КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ Российский патент 2001 года по МПК C22C38/48 

Описание патента на изобретение RU2169788C2

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству высокопрочных коррозионностойких литейных сталей криогенного назначения для изготовления паяно-сварных конструкций энергетических установок, работоспособных при температурах от - 196 до 300oC.

Известна высокопрочная коррозионностойкая литейная сталь для паяно-сварных конструкций криогенного назначения следующего химического состава, мас. %:
углерод - 0,01-0,04
хром - 10,5-12,5
никель - 6,0-7,7
молибден - 2,0-3,3
кобальт - 4,5-6,5
цирконий - 0,01-0,08
иттрий - 0,01-0,3
кальций - 0,03-0,08
железо - остальное
(авт. св. СССР N 901336, кл. С 22 С 38/52).

Сталь имеет высокий уровень механических свойств после пайки низкотемпературными припоями, например припоями на основе серебра, обусловленный сохранением в процессе пайки оптимальной мелкодисперсной аустенитно-мартенситной структуры.

Однако после пайки высокотемпературными припоями (температура пайки выше 800oC) не представляется возможным сохранить оптимальную аустенитно-мартенситную структуру и обеспечить высокий уровень механических свойств при криогенных температурах.

Известна высокопрочная коррозионностойкая сталь мартенситного класса следующего химического состава, масс %:
углерод - 0,04-0,09
хром - 12,5- 15,0
никель - 4,0-6,5
марганец - 0,1-1,0
кремний - 0,3-1,6
молибден - 2,5-3,5
кобальт - 3,5-6,0
азот - 0,02-1,0
ниобий - 0,02-0,42
церий - 0,001-0,05
кальций - 0,001-0,05
железо - остальное
(патент России N 2077602, C 22 C 38/52).

Эта сталь после высокотемпературной пайки и последующей упрочняющей термической обработки по режиму: закалка с 1000-1020oC, обработка холодом при -70oC и отпуск при 200oC, обладает высокими прочностными свойствами, хорошей свариваемостью, хорошим сопротивлением коррозионному растрескиванию основного металла и сварных соединений.

Недостатком известной стали применительно к изготовлению крупногабаритных паяно-сварных конструкций является низкая ударная вязкость при криогенных температурах, вызванная образованием в процессе пайки и последующей термической обработки охрупчивающих зернограничных включений карбидных фаз. Последнее обусловлено регламентированным (замедленным) охлаждением с температур пайки и последующей упрочняющей закалки со скоростью не более 10-15 град/мин с целью исключения возникновения термических трещин в основном металле и паяных соединениях.

Задача изобретения - создание высокопрочной коррозионностойкой литейной стали криогенного назначения для паяно-сварных конструкций энергетических установок, структурно не чувствительной к замедленному охлаждению в процессе пайки и окончательной термической обработке.

Задача решена за счет того, что коррозионностойкая литейная сталь, содержащая углерод, хром, никель, молибден, марганец, кремний, азот, кальций, церий, ниобий и железо, дополнительно содержит вольфрам при следующим соотношении компонентов, мас. %:
углерод - 0,04-0,08
хром - 13,0-15,0
никель - 6,0-8,5
молибден - 0,5-2,0
марганец - 0,3-0,9
кремний - 0,2-0,75
азот - 0,01-0,08
кальций - 0,001-0,05
церий - 0,001-0,05
ниобий - 0,03-0,3
вольфрам - 0,01-0,2
железо - остальное
Дополнительное легирование стали вольфрамом замедляет диффузию углерода к границам зерен, что предотвращает образование хрупких карбидных фаз по границам зерен при замедленном охлаждении. Легирование ниобием позволяет связать избыточную концентрацию углерода и азота в первичные карбонитриды, что в сочетании с легированием вольфрамом предотвращает образование охрупчивающих карбидов хрома при замедленном охлаждении.

Легирование церием, кальцием, марганцем и кремнием очищает границы зерен от таких вредных примесей, как кислород, сера и фосфор.

Заданное суммарное содержание аустенитообразующих элементов: никеля, хрома, молибдена, углерода и азота обеспечивает сохранение в структуре до 30-40% остаточного аустенита и как следствие этого высокую хладостойкость стали.

Технический результат - обеспечение высокой ударной вязкости литейной коррозионностойкой стали при криогенных температурах в паяно-сварных конструкциях энергетических установок, для которых регламентируется скорость охлаждения в процессе пайки и окончательной термообработки во избежание ухудшения качества пайки.

