Сталь Советский патент 1985 года по МПК C22C38/28 

:АЭ

сд

:о ел 1 Изобретение относится к черной 1 еталлургии, в частности, к состава низколегированных теплоустойчивых сталей, предназначенных для длител ной работы при- температурах около 560°С. Известна низколегированная стал l, содержащая мае.%: Углерод0,09-0,12 Кремний 0,13-0,26 Марганец0,86-1,30 Никель0,03-0,85 Хром0,44-0,57 Молибден0,39-0,54 Ванадий или ниобий. . 0,012-0,050 Титан0,010-0,060 Алюминий0,028-0,050 Азот0,0035-0,0069 Бор0,001-0,004 ЖелезоОстальное Недостатком стали является низ теплоустойчивость. Наиболее близкой к изобретению по технической суащости и достига . свойствам является сталь 2J содержащая, мае.%: УглеродО,10-0,20 Кремний0,50-0,70 Марганец1,00-1,20 Никель0,50-0,80 Хром0,80-1,20 Молибден0,30-0,50 Ванадий0,05-0,10 Титан0,05-0,10 АП1Ф1ИНИЙа, 05-0, 10 Церий и лантан 0,015-0,030 Бор0,005-0,006 Азот0,002-0,007 Недостатка1 Ф1 известной стали Я ются низкая теплоустойчивость при температурах около и низкая длительная пластичность. Кроме то технологические свойства стали, в первую очередь свариваемость, а также деформируемость при прокатк рулонной полосы (плохое состояние кромок полосы) неудовлетворительны Цель изобретения - повышение т лоустойчивости и длительной пласти ности стали. Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий,, титан, алюминий церий, азот и железо дополнитель содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас,%: 5i Углерод ,0,08-0,20 Кремний0,20-0,60 Марганец0,30-1,00 Хром0,40-1,50 Никель.0,20-1,00 Молибден0,05-1,00 Ванадий0,10-0,50 Титан0,01-0,06 Алюминий0,01-0,06 Церий0,001-0,02 Азот0,002-0,02 Цирконий 0,02-0,20 ЖелезоОстальное при этом отношение суммы концентра- ций титана и алюминия к концентрации азота должно быть 4,0-10,0. Нижний предел по титану в предлагаемой стали составляет 0,01%. Содержание его ниже этого предела не влияет на измельчение зерна стали, что определяет прочностные и теплоустойчивые свойства при температурах до . Содержание титана вьппе 0,06% уменьшает прокаливаемость ста- ЛИ- Небольшое количество титана растворяется в карбиде VC, способствуя тем самым повышению его -термической стабильности. Содержание алюминия ограничи- . вается предела14и 0,01-0,06%. При его содержании менее 0,01% не обеспечивается достаточное раскисление стали, а при содержании более 0,06% образуется повьшенное количество нитридных и оксидных соединений алюминия, что приводит к снижению ее свойств. Нижний предел по азоту - 0,002%, определен методом выплавки. Содержаие азота более 0,02% приводит к образованию и выделению карбонитрид- ных фаз ванадия вместо карбидной фазы VC, что приводит к снижению теплоустойчивых свойств стали. Чтобы парализовать действие азота необходимо его связать в соединения. Для этого в сталь вводят сильные нитридообразующие элементы титан и алюминий. При этом должно быть выдержано еле- ующее соотношение содержания нитриообразующих элементов: 4,0-10,0. Установлено, что это соотношение является оптимальным с точки зрения получения необходимьгх теплоус- тойчивых свойств. При значении указанного соотношения менее 4,0 внес3

то высокодисперсной термически стойкой карбидной фазы ванадия образуются нитридные фазы ванадия, чтс приводит к снижению теплоустойчивости стали. При значении соотношения более 10,0 резко понижаются теплоустойчивые свойства и длительная пластичность стали из-за повьшенного остаточного содержания алюминия в стали, а также в результате образования крупных карбидов титана вместо карбидов ванадия.

При введении в сталь активного нитридообразующего элемента - циркония образуются карбонитрилные и . нитридные соединения циркония. В этом случае обнаруживается карбид ванадия вместо карбонитрида и нитрида ванадия, который является высокодисперсной, термически стойкойупрочняющей фазой. Нижний предел по цирконию определен 0,02%. Содержание его ниже этого предела не обеспечивает необходимого упрочнения стали и повышения ее теплоустойчивости. Верхний предел ограничен 0,20%. Содержание его выше этого предела приводит к образованию крупных частиц нитридных и карбонитрипных фаз циркония, что является

35795.4

причиной понижения теплоустойчивости, длительной пластичности и технологических свойств.

Опытные плавки алпланляют в индук

5 ционной печи емкостью 50 кг. В табл. 1 приведен химический состав исследованных сталей.

Слитки прокованы на сутунку размером 30«150500 мм и сорт В ,

10 14 и 8 мм. Сутунки прокатаны на полосу толщиной 5 мм. При выплавке, ковке, прокатке технологических затруднений не было.

Испытания кратковременных механи15 ческих свойств и теплостойкости сталей проводят на стандартных образцах: Лим-5, Лим-АА, ПР-5к, 11РГ-№ 8, ДП-5, ДП-10П. Свойства сталей приведены в табл. 2.

20Как .следует из табл. 2, теплоустойчивость и длительная пластичность предлагаемых сталей значительно превышают свойства известной с-тали.

5Использование предлагаемой стали

для изготовления крупногабаритных рулонированных сосудов высокого давления в сварном исполнении для работы при температурах около 560 С

30 повышает срок службы изделия.

Таблица2

СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель. молибден, ванадий, титан, алюминий, церий, азот и железо, о т л и ч а- ю щ a я с я тем, что; с целью повьшения теплоустойчивости и дли- , тельной пластичности, она дополнительно содержит цирконий при следукг щем соотношении компонентов, мас.%: 0,08-0,20 Углерод 0,20-0,60 Кремний 0,30-1,00 Марганец 0,40-1,50 Хром 0,20-1,00 Никель 0,05-1,00 Молибден 0,10-0,50 Ванадий 0,01-0,06 Титан 0,01-0,06 Алюминий 0,001-0,02 Церий 0,002-0,02 Азот 0,02-0,20 Цирконий Остальное, Железо при этом отнсипение концентраций титана и алюминия к концентрации азота должно быть 4,0-10,0.