СТАЛЬ Российский патент 1995 года по МПК C22C38/58 C22C38/42 

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к конструкционным сталям, используемым для изготовления сварных металлоконструкций морских стационарных платформ и плавучих буровых установок.

В отечественной и зарубежной практике для изготовления конструкций данного назначения нашли широкое применение стали марок 09Г2, 09Г2С, 09Г2Д, 09Г2Т, 10Г2, 10Г2БД и др. [1]
Из перечисленных сталей наиболее близкой к заявляемому составу по системе легирования и содержанию ингредиентов является сталь 09Г2С (ГОСТ 19292-73), состав которой приведен ниже, мас. Углерод не более 0,12 Кремний 0,50 0,80 Марганец 1,30 1,70 Хром не более 0,30 Медь не более 0,30 Никель не более 0,30 Фосфор не более 0,035 Сера не более 0,040 Азот не более 0,008 Мышьяк не более 0,08 Железо Остальное
Однако указанная сталь обладает недостаточной коррозионной стойкостью, а также склонностью к хрупким разрушениям, кроме того прочностные характеристики образцов из этой стали недостаточно высоки, что отражается на конструктивной прочности конструкций и изделий из этой стали.

Целью изобретения является создание низкоуглеродистой, низколегированной стали с более высоким уровнем прочностных свойств, менее склонной к хрупким разрушениям и обладающей более высокой коррозионной стойкостью.

Цель изобретения повышение прочностных характеристик за счет увеличения содержания хрома, меди, марганца; за счет регламентации нижнего предела и повышения верхнего по содержанию углерода; повышение стойкости против хрупких разрушений путем увеличения содержания азота и введения в состав стали алюминия, при этом соотношение Al/N₂ составляет 0,5 15 (при взаимодействии алюминия с азотом образуются нитриды алюминия, позволяющие получать стали с очень мелким зерном, что способствует повышению работы зарождения и распространения трещины); путем увеличения содержания никеля и марганца; повышение коррозионной стойкости за счет одновременного повышения содержания никеля и меди, а также азота в стали; введением жестких ограничений по содержанию вредных примесей (серы и фосфора).

При этом состав предлагаемой стали должен быть следующим, мас. Углерод 0,07 0,13 Кремний 0,45 0,85 Марганец 1,20 1,80 Хром 0,01 0,35 Медь 0,10 0,35 Никель 0,01 0,35 Фосфор 0,001 0,015 Сера 0,001 0,010 Азот 0,001 0,017 Алюминий 0,01 0,05 Железо Остальное
В соответствии с вышеизложенным для определения практической пригодности стали на Волгоградском металлургическом заводе "Красный Октябрь" были выплавлены стали следующего химического состава (табл. 1).

При этом были изготовлены плавки с составом стали в пределах предлагаемого изобретения (условные номера плавок 1 5), одна плавка с составом стали прототипа (усл. N плавки 6) и две плавки стали с запредельными содержаниями легирующих элементов (условные NN плавок 7 8).

Из выплавленных опытных слитков были изготовлены листы толщиной от 10 до 60 мм. Термическая обработка листов включала в себя нормализацию и закалку с отпуском. Определение механических свойств производилось по ГОСТ 1497 84 на поперечных (по направлению к прокатке) образцах из листовой стали толщиной 30 мм. Склонность сталей к хрупким разрушениям оценивалась путем определения величины ударной вязкости при различных температурах на образцах с круглым и острым надрезами в соответствии с требованиями ГОСТ 9454-78.

Испытания на коррозионную стойкость проводились на плоских образцах размерами 1 х 10 х 10 мм. Коррозионная стойкость оценивалась по потере веса образцов после 100-часовой выдержки их в среде, имитирующей по составу морскую воду. Расчет скорости коррозии производился по следующей формуле:
Скорость коррозии (мм/год) 0,89 x
x10^-4 г/см² ˙ч
Результаты испытаний образцов сталей выплавленных составов приведены в табл. 2. Результаты этих испытаний свидетельствуют о том, что образцы, изготовленные из стали предлагаемого состава, имеют более высокий уровень прочностных свойств (σ_В и σ_0,2), более высокие показатели ударной вязкости на образцах как с круглым, так и с острым надрезом, и лучшую устойчивость против коррозии. Особенно заметно проявляется эффект улучшения служебных свойств при повышенных содержаниях азота и алюминия в стали предлагаемого состава (табл. 2 усл. N 3 5).

Таким образом повышение качества металла за счет предлагаемого решения позволит улучшить эксплуатационные характе- ристики конструкций из таких сталей.

Сталь может быть использована в машиностроении, судостроении и на транспорте. Сталь содержит следующие компоненты, мас. углерод 0,07 0,13; кремний 0,45 0,85; марганец 1,20 1,80; хром 0,01 0,35; медь 0,10 0,35; никель 0,01 0,35; фосфор 0,001 0,015; сера 0,001 0,010; азот 0,001 0,017; алюминий 0,01 0,05; железо остальное. Повышение качества металла за счет использования предлагаемого изобретения позволит улучшить эксплуатационные характеристики изделий из такой стали, повысить надежность сварных конструкций. 2 табл.

СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, хром, медь, серу, фосфор, азот и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,07 0,13
Кремний 0,45 0,80
Марганец 1,20 1,80
Хром 0,01 0,35
Медь 0,10 0,35
Никель 0,01 0,35
Фосфор 0,001 0,015
Сера 0,001 0,010
Азот 0,001 0,017
Алюминий 0,01 0,05
Железо Остальное