SU1689425A1 - Мартенситн0старенж1ая сталь - Google Patents

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к мартенситностарею— щей стали, используемой для изготовления тяжело нагруженных деталей ответственного назначения. Цель изобретения - повышение прочности и пластичности. Сталь дополнительно содержит бор и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,002-0,05; никель 8,0-16,0; хром

4,5-8,0; молибден 0,5-4,0; титан 0,4-2,5; бор 0,001-0,01; церий 0,0010,05, железо остальное, при выполнении следующих соотношений: Σ никель+ +хром = 12,5-22,0; Σ молибден+титан=

= 0,9-5,0. Изобретение позволяет повысить прочность и пластичность стали, что увеличивает эксплуатационную стойкость деталей и снижает расход с дефицитных легирующих элементов.

2 табл.

Изобретение относится к метулларгии, конкретно мартенситностареющим сталям, используемым для изготовления тяжелонагруженных деталей ответственного назначения»

Для изготовления деталей, работающих в тяжелонагруженных условиях (валы роторов, валы турбин, корпуса ракет и др.), применяются мартенситностареющие стали на основе железоникель и железо-никель-хром, обладающие преимуществами перед другими металлическими материалами: высокий комплекс механических свойств, хорошая технологичность и т.д.

Важной задачей современного металловедения является увеличение показателей прочности и пластичности мартенситностареющих сталей.

Известна мартенситностареющая сталь, содержащая, мас»%:

Углерод

Никель

Молибден

Титан

Алюминий

Ванадий

Вольфрам

Ниобий

Железо

¢0,05

16,5-21,0

1,0-4,0

1,25-2,5

0,05-0,13

62,0

0,3

2,5

Остальное

1689425 А1

Недостатком этой стали является

невысокая пластичность (δ=6-7%, Ψ =

=40-42% при 6^=1800 Н/мм²).

3

1689425

4

Наиболее близкой к предлагаемой является сталь, содержащая, мас.%:

Углерод ί.0,05

Никель 11,0-15,0

Хром 0,5-4,0

Молцбден 0,5-5,5

Титан 0,5-2,0

Марганец -1»θ

Кремний -г 0,5

Железо Остальное

Недостатком известной стали является невысокие характеристики прочности и пластичности (бр=1800 Н/мм², ψ=7%)..

Цель изобретения - повышение прочности и пластичности. Известная сталь, содержащая углерод, никель, хром, молибден, титан и железо, дополнительно содержит бор и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод	0,002-0,05
Никель	8,0-16,0
Хром	4,5-8,0
Молибден	0,5-4,0
Титан	0,4-2,5
Бор	0,001-0,01
Церий	0,001-0,05
Железо	Остальное

при этом 2ΓΝϊ+0γ=1 2,5-22,0; Μο+Τΐ = =0,9-5,0.

Никель вводится_ в сталь для получения структуры безуглеродистого мартенсита, имеющего высокую прочность и пластичность» Уменьшение содержания никеля менее 8,0% приводит к образованию мартенситной структуры с низкой прочностью после старения и необходимости увеличения скорости охлаждения при закалке. При концентрации никеля более 16,0% прочность сплава снижается вследствие формирования в структуре остаточного аустенита.

Хром вводится в сталь для получения структуры безуглеродистого мартенсита, имеющего высокую прочность . и пластичность. Легирование хромом в количестве 4,5-8,0% обеспечивает повышение прочности стали. Уменьшение содержания хрома менее 4,5% приводит к образованию мартенситной структуры с низкой прочностью после старения.

При концентрации хрома более 8% прочность сплава снижается вследствие формирования в структуре остаточного аустенита»

Суммарное содержание никеля и хрома в стали не должно быть менее

12,5%, так как при дальнейшем уменьшении процентного содержания этих элементов образуется мартенсит низкой прочности. Если суммарная концентрация никеля и хрома превышает 22,0% то снижается прочность сплава вследствие формирования в структуре остаточного аустенита.

Молибден способствует упрочнению стали при старении мартенсита вследствие выделения интерметаллидной фазы. Уменьшение содержания молибдена менее 0,5% слабо упрочняет сталь. Увеличение содержания молибдена более 4,0% приводит к снижению пластичности вследствие появления в аустените избыточной (1 -фазы.

Титан способствует упрочнению стали при старении мартенсита вследствие вьщеления дисперсной интерметаллидной фазы. Уменьшение содержания титана менее 0,4% слабо упрочняет !сплав.· Увеличение содержания титана 'более 2,5% приводит к снижению пластичности вследствие вьщеления интер!металлидной фазы по границам зерен.

