ЖАРОСТОЙКАЯ СТАЛЬ Российский патент 2008 года по МПК C22C38/52 

Изобретение относится к изысканию новых жаростойких сталей, работающих в условиях стационарного температурно-силового воздействия, может применяться в качестве материала насадки горелок, форсунок, а также конструкций, подверженных облучению, в том числе оболочек урановых стержней, корпусов и трубопроводов реакторов, корпусов синхрофазотронов.

Известна жаростойкая сталь состава, вес.%: углерод 0,2-0,35; хром 20-22; кремний 0,8-1,5; марганец до 0,8; церий и редкоземельные элементы 0,8; железо - остальное (А.С. СССР 177624, кл. С22С 38/18, 1966).

Однако такая сталь имеет недостаточно высокие механические свойства при комнатной и повышенной температурах, а также недостаточно высокие литейные свойства и сопротивление межкристаллитной коррозии.

Наиболее близкой к предлагаемой является жаростойкая сталь (А.С. СССР 894013, кл. С22С 38/50, 1981) следующего химического состава, вес.%:

Углерод0,2-0,5Хром24-30Кремний0,3-2,6Марганец0,3-1,0Титан0,1-1,5Алюминий1,5-2,7Никель1,5-6,0Редкоземельные металлы лантан, церий, иттрий0,05-0,3ЖелезоОстальное

Однако известная сталь имеет недостаточно высокие литейные и механические свойства.

Задача изобретения - повышение механических, литейных свойств и радиационной стойкости стали.

Указанный технический результат достигается тем, что сталь, содержащая углерод, хром, кремний, марганец, титан, алюминий, никель, железо, дополнительно содержит редкоземельный металл гадолиний при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод0,2-0,5Хром24-28Кремний0,3-2,6Марганец0,3-1,2Титан0,1-15Алюминий1,5-2,7Никель1,5-5,5Гадолиний0,1-0,2ЖелезоОстальное

Предлагаемое изменение состава стали по сравнению с прототипом осуществляется с целью микролегирования и модифицирования металла за счет введения гадолиния, влияние которого основано на химической активности к кислороду, азоту и водороду, сере и другим вредным примесям в стали.

Являясь мощным раскислителем, дегазатором и десульфатором, гадолиний повышает плотность стали и понижает содержание серы. Упрочняются границы зерен, увеличивается пластичность и ударная вязкость. Увеличивается сопротивление межкристаллитной коррозии. В жидкой фазе идет рафинирование расплава.

Сталь выплавляли в индукционной печи с использованием тигля с хромомагнезитовой футеровкой методом переплава. Алюминий вводили в тигель печи перед разливкой. Редкоземельный металл гадолиний вводили в ковш.

Химический состав и результаты сравнения литейных и механических свойств предлагаемой и известной сталей приведены в табл.1 и 2.

Таблица 1Химический состав предлагаемой и известной сталей, вес.%СтальСCrSiMnTiAlNiGdРЗМFeПредлагаемая          10,21230,320,310,11,41,510,05-Остальное20,34281,150,750,72,23,50,1-Остальное30,49312,11,21,42,66,20,2-ОстальноеИзвестная0,35271,150,70,82,13,7 0,15Остальное

Таблица 2Литейные и механические свойства предлагаемой и известной сталейСтальЛитейные свойстваМеханические свойстваОкалино-стойкость (потеря веса г/м² за 1 ч при 1000°С)Жидко-текучесть, ммЛинейная усадка, %Трещино-устойчивость (площадь трещин, мм²)Предел прочности, кг/мм² приУдарная вязкость, кгс/см²20°С900°СПредлагаемая       16102,01,960,213,72,10,6526502,11,56212,22,50,636902,141,263,211.92,80,5Известная6202,152,059,710,71,750,84

Введение в сталь гадолиния, кроме улучшения литейных и механических свойств, повышает радиационную стойкость конструкций, подверженных облучению (оболочек урановых стержней, корпуса и трубопроводы реакторов, корпуса синхрофазотронов).

Гадолиний является наиболее эффективным элементом, который поглощает тепловые нейтроны за счет большего сечения захвата тепловых нейтронов (свыше 6000 барн), чем другие элементы ряда РЗМ.

Изобретение относится к изысканию новых жаростойких сталей, работающих в условиях стационарного температурно-силового воздействия, и может применяться в качестве материала насадки горелок, форсунок, а также конструкций, подверженных облучению, в том числе оболочек урановых стержней, корпусов и трубопроводов реакторов, корпусов синхрофазотронов. Предложена жаростойкая сталь, содержащая, вес.%: углерод 0,2-0,5, хром 24-28, кремний 0,3-2,6, марганец 0,3-1,2, титан 0,1-1,5, алюминий 1,5-2,7, никель 1,5-5,5, гадолиний 0,1-0,2, железо остальное. Увеличиваются механические, литейные свойства и радиационная стойкость стали. 2 табл.

Жаростойкая сталь, содержащая углерод, хром, кремний, марганец, титан, алюминий, никель, редкоземельный металл и железо, отличающаяся тем, что она содержит гадолиний при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод0,2-0,5Хром24-28Кремний0,3-2,6Марганец0,3-1,2Титан0,1-1,5Алюминий1,5-2,7Никель1,5-5,5Гадолиний0,1-0,2ЖелезоОстальное