железо-марганец по любому из пп. 1-5.7. Strip of iron-manganese alloy according to any one of paragraphs. 1-5. 8. Способ изготовления проволоки из сплава железо-марганец по любому из пп. 1-5, включающий следующие стадии:8. A method of manufacturing iron-manganese alloy wire according to any one of paragraphs. 1-5, including the following steps: - получение полуфабриката из сплава железо-марганец по любому из пп. 1-5;- obtaining a semi-finished product from an iron-manganese alloy according to any one of paragraphs. 1-5; - горячую обработку полуфабриката для формирования промежуточной проволоки и- hot processing of the semi-finished product to form the intermediate wire and - переработку промежуточной проволоки в проволоку меньшего диаметра, чем промежуточная проволока, причем указанная стадия переработки включает стадию волочения проволоки.- processing the intermediate wire into a wire of a smaller diameter than the intermediate wire, and said processing step includes a wire drawing step. 9. Проволока из сплава железо-марганец по любому из пп. 1-5.9. Wire alloy iron-manganese according to any one of paragraphs. 1-5.
RU2021121586A 2019-01-22 Iron-manganese alloy with improved weldability RU2772883C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2772883C1 true RU2772883C1 (en) 2022-05-26

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2351234A1 (en) * 1973-10-12 1975-04-17 Nippon Steel Corp Austenitic weldable manganese-chromium-nickel steel - has low coefft. of thermal expansion and good notch impact toughness at very low temp.
JPS5236512A (en) * 1975-09-18 1977-03-19 Nippon Stainless Steel Co Ltd Two phases (ferritic and austenitic) stainless steel of high hardness
EP2799571A1 (en) * 2011-12-27 2014-11-05 Posco Austenitic steel having superior machinability and cryogenic temperature toughness in weld heat affected zones thereof and method for manufacturing same
RU2632728C2 (en) * 2016-02-10 2017-10-09 Байдуганов Александр Меркурьевич Heat-resistant alloy
RU2672169C1 (en) * 2018-08-10 2018-11-12 Юлия Алексеевна Щепочкина Iron-based alloy

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2351234A1 (en) * 1973-10-12 1975-04-17 Nippon Steel Corp Austenitic weldable manganese-chromium-nickel steel - has low coefft. of thermal expansion and good notch impact toughness at very low temp.
JPS5236512A (en) * 1975-09-18 1977-03-19 Nippon Stainless Steel Co Ltd Two phases (ferritic and austenitic) stainless steel of high hardness
EP2799571A1 (en) * 2011-12-27 2014-11-05 Posco Austenitic steel having superior machinability and cryogenic temperature toughness in weld heat affected zones thereof and method for manufacturing same
RU2632728C2 (en) * 2016-02-10 2017-10-09 Байдуганов Александр Меркурьевич Heat-resistant alloy
RU2672169C1 (en) * 2018-08-10 2018-11-12 Юлия Алексеевна Щепочкина Iron-based alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101586590B1 (en) Austenite steel welded joint
EP1867745A1 (en) Ferritic heat-resistant steel
EP3550049B1 (en) Nickel-containing steel for low temperature service and low temperature tank
KR101530940B1 (en) Ni-Fe-Cr-Mo ALLOY
WO2005017222A1 (en) High strength stainless steel pipe excellent in corrosion resistance for use in oil well and method for production thereof
EP3467132B1 (en) Duplex stainless steel and duplex stainless steel manufacturing method
JP2006225718A (en) DEPOSITED METAL FOR HIGH STRENGTH Cr-Mo STEEL HAVING EXCELLENT LOW TEMPERATURE TOUGHNESS AND SR CRACK RESISTANCE
KR20180031753A (en) Method for manufacturing austenitic stainless steels and austenitic stainless steels
JP7315097B2 (en) High-strength stainless seamless steel pipe for oil wells and its manufacturing method
EP3088551A1 (en) Rolled steel material for high-strength spring and wire for high-strength spring using same
EP2816130B1 (en) Spring steel
US20230128437A1 (en) High-strength stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods and method for manufacturing same
EP3118342B1 (en) Ferritic stainless steel
RU2655501C2 (en) Iron-nickel alloy with improved weld-ability
CA3075882C (en) Austenitic stainless steel and production method thereof
RU2772883C1 (en) Iron-manganese alloy with improved weldability
EP3626841B1 (en) High strength micro alloyed steel seamless pipe for sour service and high toughness applications
JP7326454B2 (en) Iron-manganese alloy with improved weldability
KR102387364B1 (en) High Mn steel and manufacturing method thereof
EP3797013B1 (en) An austenitic nickel-base alloy
JP7347714B1 (en) High strength seamless stainless steel pipe for oil wells
WO2023105852A1 (en) Stainless steel having excellent cold forgeability, hydrogen embrittlement resistance properties or corrosion resistance and non-magnetism
CN117980517A (en) High-strength stainless steel seamless steel pipe for oil well and manufacturing method thereof
US20230340632A1 (en) Stainless steel seamless pipe and method for manufacturing same
JP2024005022A (en) thick steel plate