Для достижения эффекта упрочнения при старении необходимо соблюдать суммарную концентрацию молибдена и титана в сплаве не менее 0,9% и не более 5,0% во избежание охрупчивания.

Бор водится в сталь для улучшения структуры границ зерен, что связано с предотвращением приграничных выделений интерметаллидных фаз» Это приводит к повышению пластичности» Выделение его в количестве более 0,01% приводит к охрупчиванию сплава из-за выделения по границам зерен, а в количестве менее 0,0001% улучшающего действия не оказывает»

Церий вводится в сталь как рафинирующая добавка, измельчающая зерно и повышающая тем самым пластические свойства стали» Выделение церия в количестве более 0,05% приводит к снижению пластичности из-за выделения его по границам зерен» В количестве менее 0,001% церий рафинирующего влияния на сплав не оказывает»

Содержание углерода от 0,002% определяется его наличием в технически чистых шихтовых материалах, применяемых при выплавке. Увеличение содержания углерода более 0,05% ведет к падению пластичности после старения»

Известно введение бора в сталь

для повышения обрабатываемости реза5 1689425

6

нием. Однако легирование бором мартенсйтностареющих сталей для одновременного повышения прочности и пластичности не известно. В технике используется введение церия в сталь для $

увеличения обрабатываемости при сохранении термостойкости. Однако легирование церием мартенситностареющих сталей для повышения комплекса прочностных и пластических свойств не известно.

Стали восьми составов выплавляют в вакуумной индукционной печи емкостью 50 кг. Составы сталей приведены в табл.1.

В табл.2 приведены механические свойства сталей предлагаемых составов, а также сравнительные данные известной стали. 20

Из приведенных в табл.2 данных видно, что предлагаемая сталь (составы 1-4) имеет более высокие показатели прочности и пластичности

0$,Ц)), чем известная сталь. Повышение 25 составляет 5-20%. Сталь с выходящим за граничные условия содержанием легирующих элементов (составы.5-7) имеет невысокий комплекс механических свойств.

Таким образом, использование пред латаемой стали позволит повысить прочность и пластичность, что приведет к увеличению эксплуатационной стойкости деталей и снижению расхода дефицитных легирующих элементов.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Мартенситностареющая сталь, содер жащая углерод, никель, хром, молибден, титан, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и пластичности, она дополнительно содержит бор и церий при следующем соотношении компонен-

   , мае.%: Углерод 0,002-0,05 Никель 8,0-16,0 Хром 4,5-8,0 Молибден 0,5-4,0 Титан ' 0,4-2,5 Бор 0,001-0,01 Церий 0,001-0,01 Железо Остальное

   при выполнении следующих соотношений Ζ никель+хром = 12,5-22,0 25 молибден+титан = 0,9-5,0

   Таблица 1

   Сталь составе

   Содержание легирукпих элементов, мас.%

   С I- Ко Τί № Βί В Се Ζ ίήο+Τί „ _ΐ: . Предлагаемая 1 0,002 8,0 8,0 0,5 0,4 0,001 0,001 0,9 16,0 83,096 2 0,03 14,6 6,1 2,2 2,5 - - 0,005 0,007 4,7 20,7 74,558 3 0,02 8,0 4,5 2,8 2,2 - - 0,001 0,01 5,0 12,5 82,469 4 0,05 16,0 6,0 4,0 1.0 - - 0,01 0,05 5,0 22,0 72,690 5 0,03 7,0 4,0 0,2 0,8 - 0,0005 0,0005 1,0 11,0 87,969 6 0,06 17,5 о,3 4,5 2,7 - - 0,03 0,08 7.2 17,8 74,830 7 0,001 17,0 9,3 3.6 1,5 - - 0,05 0,01 5,1 26,3 68,539 Известная 8 0,05 10,2 1,5 5,0 1,5 0,6 0,5 - ·- 6,5 11,7 80,650

   Т а б л и ц а 2

   Сталь состава Н/мм² |б"₀₁г. н/мм² | X | Ψ» * Предлагаемая 1 1920 1850 12 56 2 2100 2050 10 53 3 2200 2110 9 48 4 2050 2010 10 49 5 1880 1820 8 45 6 1890 1830 8 47 7 1900 1840 9 52 Известная 8 1800 1700 7 41