SU1689424A1 - Сталь - Google Patents

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к стали, которая может быть использована для изготовления крупных отливок валов буммашин,

Изобретение относится к металлургии, в частности к стали, которая может быть использована для изготовления крупных отливок валов бумагоделательных машин, работающих в агрессивной среде бумажного производства, в частности может быть использовано при изготовлении оболочек приемных валов, работающих в агрессивных отработанных водах, содержащих хлориды и ионы серы.

Для обеспечения высокой эксплуатационной стойкости стали должны обладать высокой коррозионной (стойкость •к точечной коррозии) и коррозионноусталостной стойкостью.

Известна сталь СА-15, применяемая для указанных целей в бумагоделатель2

работающих в агрессивных отработанных водах бумажного производства, и позволяет повысить эксплуатационную стойкость деталей. Цель изобретения повышение эксплуатационной стойкости за счет повышения коррозионно-усталостной прочности. Сталь дополнительно содержит ванадий, ниобий, азот и молибден при следующем соотношении компонентов, мас.Х: углерод 0,045-0,10', кремний 0,10-0,40*, марганец 0,2-0,8*, хром 12,0-14,0,* никель 1,65-2,25*, медь 0,9-1,51 азот 0,005-0,08; ниобий 0,001-0,04’, ванадий 0,005-0,08; кальций 0,001-0,02; церий 0,005-0,08, молибден 0,05-0,30. железо остальное, о 2 табл. *

ном производстве, состоящая из следующих компонентов, мас.Х:

Углерод	0,10
Кремний	0,6
Марганец	0,7
Хром	12,3
Никель	0,4
Молибден	0,4.

Железо и примеси Остальное Недостатком указанной стали является неудовлетворительная эксплуатационная стойкость валов при работе бумагоделательных машин из-за низких значений прочности, особенно для скоростных машин, и низкая коррозионная стойкость.

Наиболее близкой к предлагаемой

стали по технической сущности и до511 „„ 1689424 А1

3 1689424 4

стигаемому результату является сталь ι чения высокой прочности и коррозионно

дпя изготовления валов бумагоделатель·ных машин, работающих в агрессивной среде, состоящая из следующих компонентов, мас.%:

Углерод	0,03-0,1
Кремний	0,2-0,4
Марганец	0,3-0,6
Хром	13,5-15,0
Никель	1,2-1,6
Медь	1,2-1,6
Алюминий	0,01-0,05
Титан	0,01-0,08
Кальций	0,005-0,05
РЗМ	0*005-0,08
Железо и примеси	Остальное

Недостатком известной стали является низкая эксплуатационная стойкость валов из-за низких значений 20 коррозионно-усталостной стойкости, что обусловлено наличием в структуре стали большого количества О-феррита, особенно при содержании феррйтообра'зующих на верхнем пределе, а аустени- 25 тообразующих - на нижнем пределе.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости за счет увеличения коррозионно-усталостной прочности.

Необходимость совместного введения ванадия, ниобия, азота и молибдена обусловлена характером их воздействия на свойства стали. Молибден увеличивает прокаливаемость стали, повышает прочность и коррозионную стойкость стали, а азот, как аустенитообразующий элемент, снижает количество 5феррита, повышает прочность и улучшает однородность структуры стали, что дд повышает коррозионно-усталостную прочность стали. Ванадий и ниобий в присутствии этих двух элементов образуют комплексные мелкодисперсные нитриды и Карбонитриды, располагающиеся равномерно и по телу зерна и по границам, что повышает прочность. Кроме того, ниобий и ванадий, связывая углерод и азот в карбиды, нитриды и карбонитриды, препятствует обра- . зованию и выделению по границам зерен карбидов и карбонитридов хрома, что обеспечивает высокую коррозионноусталостную прочность.

Таким образом, совместное введение $5 ванадия, ниобия, азота и молибдена обеспечивает получение высокой эксплуатационной стойкости за счет полу—

усталостной прочности_с

Предлагаемая сталь отличается от известкой тем, что дополнительно содержит ванадий (0,005-0,08 мас.%), ниобий (0,001-0,04 мас.%), азот (0,005-0,08 мас.%). и молибден (0,0500,30 мас.%).

При содержании ванадия и ниобия ниже нижнего предела их воздействие на прочность и коррозионную стойкость стали малоэффективно, а при содержании их выше верхнего предела снижается прочность, ударная вязкость и коррозионно-усталостная прочность за счет развития межзеренного разрушения литой стали, что связано с обогащением бывших границ аустенитных зерен карбидами и карбонитридами ванадия и ниобия.

При содержании азота и молибдена ниже нижнего предела их действие на прочность и коррозионную стойкость малоэффективно, а увеличение содержания азота и молибдена выше верхнего предела несколько повышает прочность, снижает коррозионную стойкость и пластичность за счет увеличения количества карбидов и карбонитридов, их огрубления и выделения по границам зерен.

