Сталь Советский патент 1992 года по МПК C22C38/28 

Изобретение относится к металлургии. в частности к безникелевым жаростойким сталям, и предназначено для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах в атмосферных условиях например деталей печной арматуры

Известна сталь содержащая мае %: Углерод -0.05 0 1

Кремний0 80-1 О

Марганец0,4 1 О

Хром20.0-22.0

Титан.1.2 15

Алюминий10-12

ЖелезоОстальное

Недостатками указанной стали являются низкая пластичность и недостаточно высокая жаростойкость в атмосфере топочных газов.

Цель изобретения повышение пластичности и жаростойкости стали в атмосфере топочных газов

Сталь, содержащая углерод марганец, кремчий, хром, алюминий титан железо

дополнительно содержит ванадий кальций, азот и редкоземельные металлы (РЗМ) при следующем соотношении компонентов, мае %.

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Ванадий

Азот

Титан

Алюминий

Кальций

РЗМ

Железо

0.20-0.80

0.30-0.50

0.35-0.90

25.0-32 О

0.05-0 30

0.02-0 10

002-0 10

050-1.50

0001-0.010

0.01-0.30

Остальное

СО

С

xj

ь. о

со о о

при отношении суммы ванадий и титана к азоту 3,5-4.0.

При отношении суммы ванадия и титана к азоту менее 3 5 возможна газовая пористость в отливке и образование нитридов алюминия, имеющих низкую температуру плавления и располагающихся преимущественно в междеь дритных и межог.ных участках, что приводит к резкому падению ударной вязкости стали. При отношении более 4,0 происходит образование карбидов ванадия и титана.

При избытке ванадия и титана свыше стехиометрического соотношения к азоту, кроме нитридной фазы, при охлаждении дополнительно образуются карбиды и карбо- нитриды ванадия и титана более 10 мкм. Эти соединения не растворяются в матрице вплоть до 1300°С и являются концентраторами напряжений, что понижает пластичность и ударную вязкость стали. Кроме того, нитриды титана, являясь эффективными подложками кристаллизации и препятстви- ями высокоуглевых границ в остывающем металле отливки, снижают степень физико- химической неоднородности стали. При содержании титана менее 0,005% модифицирующий эффект отстутсвует, а при содер- жании титана и ванадия более 0,1 и 0,3% происходит коагуляция нитридов, ухудшение механических и технологических свойств стали.

Присадка РЗМ до0,3% заметноулучша- етжидкотекучесть стали вследствие дегазирующего и десульфирующего действия. Кроме того, добавки в сталь поверхностно- активных РЗМ, обладающих большим сродством к кислороду и образующих несмачиваемые окислы, приводят к резкому снижению температуры пленообразования. Это приводит к снижению брака отливок по пленам. Дальнейшее повышение присадки РЗМ снижает жидкотекучесть хромалюми- ниевой стали, что связано с образованием большого количества тугоплавких соединений, неуспевших всплыть на поверхность металла до начала разливки.

При содержании РЗМ менее 0,01 моди- фицирующий эффект отсутствует. Кроме того, присадка РЗМ в сталь позволяет получить плотную эмалевидную окалину при выдержке стали при 1000-1200°С. повышает жаростойкость сплава.

Присадка кальция улучшает пластичность и ударную вязкость сталей за счет его сфероидизирующего действия на сумму сульфидов и их преимущественного распределения не на границе, а в теле зерна. При содержании кальция менее 0,001 % модифицирующий эффект отсутствует, а при содержании более 0,01 % происходит коагуляция сульфидов, ухудшение механических и технологических свойств стали.

Для подтверждения оптимальности предлагаемого состава проведены пгзвки предлагаемой и известной сталей, а также плавки с выходящими из указанных пределов содержанием элементов.

Химический состав сталей приведен в табл.1.

Образцы для определения механических свойств вырезают из трефовидной пробы и термообрабатывают по режиму: отжиг при 950°С, закалка от 1150°С и отпуск при 650°С.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Приведенные в табл. 2 данные показывают, что пластические свойства и жаростойкость предлагаемой стали увеличиваются по сравнению с известной. Так отно- сительнбе удлинение и ударная вязкость сталей увеличиваются в среднем на 50 и 38% соответственно, а жаростойкость на 27%. Металлографический анализ показал, что предлагаемая сталь не имеет грубых строчечных выделений карбидов хрома и и крупных карбидов ванадия, характерных для известной.

Повышение пластичности и жаростойкости стали, уменьшение карбидной неоднородности позволяет повысить надежность и долговечность деталей, работающих в атмосфере, топочных газов на 30-40%.

Формула изобретения Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, алюминий, титан, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения пластичности и жаростойкости в атмосфере топочных газов, она дополнительно содержит ванадий, кальций, азот и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод0,20-0,80

Кремний0,30-0,50

Марганец0,35-0,90

Хром25,0-32,0

Ванадий0,05-0,30

Азот0,02-0.10

Титан0,020-0,10

Алюминий0,50-1.50

Кальций0.001-0,010

Редкоземельные

металлы0,01-0,30

ЖелезоОстальное

при отношении суммы ванадия и титана к азоту 3.5-4,0.

Таблица 1

Изобретение относится к металлургии, конкретно к жаростойкой безникелевой стали, работающей при повышенных температурах, например, в условиях атмосферы топочных газов. Сущность изобретения, сталь дополнительно содержит ванадий, азот, кальций, редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.% углерод 0,20-0,8; кремний 0.30-0,50; марганец 0.35-0,90 хром 25.0-32,0: ванадий 0,05-0,30: азот 0.02-0,10; титан 0,020-0.10. алюминий 0.50-1,50, кальций 0,001-0.010: редкоземельные металлы 0 01-0,30. железо - остальное при соотношении суммы ванадия и титана к азоту 3,5-4,0. 2 табл

Таблица 2