SU1712452A1 - Коррозионностойка сталь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к коррозионно-стойкой стали дл  изготовлени  изделий торгово-техноло- гического пищевого оборудовани , бытоЬыхприборов и предметов народного потреблени , и может быть использовано в автомо - билестроении и дл  инструментари  в медицинской технике. Цель изобретени  - повышение пластичности; ударной в зкости основного металла, сварных швов, околошовной зоны и улучшение полируемости. Сталь дополнительно содержит ниобий, азот и кальций при Следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,005- 0,035; азот-0,"005-0,045; кремний 0,1-0,8; марганец 0,1-0,8^Г хром 14-20; титан 0,01- 0,35; ниобий 0,1-0,30 редкоземельные металлы 0,0001-0,02; кальций 0,0001-0,01; железо- остальное,! причем выполн етс  следующее соотношениеО,45 >&(титан+ нио- бий)={100(углерод + азот)^ + 0,01]. 1 табл.СО

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к стал м дл  изготовлени  изделий торгово-технологического пищевого оборудовани , бытовых приборов и предме тов народного потреблени , в автомобиле строении и дл  инструментари  в медицинской технике.

Известны стали марок 08Х18Т1, 08Х18ТЧ, 06Х18ч, 12X17. Высокое содержание углерода, хрома и титана обусловливает по вление грубой остроугольной карбидной фазы, значительное количество которой, располагаетс  по границам зерен, ухудшай пластические свойства металла, полируемость и ударную в зкость.

Уменьшение содержани  титана в СТЗАИ до нижнего предела снижает пластичность сварных соединений.

Наиболее близкой к предлагаемой  в  етс  коррозионно-стойка  сталь 08Х17ФТч, содержаща , мас.%;

0,04-0,10

Углерод 0,30-0,60

Кремний 0,30 - 0,60

Марганец

Хром

14- 18 0,10-0,70

Титан 0,10-0,80

Ванадий

Редкоземельные

. 0,010-0,10

металлы 0,001 -0,05

Барий Остальное

Железо Эта сталь относитс  к ферритному классу и имеет следующие механические свойства после холодной прокатки, термической обработки и щелочно-кислотного травлени ;

Предел прочности, МПаДо 550

Относительное удлинение, %40

Основной недостаток стали - невысока  ударна  в зкость сварных швов основного металла и околошовной зоны, ограниченный ресурс пластичности в процессах хоодного формоизменени  металла до по вени  анизотропии деформации, в значиельной степени затрудн ющий ее полируемость.

Цель изобретени  - повышение пластичности , ударной в зкости основного металла , сварных швов и околошовной зоны, и улучшение полируемости.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в , содержащую углерод, кремний, марганец , хром, титан, железо, редкоземельные металлы, дополнительно введены ниобий, азот и кальций. Высокие показатели полируемости достигаютс , если соотношениесодержаний сильных карбидообразующих злементов титана и ниоби , а также элементов внедрени  углерода и азота удовлетвоо ет: требованию 0,45 (ТИ- Nb)% 100 (G + N) + 0,01 %.

Так как при таких содержани х резко повышаетс  количество оксидов и оксисульфидов зтих элементов. Кроме того, возрастает количество крупных карбидов и нитридов титана и ниоби , ухудшающих полируемость и снижающих ударную в зкость сварных швов и околощовной зоны.

Высокие показатели полируемости, пластичности и ударной в зкости сварных швов, околошовной зоны и основного металла достигаютс  при совместном введении титана и ниоби  в пропорции, близкой 1:1. При этом содержание углерода в стали не должно превышать 0,035%. Эти услови  обеспечивают выделение преимущественно мелкодисперсной карбонитриднойинитридной фазы, количество которой в объеме не превышает 0,12%.

Нижний предел содержани  углерода 0,005% ограничиваетс  минимально требуемой дл  обеспечени  высоких значений ударной в зкости околошовной зоны, карбонитридной фазы в объеме металла 0,0ё%.

Содержание ферритообразующих и аустенитообразующих элементов определ етс  следующим образом:

% (сумма ферритообразующих) 12

8% (сумма аустенитообразующих) X

Соотношение фазовых составл ющих и мартенситоферритной стали определ етс  уравнением, которое получено на основании экспериментальных данных, обработанных на ЭВМ

Y - - 0,64 + 65,37Х - 91,57Х + 125,24Х, где Y количество ферритной составл ющей;

X - приведенный эквивалент содержани  легирующих элементов.

Сумма -ферритообразующих элементов

(%)

.1 Cr + 4TI+1,5SI + 0,9Nb + 50P3M + + IOCa+(C+N+0,.1 Мп).

образом, улучшени  структуры и

свойств в указанной стали достигаетс  путем снижени  содержани  углерода, совместным легированием титаном, ниобием и азотом и введением определенных количеств редкоземельных и щелочноземельных металлов. Совместным легированием металла титаном и ниобием получают карбиднитриднук и нитриднуЮ фазы этих металлов, что способствует стабилизации

5 структуры, уменьшению хрупкости и улучшению полируемости. Кроме этого, карбонитридна  фаза преп тствует интенсивному росту зерен в процессе рекристаллизации или при сварке. Редкоземельные металлы преп тствуют выделению карбидной фазы по границам зерен, а следовательно , повышают пластичность, удар- ную в зкость стали, уменьшают склонность к межкриСталлитной коррозии. Редкоземельные элементы в пределах (0,0001 - 0,02} мас.% и щелочноземельные элементы затрудн ют диффузионную подвижность примесных атомов внедрени , что сказываетс  на равномерном выделении избыточных

0 фаз. Кальцийв указанных пределах (0,0001 - 0,01) мас.% вводитс  дл  более глубокого раскислени  и :повышени  жидкотекучести стали.

