Коррозионностойкая сталь Советский патент 1992 года по МПК C22C38/28 

Изобретение относится к металлургии, в частности к сталям для изготовления изделий торгово-технологического пищевого оборудования, бытовых приборов и предме тов народного потребления, в автомобиле строении и для инструментария в медицинской технике.

Известны стали марок 08Х18Т1, 08Х18ТЧ, 06Х18ч, 12X17. Высокое содержание углерода, хрома и титана обусловливает появление грубой остроугольной карбидной фазы, значительное количество которой, располагается по границам зерен, ухудшай пластические свойства металла, полируемость и ударную вязкость.

Уменьшение содержания титана в СТЗАИ до нижнего предела снижает пластичность сварных соединений.

Наиболее близкой к предлагаемой явяяется коррозионно-стойкая сталь 08Х17ФТч, содержащая, мас.%;

0,04-0,10

Углерод 0,30-0,60

Кремний 0,30 - 0,60

Марганец

Хром

14- 18 0,10-0,70

Титан 0,10-0,80

Ванадий

Редкоземельные

. 0,010-0,10

металлы 0,001 -0,05

Барий Остальное

Железо Эта сталь относится к ферритному классу и имеет следующие механические свойства после холодной прокатки, термической обработки и щелочно-кислотного травления;

Предел прочности, МПаДо 550

Относительное удлинение, %40

Основной недостаток стали - невысокая ударная вязкость сварных швов основного металла и околошовной зоны, ограниченный ресурс пластичности в процессах хоодного формоизменения металла до появения анизотропии деформации, в значиельной степени затрудняющий ее полируемость.

Цель изобретения - повышение пластичности, ударной вязкости основного металла, сварных швов и околошовной зоны, и улучшение полируемости.

Указанная цель достигается тем, что в , содержащую углерод, кремний, марганец, хром, титан, железо, редкоземельные металлы, дополнительно введены ниобий, азот и кальций. Высокие показатели полируемости достигаются, если соотношениесодержаний сильных карбидообразующих злементов титана и ниобия, а также элементов внедрения углерода и азота удовлетвоояет: требованию 0,45 (ТИ- Nb)% 100 (G + N) + 0,01 %.

Так как при таких содержаниях резко повышается количество оксидов и оксисульфидов зтих элементов. Кроме того, возрастает количество крупных карбидов и нитридов титана и ниобия, ухудшающих полируемость и снижающих ударную вязкость сварных швов и околощовной зоны.

Высокие показатели полируемости, пластичности и ударной вязкости сварных швов, околошовной зоны и основного металла достигаются при совместном введении титана и ниобия в пропорции, близкой 1:1. При этом содержание углерода в стали не должно превышать 0,035%. Эти условия обеспечивают выделение преимущественно мелкодисперсной карбонитриднойинитридной фазы, количество которой в объеме не превышает 0,12%.

Нижний предел содержания углерода 0,005% ограничивается минимально требуемой для обеспечения высоких значений ударной вязкости околошовной зоны, карбонитридной фазы в объеме металла 0,0ё%.

Содержание ферритообразующих и аустенитообразующих элементов определяется следующим образом:

% (сумма ферритообразующих) 12

8% (сумма аустенитообразующих) X

Соотношение фазовых составляющих и мартенситоферритной стали определяется уравнением, которое получено на основании экспериментальных данных, обработанных на ЭВМ

Y - - 0,64 + 65,37Х - 91,57Х + 125,24Х, где Y количество ферритной составляющей;

X - приведенный эквивалент содержания легирующих элементов.

Сумма -ферритообразующих элементов

(%)

.1 Cr + 4TI+1,5SI + 0,9Nb + 50P3M + + IOCa+(C+N+0,.1 Мп).

образом, улучшения структуры и

свойств в указанной стали достигается путем снижения содержания углерода, совместным легированием титаном, ниобием и азотом и введением определенных количеств редкоземельных и щелочноземельных металлов. Совместным легированием металла титаном и ниобием получают карбиднитриднук и нитриднуЮ фазы этих металлов, что способствует стабилизации

5 структуры, уменьшению хрупкости и улучшению полируемости. Кроме этого, карбонитридная фаза препятствует интенсивному росту зерен в процессе рекристаллизации или при сварке. Редкоземельные металлы препятствуют выделению карбидной фазы по границам зерен, а следовательно, повышают пластичность, удар- ную вязкость стали, уменьшают склонность к межкриСталлитной коррозии. Редкоземельные элементы в пределах (0,0001 - 0,02} мас.% и щелочноземельные элементы затрудняют диффузионную подвижность примесных атомов внедрения, что сказывается на равномерном выделении избыточных

0 фаз. Кальцийв указанных пределах (0,0001 - 0,01) мас.% вводится для более глубокого раскисления и :повышения жидкотекучести стали.

Такнм , рационально выбранные пределы содержаний углерода, азота, титана, нцобия и РЗМ и их установленные соотношения, позволяют н только получать благоприятное структурное состояние и комплекс высоких свойств металла, но и

0 устранить вредное влияние анизотропии деформации при низкой интенсивности деформации.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава подготовлены шесть соста5 ВОВ, два из которых показали оптимальный результат (см. таблицу).%

Верхний предел содержания титана в стали (0,35 мас.%) ограничивается резким увеличением количества оксидов и окси0 сульфидов титана, ухудшающих полируемость и способствующих появлению плен на поверхности металла. Ограничение максимального содержания ниобия в стали (0,30 мас.%) обусловлено отрицательным

5 воздействием его на пластичность металла. Нижние содержания титана и ниобия ограничены началом их благоприятного воздействия на структуру и свойства металла.

