Высококремнистая коррозионностойкая сталь Советский патент 1993 года по МПК C22C38/40 C22C38/58 

ел G

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к высококремнистой 2 коррозионностойкой стали, и может быть использовано для изготовления химического оборудования, работающего в сильноокислительных средах при температуре не менее 120°С. С целью повышения коррозионной стойкости и деформируемости в горячем состоянии сталь дополнител.ьно содержит церий и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,005-0,020; хром 8-13; никель 20-25; кремний 6,5-8,0; марганец 0,5-2,0; церий , 0,01тО,07; алюминий 0,01-0,5; железо остальное, причем соотношение хрома, кремния соответствует уравнению: хром + 1,5. кремний 18 - 25, а соотношение никеля, углерода, марганца соответствует уравнению: никель +30 углерод + 0,5 марганец 21- 26, 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к коррозионностойким сталям, и может быть использовано для изготовления сварного химического оборудования, работающего в концентрированных растворах серной, азотной кислот и других средах сильноокислительного характера.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости и деформируемости стали в горячем состоянии.

Указанная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, хром, никель, кремний, марганец, железо, дополнительно содержит церий и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 0,005-0,020 Хром 8-13 Никель 20-25 Кремний 6.5-8,0

0.5-2,0 0,01-0,5 0,01-0,07 Остальное, кремния соотМарганец

Алюминий

Церий

Железо

причем соотношение хрома, ветствуетуравнению Сг+ 1,5 Si 18 - 25%, соотношение никеля, углерода,-марганца - уравнению NI +30 С + 0,5 Мп 21 -26%.

В известных технических решениях церий вводится с целью повышения технологической пластичности.

В предложенном техническом решении церий (0,01-0,07%) обеспечивает повышение коррозионной стойкости путем очищения границ зерен от избыточных фаз, а именно карбидов, имеющих пониженную стойкость в сильноокислительных средах.

Содержание церия менее 0,01% недостаточно для повышения коррозионной

00

о

о

Ю

IGO

стойкости. Содержание церия более 0,07% ухудшает технологическую пластичность в результате избыточного появления оксид- ных включений и возможности образования, высокотемпературного 5-феррита.

Известно широкое использование алюминия в качестве раскислителя при производстве нержавеющих сталей. В изобретении алюминий (0,01-0,5%) способствует повышению коррозионной стойкости стали за счет образования защитной окис- ной пленки.

Содержание алюминия менее 0,01 % недостаточно для полного связывания кислорода и азота. Содержание его более 0,5% ухудшает пластические свойства в результате образования грубых оксидных и оксикар- бидных включений и шпинелей по границам аустенитных зерен.

Нижний предел по углероду (0,005%) взят из расчета обеспечения достаточной прочности стали за счет упрочняющего действия углерода, растворенного в аустените.

Верхний предел по углероду (0,020%) связан с тем, что с увеличением содержания углерода повышается возможность образования карбидов типа МеС и МазСб, имеющих пониженную коррозионную стойкость в сильноокислительных средах.

Содержание хрома в стали должно быть не менее 8% для обеспечения достаточной коррозионной стойкости. Увеличение содержания хрома более 13% приводит к перепассивации и вызывает резкое снижение коррозионной стойкости в 98-95%-ной азотной кислоте при температуре более 100°С.

Содержание никеля в стали должно быть не менее 20% для обеспечения аусте- нитн.ой структуры, имеющей повышенные пластические свойства. Увеличение содержания никеля более 25% вызывает снижение коррозионной стойкости сварных соединений в результате снижения растворимости углерода и образования избыточных карбонитридных фаз.

Содержание кремния должно быть не менее 6,5% для обеспечения стойкости против общей коррозии за счет образования на поверхности плотной защитной окисной пленки.

Увеличение содержания кремния более 8% приводит к снижению деформируемости и пластичности стали за счет образования хрупких силицидов в результате ограниченной растворимости кремйия в аустените.

Содержание марганца должно быть не менее 0,5% для обеспечения необходимой прочности стали. При содержании более 2% развивается ликаационная и структурная

неоднородность в результате образования силицидов марганца, ухудшающих дефор- мируемость в горячем состоянии.

Соотношение в стали Сг + 1,5 Si должно

5 быть не менее 18% для обеспечения устойчивого пассивного состояния стали в агрессивной среде, увеличение указанного соотношения более 25% приводит к резкому снижению пластичности. Соотношение

0 N j + ЗОС + 0,5 Мп должно быть не менее 21 % для получения аустенитной структуры, обеспечивающей необходимые пластические свойства металла. Увеличение указанного соотношения более 26% выз.ывает сниже5 ние пластичности коррозионной стойкости стали/

Предлагаемая сталь имеет следующие свойства: скорость общей коррозии (г/(м2 ч)) в 98%-ной азотной кислоте при

0 120°С в закаленном состоянии составляет не более 0,2 и в 98,5%-ной серной кислоте при 150°С не более 0,05, относительное сужение в интервале горячей пластической деформации (1100-900°С) 5 не менее 58 %.

Ниже приведены варианты осуществления изобретения, не исключающие другие варианты в объеме формулы изобретения. Сталь выплавляли в вакуумной индукци0 онно й печи Бальцерс и открытых индукционных печах экспериментального завода ЦНИИчермета. Химический состав предложенной и известной сталей представлен в табл. 1, свойства - в табл.2,

5 Деформацию слитков осуществляли в интервале 1100-900°С методом свободной ковки на плоские заготовки (сутунки), с последующей прокаткой на листы, Свойства стали определяли по стандартным методи0 кам. Испытания на общую коррозию проводили в 98%-ной азотной кислоте при 120°С и 98,5%-ной серной кислоте при 150°С гравитационным методом. Относительное сужение оценивали по методу динамического

5 растяжения при повышенных температурах. Параллельно проводили испытания известной стали.

Как видно из полученных данных, предлагаемая сталь значительно превосходит

0 известную по коррозионной стойкости и деформируемости в горячем состоянии.

Ожидаемый годовой экономический эффект от применения предлагаемой стали составит 950 тыс.руб. при производстве стали

5 200 т/год.

Формула изобретения Высококремнистая коррозиенностой- кая сталь, содержащая углерод, хром, никель, кремний, марганец, железо, отличающаяся тем, что. с целью повышения

коррозионной стойкости и деформируемо- сти в горячем состоянии, она дополнительно содержит церий и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод0,005-0,020 Хром 8-13 Никель 20-25 Кремний 6,5-8,0

Химический состав предложенной и известной стали

Свойства предложенной и известной сталей

0

Марганец0,5-2,0 Церий 0,01-0.07 Алюминий 0,01-0,5 Железо Остальное причем соотношение хрома, кремния соответствует уравнению хром + 1,5 кремния в 18-25, а соотношение никеля, углерода, марганца соответствует уравнению никель+ + 30 углерод + 0,5 марганец 21-26.

Таблице

Таблица 2