Предлагаемая сталь отличается меньшим содержанием хрома (12,014,0 мас.% против 13,5-16,0 мас.% в известной стали), что обеспечивает высокую коррозионно-усталостную прочность за счет получения однородной мартенситной структуры стали без δ-феррита.

При содержании хрома ниже нижнего предела коррозионно-усталостная прочность снижается за счет уменьшения упрочнения твердого раствора, а при содержании хрома выше верхнего предела снижается коррозионно-усталостная прочность за счет увеличения в структуре стали δ-феррита.

Предлагаемая сталь отличается более высоким содержанием никеля (1,65-2,25 мае. против 1,2-1,6 мас.%), что увеличивает коррозионно-усталостную прочность за счет получения однородной структуры стали, более высокой ее прочности и коррозионной.стойкости.

фи содержании никеля ниже нижнего

предела его воздействие на коррозионно-усталостную прочность не столь

5 1689424 6

эффективно, так как в структуре стали содержится ν -феррит, а при увеличении его содержания выше верхнего предела коррозионно-усталостная прочность несколько снижается за счет появления в структуре стали остаточного аустенита.

В табл.1 приведен химический состав предлагаемой стали трех плавок (1—3), а также химический состав плавок, имеющих концентрацию компонентов ниже нижнего и выше верхнего пределов предлагаемого состава (4 и 5) и известный состав стали (6 и 7). Выплавку производят в 150-килограммовой индукционной печи с центробежной разливкой на отливки 0 350х х260,$ =30 мм.

В табл.2 приведены механические 20 свойства и коррозионно-усталостная прочность стали указанных плавок после оптимального режима термической обработки.

Испытания на растяжения проводят 25 в соответствии с требованиями на цилиндрических образцах пятикратной длины с диаметром расчетной части 6 мм.

ном цикле нагружения, частота изменения нагрузки составляет 50 Гц. Коррозионную среду подают на поверхность рабочей зоны капельным методом. База испытаний 10® циклов.

Как видно из табл.2, предлагаемая сталь имеет более высокую коррозионно-усталостную прочность по сравнению с известной.

Использование предлагаемой стали в качестве материала для валов бумагоделательных машин по сравнению с известной позволит повысить эксплуатационную стойкость валов бумагоделательных машин на 35%.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, кальций, церий, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости за счет повышения коррозионно-усталостной прочности,’она дополнительно содержит ванадий, ниобий, азот и молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Коррозионно-усталостную прочность 30 Углерод 0,045-0,10 определяют в лабораторных условиях Кремний 0,10-0,40 при 20^вС на образцах с диаметром Марганец 0,2-0,8 рабочей части 7,5 мм и .цлиной 200 мм Хром 12,0-14,0 в коррозионной среде, имитирующей Никель 1,65-2,25 рабочую среду, состава:ЫаС1 165 мг/л} Медь 0,9-1,5 350 мг/л. Компоненты среды □5 Церий 0,005-0,08 растворяют в дистиллированной воде, Кальций 0,001-0,02 кислотность раствора регулируют с Азот 0,005-0,08 помощью серной кислоты (Н^БО^) до Молибден 0,05-0,30 значения рН 3,5. Испытания проводят 40 Ванадий 0,005-0,08 на установке МУИ—6000 в условиях чис- Ниобий 0,001-0,04 того изгиба с вращением при симметрии- Железо Остальное ·, Таблица 1

   Состав

   Содержание компонентов, мае.?

   стали 7 С 51 Мп Сг N1 Си N Ко V «* I Се Са 1 0,045 0,10 0,2 12,0 1,65 0,9 0,005 0,05 0,005 0,001 0,005 0,001 Остальное 2 0,06 0,20 0,4 13,0 1,90 1,2 0,04 0,15 0,04 0,02 0,04 0,01 3 0,10 0,40 0,8 14,0 2,25 1,5 0,08 0,30 0,08 0,04 0,08 0,02 4 0,04 0,008 0,15 11,5 1,5 0,8 0,0035 0,04 0,004 0,00050 0,001 0,0005 „»1_ 5 0,12 0,50 0.9 14,5 2,5 1,6 0,09 0,31 0,09 0,05 0,09 0,022 6 0,03 0,2 о.з 13,5 1.2 1,2 0,01 0,01 - . - 0,005 0,005 7 0,1 0,4 0,6 15,0 1,6 1,6 0,05 0,08 - - 0,08 0,05

   7

   1689424

   8

   Таблица2

   Сталь

   Механические свойства

   Ограниченный предел устат

   МПа -------МПа (?, % лости, КПа, на базе, цикл У, Ъ КСУ, Дж/см² 10* | 10^й Предлагаемая 1 583 710 25,0 65,0 150 45,7 15.2 2 592 715 24,0 64,0 140 46,2 15,6 3 594 725 22,0 63,0 . 125 46,9 16,9 4* 550 680 22,0 65,0 165 39,8 10,5 + 5* •570 695 19,5 58,0 80 42,3 12,9 Известная 6 510 650 27,2 62,0 132 39,8 10,1 \ 7 520 665 19,1 56,2 74 41,7 11,1

   Запредельные составы.