Введение азота в хромистые нержавеющие стали в указанном соотношении (0,005

-0,045 мас,%) оправдано улучшением их ударной вязкости, появлением мелкодисперсных нитридных и карбонитридных выделений, сдерживающих рост зерна в процессе рекристаллизации и при сварке.

Предельные содержания хрома (14 - 20 мас.%) выбраны с учетом достаточнб коррозионной стойкости и незначительным влиянием на механические свойства стали. Кремний и марга нец содержатся а стали в количествах, позволяющих получить положительный эффект. .Анизотропия деформации, возг икающая в процессе холодного формоизменения и резко ухудшающая полируемость в сталях ферритного и мартенситферритного классов проявляется значительнее и наступает при меньшей интенсивности деформации, чем у аустенитных. Доминирующим фактором при возникновении анизотропии деформации (поверхность типа апёльсиноврй корки)является степень однородности структурного состояния стали. Следовательно, повышение пластичности металла, сдвигающее появление анизртроПИИ деформации в сторону больших интенсивностей холодных деформаций, достигается путем повышения однородности его структурного состояния. Поэтому важно не только обеспечить выплавку металла в заданных пределах содержаний легирующих элементов, но и обеспечить их указанное соотношение.

Несмотря на достаточно высокие показатели полируемости первой смеси ударная вязкость сварного шва и околошовной зоны

-низкая. Это связано с недостаточным количеством карбидн.ой и карбонитридной фаз, препятствующих росту зерен в период перегрева при сварке (см. таблицу).

Выплавку коррозионно-стойкой стали проводили в индукцией ной печи с основной футеровкой емкостью 120 кг; Слитки подвергали прокатке при 960 С со степенью обжатия 75% Затем прокатывали натолщИну 4,0 мм при 1200° С с последующим щёлочно-кислотным травлением. Холодную прокатку проводили на лабораторном Прокатном стане со степенью обжатия,40 80%.;:--.

Холоднокатаный лист, подвергали рекристаллизационному отжигу с 950° С. Полученные листы толщиной 2,0 мм имели механические свойства, представленные в таблице.

После аргонодуговой сварки встцк производили вырезку ударных образцов с1кс|Нцентратором R 1 мм. Концентратор напряжений наносили на основной метдял, околошовную зону и на сварной шой. Йспытания ударной вязкости и относительного удлинения 3s производили стандартными методами. Предлагаемую сталь используют при изготовлении столовых приборов ит.д. вместо дорогостоящих хромникелевых сплавов, что позволяет экономить никель.

Количественную оценку способности листового металла лабораторных плавок к полированию осуществляли линейным методом подсчета неметаллических включений и карбидной фазы. Количество включений подсчитывали с помощью металлографического микроскопа МИМ-7. После определения количества и размеров включений подсчитывали индекс загрязненности металла как отношение суммарной длины включений ко всей длине подсчета:

X mi«ai-bi

I

г

где mi - среднее значение интервала размерной группы в делениях окулярной шкалы;

ai - количество подсчитанных включений данной размерной группы:

bi - цена деления окулярной шкалы при данном увеличении, мкм;

1-длина подсчета, мкм.

Металлографически yctaнoвлeн критический размер и количество неметаллических включений, которые определяют пригодность металла к полировке.

Из таблицы следует, что коррозионностойкая сталь предлагаемого состава обладает значительно более высокой полируемостью (до 4,310, вязкость( 1,8 МДж/м, КСИ2 1,4 МДж/м, КСИз :1,15 МДж/м) и пластичностью 3s 50%).

Формула изобр е т е н и я

Коррозионно-стойкая сталь, преимущественно для сварки, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, титан, редкоземельные металлы, железо, отличающаяс я тем. что, с целью повышения Пластичности, ударной вязкости основного металла, сварных швов и околошовной зоны и улучшения полируемости, она дополнительно содержит ниобий, азот и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод0,005 - 0.035

Кремний0,1-0,8

Марганец0,1 -0,8

Хром14-20

Титан0,01 - 0,35

Редкоземельные

металлы0,0001 - 0.02

Изобретение относится к металлургии, в частности к коррозионно-стойкой стали для изготовления изделий торгово-техноло- гического пищевого оборудования, бытоЬыхприборов и предметов народного потребления, и может быть использовано в автомо - билестроении и для инструментария в медицинской технике. Цель изобретения - повышение пластичности; ударной вязкости основного металла, сварных швов, околошовной зоны и улучшение полируемости. Сталь дополнительно содержит ниобий, азот и кальций при Следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,005- 0,035; азот-0,"005-0,045; кремний 0,1-0,8; марганец 0,1-0,8^Г хром 14-20; титан 0,01- 0,35; ниобий 0,1-0,30 редкоземельные металлы 0,0001-0,02; кальций 0,0001-0,01; железо- остальное,! причем выполняется следующее соотношениеО,45 >&(титан+ нио- бий)={100(углерод + азот)^ + 0,01]. 1 табл.СО