СТАЛЬ (ЕЕ ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК C22C38/50 

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к мартенситно-стареющим сталям.

Известна дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь с высокой способностью к холодной деформации, содержащая, мас. (С + N) 0,06 0,1; N ≥ 0,005; Si ≅1; Mn 0,5 2; Ni 4,5 6,5; Cr 4,5 6,5; Cr 14,5 17,5; Сu 1 - 1,5; Mo 1 2,5; V ≅ 0,5 при этом (С + N)/3 ≅ Ti ≅ (C + N). Недостатком этой стали является низкая коррозионная стойкость [1]
Наиболее близкой к предлагаемой является сталь, содержащая, мас. С - 0,06; Cr 14.6; Ni 4,8; Cu 1,9; Ti 0,07; Si 0,28; Mn 0,52; S 0,005; Р 0,006; Fe остальное [2]
Эта сталь имеет недостаточно высокую прочность (после закалки и старения σ_в ≅ 1300 МПа).

Задача изобретения повышение прочности стали при сохранении достаточной вязкости и коррозионной стойкости, уменьшение содержания дефицитного элемента никеля.

Предлагаемая сталь по варианту 1, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, титан и железо, дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,04 0,06
Кремний 0,1 0,3
Марганец 0,4 0,6
Хром 14,0 16,0
Никель 3 4
Медь 1,5 2,0
Титан 0,03 0,06
Азот 0,1 0,2
Железо Остальное
Сталь по варианту 2 дополнительно содержит ванадий, молибден и азот при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,04 0,06
Кремний 0,01 0,3
Марганец 0,4 0,5
Хром 14,0 16,0
Никель 3 4
Ванадий 0,02 0,2
Медь 1,5 2,0
Молибден 0,05 1,5
Титан 0,03 0,06
Азот 0,1 0,2
Железо Остальное
Предлагаемая сталь может содержать в своем составе ванадий и молибден в указанных количествах с целью повышения прочности и вязкости стали и расширения температурного интервала службы. Молибден снижает диффузионную подвижность атомов внедрения и замещения по границам аустенитных зерен и пакетов мартенсита, что повышает сопротивление хрупкому разрушению, а также повышает устойчивость против разупрочнения при старении. Ванадий вызывает дополнительное упрочнение за счет образования дисперсных нитридов или карбонитридов, а также способствует получению мелкозернистой структуры.

Выплавку стали проводили в лабораторной индукционной печи с доводкой фазового состава путем введения никеля, хрома и углерода. Азот в стали получали путем введения в шихту феррохрома, легированного азотом.

В таблице 1 приведен химический состав предлагаемых и известной сталей.

После термической обработки по схеме закалка, обработка холодом и старение сталь имеет механические свойства, представленные в таблице 2.

Как следует из представленных данных, предлагаемая сталь после указанной выше обработки имеет структуру дисперсного мартенсита с небольшим количеством остаточного аустенита (10 15%). Мартенсит упрочнен в результате выделений меди, а также карбонитридов титана, ванадия и нитридов железа, выделяющихся при старении азотистого мартенсита. Дисперсная структура стали наряду с дисперсионным твердением при сохранении равномерного распределенного остаточного аустенита обеспечивают высокую прочность стали при достаточной вязкости.

Изобретение относится к области металлургии, к мартенситно-стареющей стали, применяемой в машиностроении и приборостроении. Техническим эффектом изобретения является повышение прочности при сохранении достаточной коррозионной стойкости и вязкости. Предлагаемая сталь по п. 1 содержит компоненты, мас.%: углерод 0,04 - 0,06; кремний 0,1 - 0,3; марганец 0,4 - 0,6; хром 14 - 16; никель 3 - 4; медь 1,5 - 2; титан 0,03 - 0,06; азот 0,1 - 0,2; железо - остальное. Сталь по п. 2 содержит компоненты, мас.%: углерод 0,04 - 0,06; кремний 0,1 - 0,3; марганец 0,4 - 0,6; хром 14 - 16; никель 3 - 4; медь 1,5 - 2; титан 0,03 - 0,06; азот 0,1 - 0,2; ванадий 0,02 - 0,2; молибден 0,05 - 1,5, железо - остальное. 13. п. ф-лы, 2 табл.

1. Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, титан, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,04-0,06
Кремний 0,1-0,3
Марганец 0,4-0,6
Хром 14-16
Никель 3-4
Медь 1,5-2
Титан 0,03-0,06
Азот 0,1-0,2
Железо Остальное
2. Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, титан, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит азот, молибден, ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,04-0,06
Кремний 0,1-0,3
Марганец 0,4-0,6
Хром 14-16
Никель 3-4
Медь 1,5-2
Титан 0,03-0,06
Азот 0,1-0,2
Молибден 0,05-1,5
Ванадий 0,02-0,2
Железо Остальноей