Новая литейная сталь после высокотемпературной пайки и окончательной термообработки по оптимальному режиму: закалка, регламентированное охлаждение с температуры закалки, обработка холодом при -70oC и отпуск при 300oC обладает следующими механическими свойствами:
предел прочности, кг/мм2 - 110-130;
предел текучести, кг/мм2 - 95-105;
относительное удлинение, % - 15-20;
относительное сужение, % - 50-70;
ударная вязкость при -196oC, кгм/см2 - 4-8.

Таким образом, применение предложенной стали позволяет получить паяно-сварные конструкции энергетических установок, работоспособные в температурном интервале от -196oC до 300oC.

В таблице 1 приведены примеры осуществления, в таблице 2 - механические свойства предложенной стали.

Похожие патенты RU2169788C2

название год авторы номер документа
КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩАЯ СТАЛЬ 1998
  • Новиков В.И.
  • Пестов Ю.А.
  • Семенов В.Н.
  • Дмитриев В.В.
  • Деркач Г.Г.
  • Мовчан Ю.В.
  • Каторгин Б.И.
  • Чванов В.К.
  • Громыко Б.М.
  • Головченко С.С.
  • Каблов Е.Н.
  • Петраков А.Ф.
  • Еланский Г.Н.
  • Сосонкин О.М.
  • Савченко Е.Г.
  • Большаков В.Б.
RU2169790C2
КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩАЯ ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ 1998
  • Новиков В.И.
  • Пестов Ю.А.
  • Семенов В.Н.
  • Дмитриев В.В.
  • Деркач Г.Г.
  • Мовчан Ю.В.
  • Каторгин Б.И.
  • Чванов В.К.
  • Громыко Б.М.
  • Головченко С.С.
  • Каблов Е.Н.
  • Петраков А.Ф.
  • Еланский Г.Н.
  • Сосонкин О.М.
  • Савченко Е.Г.
  • Большаков В.Б.
RU2169789C2
Литейная коррозионно-стойкая свариваемая криогенная сталь и способ ее получения 2020
  • Новиков Виктор Иванович
  • Пономарев Юрий Валентинович
  • Недашковский Константин Иванович
RU2778709C2
КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩАЯ СТАЛЬ 2013
  • Новиков Виктор Иванович
  • Недашковский Константин Иванович
  • Громыко Борис Михайлович
  • Дмитриев Владимир Владимирович
  • Ильичева Нина Алексеевна
  • Логачева Елена Викторовна
RU2532785C1
КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ 1998
  • Семенов В.Н.
  • Каблов Е.Н.
  • Качанов Е.Б.
  • Петраков А.Ф.
  • Бирман С.И.
  • Батурина А.В.
  • Шалькевич А.Б.
  • Пестов Ю.А.
  • Недашковский К.И.
  • Деркач Г.Г.
  • Мовчан Ю.В.
  • Каторгин Б.И.
  • Чванов В.К.
  • Сигаев В.А.
  • Кукин Е.А.
  • Харламов В.Г.
  • Козыков Б.А.
  • Головченко С.С.
RU2176283C2
ЖАРОПРОЧНЫЙ СВАРИВАЕМЫЙ СПЛАВ НА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ 1999
  • Пестов Ю.А.
  • Семенов В.Н.
  • Новиков В.И.
  • Козыков Б.А.
  • Недашковский К.И.
  • Деркач Г.Г.
  • Мовчан Ю.В.
  • Каторгин Б.И.
  • Чванов В.К.
  • Степанов В.П.
  • Булавина Л.С.
  • Русинович Ю.И.
  • Расторгуева И.А.
RU2169783C2
ВЫСОКОПРОЧНАЯ КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ СТАЛЬ 1998
  • Семенов В.Н.
  • Каблов Е.Н.
  • Качанов Е.Б.
  • Петраков А.Ф.
  • Козловская В.И.
  • Бирман С.И.
  • Батурина А.В.
  • Шалькевич А.Б.
  • Сысоева И.Б.
  • Пестов Ю.А.
  • Кукин Е.А.
  • Харламов В.Г.
  • Деркач Г.Г.
  • Мовчан Ю.В.
  • Каторгин Б.И.
  • Чванов В.К.
  • Головченко С.С.
  • Сигаев В.А.
  • Евмененко Ф.Ф.
RU2175684C2
ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩИЙ СВАРИВАЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ 1999
  • Пестов Ю.А.
  • Семенов В.Н.
  • Новиков В.И.
  • Козыков Б.А.
  • Недашковский К.И.
  • Кукин Е.А.
  • Деркач Г.Г.
  • Мовчан Ю.В.
  • Каторгин Б.И.
  • Чванов В.К.
  • Головченко С.С.
  • Сорокина Н.А.
  • Степанов В.П.
  • Булавина Л.С.
  • Русинович Ю.И.
  • Расторгуева И.А.
  • Пономарева В.П.
RU2176282C2
КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕЁ 2002
  • Каблов Е.Н.
  • Шалькевич А.Б.
  • Кривоногов Г.С.
  • Самченко Н.А.
  • Рыльников В.С.
  • Старова Л.Л.
RU2221895C1
ВЫСОКОПРОЧНАЯ КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА 1995
  • Вознесенская Н.М.
  • Бирман С.И.
  • Шалькевич А.Б.
  • Петраков А.Ф.
  • Балтаджи А.В.
  • Померанцева С.И.
  • Сысоева И.Б.
  • Батурина А.В.
  • Воронин Г.Ф.
  • Варганов В.А.
  • Петровичев Н.П.
  • Степанов В.П.
RU2077602C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 169 788 C2

