SU1749300A1 - Сталь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, конкретно к жаростойкой безникелевой стали , работающей при повышенных температурах , например, в услови х атмосферы топочных газов. Сущность изобретени , сталь дополнительно содержит ванадий, азот, кальций, редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.% углерод 0,20-0,8; кремний 0.30-0,50; марганец 0.35-0,90 хром 25.0-32,0: ванадий 0,05-0,30: азот 0.02-0,10; титан 0,020-0.10. алюминий 0.50-1,50, кальций 0,001-0.010: редкоземельные металлы 0 01-0,30. железо - остальное при соотношении суммы ванади  и титана к азоту 3,5-4,0. 2 табл

Description

Изобретение относитс  к металлургии. в частности к безникелевым жаростойким стал м, и предназначено дл  изготовлени  деталей, работающих при повышенных температурах в атмосферных услови х например деталей печной арматуры

Известна сталь содержаща  мае %: Углерод -0.05 0 1

Кремний0 80-1 О

Марганец0,4 1 О

Хром20.0-22.0

Титан.1.2 15

Алюминий10-12

ЖелезоОстальное

Недостатками указанной стали  вл ютс  низка  пластичность и недостаточно высока  жаростойкость в атмосфере топочных газов.

Цель изобретени  повышение пластичности и жаростойкости стали в атмосфере топочных газов

Сталь, содержаща  углерод марганец, кремчий, хром, алюминий титан железо

дополнительно содержит ванадий кальций, азот и редкоземельные металлы (РЗМ) при следующем соотношении компонентов, мае %.

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Ванадий

Азот

Титан

Алюминий

Кальций

РЗМ

Железо

0.20-0.80

0.30-0.50

0.35-0.90

25.0-32 О

0.05-0 30

0.02-0 10

002-0 10

050-1.50

0001-0.010

0.01-0.30

Остальное

СО

С

xj

ь. о

со о о

при отношении суммы ванадий и титана к азоту 3,5-4.0.

При отношении суммы ванади  и титана к азоту менее 3 5 возможна газова  пористость в отливке и образование нитридов алюмини , имеющих низкую температуру плавлени  и располагающихс  преимущественно в междеь дритных и межог.ных участках , что приводит к резкому падению ударной в зкости стали. При отношении более 4,0 происходит образование карбидов ванади  и титана.

При избытке ванади  и титана свыше стехиометрического соотношени  к азоту, кроме нитридной фазы, при охлаждении дополнительно образуютс  карбиды и карбо- нитриды ванади  и титана более 10 мкм. Эти соединени  не раствор ютс  в матрице вплоть до 1300°С и  вл ютс  концентраторами напр жений, что понижает пластичность и ударную в зкость стали. Кроме того, нитриды титана,  вл  сь эффективными подложками кристаллизации и преп тстви-  ми высокоуглевых границ в остывающем металле отливки, снижают степень физико- химической неоднородности стали. При содержании титана менее 0,005% модифицирующий эффект отстутсвует, а при содер- жании титана и ванади  более 0,1 и 0,3% происходит коагул ци  нитридов, ухудшение механических и технологических свойств стали.

Присадка РЗМ до0,3% заметноулучша- етжидкотекучесть стали вследствие дегазирующего и десульфирующего действи . Кроме того, добавки в сталь поверхностно- активных РЗМ, обладающих большим сродством к кислороду и образующих несмачиваемые окислы, привод т к резкому снижению температуры пленообразовани . Это приводит к снижению брака отливок по пленам. Дальнейшее повышение присадки РЗМ снижает жидкотекучесть хромалюми- ниевой стали, что св зано с образованием большого количества тугоплавких соединений , неуспевших всплыть на поверхность металла до начала разливки.

При содержании РЗМ менее 0,01 моди- фицирующий эффект отсутствует. Кроме того , присадка РЗМ в сталь позвол ет получить плотную эмалевидную окалину при выдержке стали при 1000-1200°С. повышает жаростойкость сплава.

Присадка кальци  улучшает пластичность и ударную в зкость сталей за счет его сфероидизирующего действи  на сумму сульфидов и их преимущественного распределени  не на границе, а в теле зерна. При содержании кальци  менее 0,001 % модифицирующий эффект отсутствует, а при содержании более 0,01 % происходит коагул ци  сульфидов, ухудшение механических и технологических свойств стали.

Дл  подтверждени  оптимальности предлагаемого состава проведены пгзвки предлагаемой и известной сталей, а также плавки с выход щими из указанных пределов содержанием элементов.

Химический состав сталей приведен в табл.1.

Образцы дл  определени  механических свойств вырезают из трефовидной пробы и термообрабатывают по режиму: отжиг при 950°С, закалка от 1150°С и отпуск при 650°С.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Приведенные в табл. 2 данные показывают , что пластические свойства и жаростойкость предлагаемой стали увеличиваютс  по сравнению с известной. Так отно- сительнбе удлинение и ударна  в зкость сталей увеличиваютс  в среднем на 50 и 38% соответственно, а жаростойкость на 27%. Металлографический анализ показал, что предлагаема  сталь не имеет грубых строчечных выделений карбидов хрома и и крупных карбидов ванади , характерных дл  известной.

Повышение пластичности и жаростойкости стали, уменьшение карбидной неоднородности позвол ет повысить надежность и долговечность деталей, работающих в атмосфере, топочных газов на 30-40%.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Сталь, содержаща  углерод, марганец, кремний, хром, алюминий, титан, железо, отличающа с  тем, что, с целью повышени  пластичности и жаростойкости в атмосфере топочных газов, она дополнительно содержит ванадий, кальций, азот и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод0,20-0,80

   Кремний0,30-0,50

   Марганец0,35-0,90

   Хром25,0-32,0

   Ванадий0,05-0,30

   Азот0,02-0.10

   Титан0,020-0,10

   Алюминий0,50-1.50

   Кальций0.001-0,010

   Редкоземельные

   металлы0,01-0,30

   ЖелезоОстальное

   при отношении суммы ванади  и титана к азоту 3.5-4,0.

   Таблица 1

   Таблица 2