Такнм , рационально выбранные пределы содержаний углерода, азота, титана, нцоби  и РЗМ и их установленные соотношени , позвол ют н только получать благопри тное структурное состо ние и комплекс высоких свойств металла, но и

0 устранить вредное вли ние анизотропии деформации при низкой интенсивности деформации .

Дл  экспериментальной проверки за вл емого состава подготовлены шесть соста5 ВОВ, два из которых показали оптимальный результат (см. таблицу).%

Верхний предел содержани  титана в стали (0,35 мас.%) ограничиваетс  резким увеличением количества оксидов и окси0 сульфидов титана, ухудшающих полируемость и способствующих по влению плен на поверхности металла. Ограничение максимального содержани  ниоби  в стали (0,30 мас.%) обусловлено отрицательным

5 воздействием его на пластичность металла. Нижние содержани  титана и ниоби  ограничены началом их благопри тного воздействи  на структуру и свойства металла.

Введение азота в хромистые нержавеющие стали в указанном соотношении (0,005

-0,045 мас,%) оправдано улучшением их ударной в зкости, по влением мелкодисперсных нитридных и карбонитридных выделений , сдерживающих рост зерна в процессе рекристаллизации и при сварке.

Предельные содержани  хрома (14 - 20 мас.%) выбраны с учетом достаточнб коррозионной стойкости и незначительным вли нием на механические свойства стали. Кремний и марга нец содержатс  а стали в количествах, позвол ющих получить положительный эффект. .Анизотропи  деформации, возг икающа  в процессе холодного формоизменени  и резко ухудшающа  полируемость в стал х ферритного и мартенситферритного классов про вл етс  значительнее и наступает при меньшей интенсивности деформации, чем у аустенитных. Доминирующим фактором при возникновении анизотропии деформации (поверхность типа апёльсиноврй корки) вл етс  степень однородности структурного состо ни  стали. Следовательно, повышение пластичности металла, сдвигающее по вление анизртроПИИ деформации в сторону больших интенсивностей холодных деформаций, достигаетс  путем повышени  однородности его структурного состо ни . Поэтому важно не только обеспечить выплавку металла в заданных пределах содержаний легирующих элементов, но и обеспечить их указанное соотношение.

Несмотр  на достаточно высокие показатели полируемости первой смеси ударна  в зкость сварного шва и околошовной зоны

-низка . Это св зано с недостаточным количеством карбидн.ой и карбонитридной фаз, преп тствующих росту зерен в период перегрева при сварке (см. таблицу).

Выплавку коррозионно-стойкой стали проводили в индукцией ной печи с основной футеровкой емкостью 120 кг; Слитки подвергали прокатке при 960 С со степенью обжати  75% Затем прокатывали натолщИну 4,0 мм при 1200° С с последующим щёлочно-кислотным травлением. Холодную прокатку проводили на лабораторном Прокатном стане со степенью обжати ,40 80% .;:--.

Холоднокатаный лист, подвергали рекристаллизационному отжигу с 950° С. Полученные листы толщиной 2,0 мм имели механические свойства, представленные в таблице.

После аргонодуговой сварки встцк производили вырезку ударных образцов с1кс|Нцентратором R 1 мм. Концентратор напр жений наносили на основной метд л, околошовную зону и на сварной шой. Йспытани  ударной в зкости и относительного удлинени  3s производили стандартными методами. Предлагаемую сталь используют при изготовлении столовых приборов ит.д. вместо дорогосто щих хромникелевых сплавов, что позвол ет экономить никель.

Количественную оценку способности листового металла лабораторных плавок к полированию осуществл ли линейным методом подсчета неметаллических включений и карбидной фазы. Количество включений подсчитывали с помощью металлографического микроскопа МИМ-7. После определени  количества и размеров включений подсчитывали индекс загр зненности металла как отношение суммарной длины включений ко всей длине подсчета:

X mi«ai-bi

I

г

где mi - среднее значение интервала размерной группы в делени х окул рной шкалы;

ai - количество подсчитанных включений данной размерной группы:

bi - цена делени  окул рной шкалы при данном увеличении, мкм;

1-длина подсчета, мкм.

Металлографически yctaнoвлeн критический размер и количество неметаллических включений, которые определ ют пригодность металла к полировке.

Из таблицы следует, что коррозионностойка  сталь предлагаемого состава обладает значительно более высокой полируемостью (до 4,310, в зкость( 1,8 МДж/м, КСИ2 1,4 МДж/м, КСИз :1,15 МДж/м) и пластичностью 3s 50%).

Claims (1)

1. Формула изобр е т е н и  

   Коррозионно-стойка  сталь, преимущественно дл  сварки, содержаща  углерод, кремний, марганец, хром, титан, редкоземельные металлы, железо, отличающа с   тем. что, с целью повышени  Пластичности , ударной в зкости основного металла, сварных швов и околошовной зоны и улучшени  полируемости, она дополнительно содержит ниобий, азот и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Углерод0,005 - 0.035

   Кремний0,1-0,8

   Марганец0,1 -0,8

   Хром14-20

   Титан0,01 - 0,35

   Редкоземельные

   металлы0,0001 - 0.02