Коррозионностойкая сталь Советский патент 1992 года по МПК C22C38/38 

Изобретение относится к области изыскания новых литейных аустенитных корро- зионностойких сталей, применяемых для деталей молокопроводной арматуры линий по производству творога, а также для других слабоагрессивных сред пищевой и химической промышленности.

Цель изобретения - повышение технологичности при литье и сварке, предела текучести при сохранении уровня качества отливок, чистоты поверхности и коррозионной стойкости на достаточно высоком уровне.

Предлагаемая сталь отличается наличи- ем иттрия, РЗМ, бора и кальция, более узким пределом содержания марганца и более широким углерода и кремния.

Комплексное микролегирование стали иттрием, РЗМ и бором позволяет з отсутствие молибдена обеспечить высокую коррозионную стойкость стали в молочных продуктах и в моющих средах, которые

представляют собой кислотные или щелочные растворы.

Иттрий увеличивает стойкость стали к окислению и вместе с церием и лантаном, входящим в РЗМ, способствует повышению защитных свойств пленки СгаОз, формирующейся на поверхности стали.

Помимо положительного влияния на коррозионные свойства стали, РЗМ оказывает рафинирующее воздействие и способствует повышению жидкотекучёсҐи стали и, как следствие, улучшает заполняемость форм и технологичность стали.

Малые добавки бора раскисляют и дега- зируют сталь, очищают границы зерен. Помимо рафинирующего воздействия, бор оказывает и модифицирующее воздействие - способствует получению мелкой равноосной структуры, в результате чего увеличивается плотность литой стали и уменьшается анизотропность свойств по сечению отливки.

(/

С

NJ СЛ О)

Ю

Кальций, как и РЗМ, оказывает рафинирующее воздействие на сталь, освобождая ее от неметаллических включений и вредных примесей, чем также способствует повышению коррозионной стойкости как основного металла, гак и зоны термического влияния при сварке. При этом качество отливок.улучшается, так как количество не- сплошностей на поверхности отливок заметно уменьшается При введении в сталь кальция улучшается качество поверхности отливок и обрабатываемость резанием. Снижение верхнего предела содержания азота позволяет снизить верхний предел содержания марганца от 17 до 15%, поскольку одна из функций марганца - увеличивать растворимость азота в железе.

Расширение пределов содержания углерода и кремния дает более широкие возможности в отношении использования менее дефицитных шихтовых материалов. Благодаря наличию в стали более активных, чем хром, карбидообразующих элементов - ниобия, циркония в процессе сенсибилизирующих нагревов уменьшается возмож- ность образования по границам зерен карбидов хрома и, следовательно, обедненных хромом зон, что может спровоцировать межкристаллитную коррозию. Наличие ниобия и циркония позволяет поднять верхний предел содержания углерода до 0,12%.

Для получения стали были подготовлены пять смесей ингредиентов.

Составы сталей и их свойства приведены в табл, 1, 2 и 3

Стали выплавляли в индукционных печах под шлаком с использованием малоуглеродистых шихтовых материалов; раскисление по ходу плавки осуществлялось ферросилицием, мишметаллом и силико- кальцием. Заливка трефовидных проб и опытных деталей осуществлялась при температуре металла 1560-1600иС в песчано- глинистые и керамические формы. Технологичность опытных сталей при литье и сварке оценивалась по следующим параметрам: жидкотекучесть, наличие внутренних литейных дефектов, чистоты литой поверхности, наличие трещин в зоне сварного шве (табл. 2).

Жидкотекучесть стали определяли по длине заполненного канала спиральной пробы.

Качество литого металла исследовалось по поперечным темплетам, вырезанным из подприбыльной части опытных отливок на одинаковом расстоянии от прибыли, на 1 см которых определялось количество литейных дефектов - скоплений неметаллических включений, пор, раковин. По условной пятибалльной шкале к первому баллу отнесен образец с наименьшим количеством дефектов, к пятому - с наибольшим.

Чистота литой поверхности определялась на образцах, отлитых в керамическую форму в соответствии с ГОСТ 2789-73 и ГОСТ 25346-92 Образцы опытных сталей подвергались сварке, после чего зона сварного шва исследовалась на наличие трещин. Коррозионные свойства сталей определялись в двух средах: в водном растворе CuS04 и H2S04 по ГОСТ 6032-84 и в 3%-ном растворе молочной кислоты (табл. 3).

Анализ представленных результатов испытаний показывает, что оптимальным комплексом технологических, механических и коррозионных свойств обладает сталь предложенных составов 3-5, для которой характерны минимальное количество литейных дефектов, самые высокие показатели жид- котекучести, чистоты литой поверхности, отсутствие трещин в зоне сварного шва и требуемый уровень коррозионных и механических характеристик.

Санитарно-гигиенические испытания предлагаемой стали показали, что уровень миграции ионов ме зллов из опытной стали не превышает установленные нормативы, на основании чего Минздрав СССР разрешил использование предлагаемой стали (10Х18АГТ14Л) для изготовления деталей молокопроводной арматуры

Формула изобретений Коррозионностойкая сталь, преимущественно для отливок, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, азот, ниобий, цирконий и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения технологичности при литье и сварке, предела текучести при сохранении уровня качества отливок, чистоты поверхности и коррозионной стойкости, она дополнительно содержит иттрий, редкоземельные металлы, бор и кальций при следующем соотношении, м ас.%:

Углерод0,06-0,12

Хром16-20

Марганец11-15

Кремний0,30-0,80

Азот0,15-0,30

Ниобий0,20-0,80

Цирконий0,05-0,20

Иттрий .0,03-0,20

Редкоземельные

металлы0,010-0,05

Бор0,005-0,015

Кальций0,008-0,05

ЖелезоОстальное

Таблица 1

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейной аустенитной корро- зионностойкой стали для литых деталей мо- локопроводной арматуры и других отливок. контактирующих со слабоагрессивными средами пищевой и химической промышленности. С целью повышения технологичности при литье и сварке, предела текучести при сохранении уровня качества отливок, чистоты поверхности и коррозионной стойкости, сталь дополнительно содержит иттрий, редкоземельные металлы, бор и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,06-0,12; марганец 11-15; кремний 0,30-0,80; хром 16-20; азот 0,15-0,30; ниобий 0,20-0,8; цирконий 0,05-0.20, иттрий 0,03-0,20; РЗМ 0,010- 0,05, бор 0,005-0,015; кальций 0,008-0,05; железо остальное. 3 табл.

Химический состав коррозионных сталей

Примечание. РЗМ вводились в виде мишметалла, содержащего 40-50% церия, 20-25% лантана, 15-17% неодима и 8-10% других РЗМ

Таблица2 Технологические и механические свойства сталей

Коррозионные свойства сталей

Таблица 3