Низколегированная литейная сталь Советский патент 1984 года по МПК C22C38/20 C22C38/38 

ее

4аь Изобретение относится к черной металлургии, в частности к низколе рованньм литейным сталям, использу емым в средах, вызывающих наводора живание. Известна сталь L11 следующего состава, мас.%: Углерод0,07-0,14 Марганец1,2-2,0 Кремний0,2-0,6 Ванадий . 0,05-0,14 Хром . , 0,01-0,3 Алюминий 0,01-0,06 Медь0,01-0,3 Титан0,01-0,05 Кальций0,001-0,018 Барий0,001-0,01 РЗМ0,001-0,01 I ЖелезоОстальное Недостатками данной стали являю ся плохие литейные характеристики низкие прочностные свойства. Наиболее близкой к предлагаемой является низколегированная сталь следующего состава, мас.%: Углерод - 0,05-0,2 Кремний0,01-0,5 Марганец0,6-2,0 Алюминий ч 0,01-0,1 СераНе более 0,002 Редкоземельные металлы0,08-0,03 Медь0,2-0,6 Никель0,1-0,6 ХромМенее 0,8 Бор0,0005-0,005 Молибден0,1-0,8 Ниобий0,01-0,15 Ванадий . 0,01-0,15 Цирконий ;. 0,01-0,1 Титан , 0,01-0,1 ЖелезоОстальное Недостатками известной стали яв ются низкие предел прочности, пред текучести и устойчивость к серовод родному растрескиванию. Цель изобретения - повышение пр дела прочности, предела текучести устойчивости низколегированной лит ной сталм к сероводородному растре киванию. Для достижения поставленной цел низколегированная литейная сталь, содержащая углерод, марганец, крем хром, медь, алюминий, кальций и же зо, дополнительно coдepжиt барий и окислы редкоземельных металлов при следующем соотношении компонентов, мае.%: Углерод0,22-0,32 Марганец0,9-1,7 Кремний0,52-1,1 1 Хром1,1-1,9 Медь0,2-0,6 Алюминий0,04-0,14 Кальций0,002-0,02 Барий0,002-0,02 Окислы редкоземельных металлов 0,02-0,08 Железо.. Остальное Барий является поверхностно-активным элементов, вводится в сталь для обеспечения чистоты границ первичных дендритов и образован-ия вторичных силикатов бария и, таким образом, радикально изменяет, совместно с кальцием при их соотношении 1:1, морфологию и характер выделения как оксидной, так и сушильной фаз. Кроме того, барий снижает ионизационньш потенциал, что дает возможность производить приварку фланцев трубопроводов к литой запорлсй арматуре из (Предлагаемой стали, а также ремонт (заварку дефектов) в., любых пространственных положениях. ..Нижний предел содержания бария выбран из расчета его положительного воздействия совместно с кальцием на морфологию и характер неметаллических включений. Верхний предел ограничен существующими технологическими возможностями при производстве стали. Окисная фаза редкоземельных элементов обеспечивает дробление в литом металле грубодендритной литой структуры, кроме того, обеспечивает повышенную изотропность с-войств по толщине отливки и повышенную устойчивость против внутреннего и наружного водородного растрескивания. Помимо этого, окислы редкоземельных элементов, являясь устойчивыми центрами кристаллизации, создают возможность равномерного затвердевания отливки по всему сечению, препятствуя ликвидации серы и ее скоплению в отдельных узлах детали обеспечивая ее распределение в форме мелких, обособленных точечных образований равномерно по сечению отливки. Это тем более важно, что другим способом (например, регулируемой прокаткой в катаном металле) в толстостенной отливке добиться исключения ликвации серы невозможно. Нижний предел содержания окислов редкоземельных элементов взят исходя из зффекта влияния на структуру литой 31 стали, верхний - из практически возможного их введения, исключающего ка избыточное, загрязняющее стальную матрицу количество содержания окислов, так и предотвращение эффекта затягивания струи жидкого металла при разливке из стопорного ковша. Необходимая прочность и жидкотекучесть литой стали достигается за счет более повьппенного содержания углерода, чем в известной стали, так как повьпиение прочности известной стали возможно за счет регулируемой прокатки. Нижний предел содержания углерода установлен из условия сохранения заданной прочности стали, верхний - из учета предупреждения чрезмерной твердости металла (для сталей, работающих в средах, вызывающих коррозионное растрескивание и подвергающихся сварке, твердость не должна превьпиать 2Z ед. HRC) . Хром повышает, совместно с углеродом, прочностные характеристики литой Стали и снижает критическую температуру закалки, что способствуе получению однородных свойств по сечению отливки значительной толщины. Нижний предел содержания хрома выбра из расчета получения минимального значения предела текучести на уровне 50 кг/мм при толщине стенки отливки 100 мм и содержании всех остальных компонентов в указанных пределах. Ограничение верхнего предела содержа ния хрома вытекает из необходимости предупреждения образования холодных трещин при охлаждении ввиду образова ния мартенситных структур. Кремний в предлагаемом составе с ли играет роль горофобного элемента препятствуя выделению карбидной фазы по границам зерен, исключая тем bk мым активное протекание электрохимических процессов, вызывающих образование микрокоррозионных трещин. Нижний предел установлен из условия горофобного эффекта, верхний обусловлен склонностью стали к образованию горячих трещин в отливках. Повышение верхнего предела содержания алюминия произведено для обеспечения наследственной мелкозернистой структуры, так как металл отливок не подвергается деформациям. Приме р. Сталь выплавляют в полупромьЩ1ленной индукционной печи емкостью 160 кг с основной футеровкой. Сталь подвергают термообработке по следующему режиму: отжиг закалка 920-930С в масло; отпуск после закалки 620-630 С, 4 ч; охлаждение на воздухе. Образцы, вырезанные из брусков стали, подвергают испытаниям на прочность, пластичность, ударную вязкость и коррозионное растрескивание в се оводородной среде, вызывающей наводороживание стали. В табл. 1 приведены составы предлагаемой и известной стали, в табл. 2 их свойства. Как следует из приведенных в табл.2 данных, предлагаемая сталь в сравнении с известной обладает в 1,5-2 раза более высоким пределом прочности, пределом текучести и стойкостью к сероводородному растрескиванию. Экономический эффект от использования предлагаемой стали для отливок запорной арматуры нефтяных и газоконденсатных месторождений с высоким содержанием в продукте сероводорода составит около 500 тыс.руб. в год. Таблица 1

НИЗКОЛЕГИРОВАННАЯ ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, медь, алюминий, кальций и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения предела прочности, предела текучести и устойчивости к сероводородному растрескиванию, она дополнительно содержит барий и окислы редкоземельных металлов при следующем соотношении компонентов, мас.%: 0,22-0,32 Углерод 0,9-1,7 Марганец 0,52-1,1 Кремний 1,1-1,9 Хром i 0,2-0,6 Медь 0,04-0,14 Алюминий (Л 0,002-0,02 КсШьций 0,002-0,02 Барий Окислы редкозе0,02-0,08 мельных металлов Остальное Железо

0,220,520,9 1,1 0,0020,2 0,040,02

0,260,81 1,32 1,38 0,0090,38 0,080,051

0,321,1 1,7 1,9 0,020,6 0,140,08

0,160,35 1,1 0,62 0,0050,32 0,050,002 -Остальное

0,008 0,02

0,01- Таблица 2