Реферат патента 2001 года КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству высокопрочных коррозионностойких сталей криогенного назначения для изготовления сварных конструкций энергетических установок, работоспособных при температурах от -196 до 300oC. Техническим результатом изобретения является сохранение высокой хладостойкости стали после окончательной термообработки паяно-сварных конструкций энергетических установок, для которых исключается ускоренная закалка в охлаждающих средах во избежание ухудшения качества сварки. Заявленная сталь содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас. %: углерод 0,04 - 0,08; хром 13,0 - 15,0; никель 6,0 - 8,5; молибден 0,5 - 2,0; марганец 0,3 - 0,9; кремний 0,2 - 0,75; азот 0,01 - 0,08; кальций 0,001 - 0,05; церий 0,001 - 0,05; ниобий 0,03 - 0,3; вольфрам 0,01 - 0,2; железо - остальное. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 169 788 C2

Коррозионностойкая литейная сталь, содержащая углерод, хром, никель, молибден, марганец, кремний, азот, кальций, церий, ниобий и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,04 - 0,08
Хром - 13,0 - 15,0
Никель - 6,0 - 8,5
Молибден - 0,5 - 2,0
Марганец - 0,3 - 0,9
Кремний - 0,2 - 0,75
Азот - 0,01 - 0,08
Кальций - 0,001 - 0,05
Церий - 0,001 - 0,05
Ниобий - 0,03 - 0,3
Вольфрам - 0,01 - 0,2
Железо - Остальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2169788C2

ВЫСОКОПРОЧНАЯ КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ МАРТЕНСИТНОГО КЛАССА 1995
  • Вознесенская Н.М.
  • Бирман С.И.
  • Шалькевич А.Б.
  • Петраков А.Ф.
  • Балтаджи А.В.
  • Померанцева С.И.
  • Сысоева И.Б.
  • Батурина А.В.
  • Воронин Г.Ф.
  • Варганов В.А.
  • Петровичев Н.П.
  • Степанов В.П.
RU2077602C1
СТАЛЬ 1992
  • Дегтярев А.Ф.
  • Валов Е.Г.
  • Шепилов Н.Б.
  • Меньшова Н.Ф.
  • Вирченко М.А.
  • Веремеенко И.С.
  • Нагорный М.В.
  • Гидулянов Э.И.
  • Бугаев А.М.
  • Кириченко Е.П.
RU2009263C1
ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩАЯ МАРТЕНСИТНАЯ НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ 1994
  • Хултин-Стигенберг Анна[Se]
RU2099437C1
US 5827476 A, 27.10.1998
US 3925064, 09.12.1975
GB 1551029, 22.08.1979
Центробежный двухступенчатый насос 1968
  • Татьков Виктор Арсентьевич
  • Юрин Петр Ипатович
  • Бондарев Геннадий Иванович
  • Корягин Михаил Андреевич
SU565117A1
Форвакуумная ловушка 1978
  • Пронин Олег Дмитриевич
SU773307A1

RU 2 169 788 C2

Авторы

Новиков В.И.

Пестов Ю.А.

Семенов В.Н.

Дмитриев В.В.

Деркач Г.Г.

Мовчан Ю.В.

Каторгин Б.И.

Чванов В.К.

Громыко Б.М.

Головченко С.С.

Каблов Е.Н.

Петраков А.Ф.

Еланский Г.Н.

Сосонкин О.М.

Савченко Е.Г.

Большаков В.Б.

Даты

2001-06-27Публикация

1998-11-04Подача