Коррозионностойкая конструкционная сталь Советский патент 1993 года по МПК C22C38/44 

Изобретение относится к металлургии, к сплавам на основе железа, и может применяться в машиностроении для конструкций, работающих в морской воде.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости в морсокой воде при температурах эксплуатации +20 - +150°С конструкционной стали при сохра нении уровня прочностных и вязких характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, алюминий, никель, железо, дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, % мае.:

Углерод

Марганец

Кремний

Хром

Алюминий

Молибден

0.05-0,15 0,40-0,80 0,20-0,40 2,20-3,50 0,30-1,00 OJ 0-0.50

Никель1,0-2,00 .Железо Остальное причем суммарное содержание кремния и алюминия 0,60-1,30.

После термической обработки сталь имеет следующие механические и коррозионные свойства (не менее):«, Временное

при +20°С 60 кгс/мм2 при +150°С 55 кгс/мм2

сопротивление

Предел текучести

Относительное удлинение

..у.

Относительное сужение

Ударная вязкость KCU

при +20°С 45 кгс/мм2 при+150°С 40 кгс/мм2

при +20°С 27% при+150°С 30%

при+20°С 72% при+150°С 76%

при +20°С 10 кгс -м/см2

00

о о

К 00

Сл)

при+150°С 12кгс-м/см2 Скорость

коррозии при + 20°С 7,9 г/м2 ч при + 150°С 8,5 г/м2 ч.

Нижние пределы основных легирующих элементов - углерода, марганца и кремния обеспечивают минимум требуемых механических свойств. Увеличение содержания в стали углерода более 0,15% отрицательно сказывается на свариваемости стали, повышение содержания марганца более 0,80% и кремния более 0,40% приводит к повышению прочностных характеристик вязкости стали.

Для повышения коррозионной стойкости в морской воде необходимым легирующим элементом является хром, с увеличением содержания которого скорость коррозии стали в морской воде резко уменьшается. Однако исследование показали, что увеличение содержания хрома более 3,50% способствует возникновению питтинговой коррозии и усиливает склонность стали к коррозионному растрескиванию. При содержании хрома менее 2,20% значительно снижает стойкость стали против коррозии.

Наряду с хромом повышению коррозионной стойкости стали в морской воде способствует введение в сталь алюминия, Количество алюминия менее 0,30% недостаточно для получения высоких коррозионных свойств конструкционной стали. Легирование алюминием в количестве более 1 % вызывает хрупкость и ухудшает технологичность стали..

Положительное влияние на механические свойства и коррозионную стойкость стали оказывает легирование микродобавкой молибдена. Содержание молибдена ниже 0,1% не обеспечивает сохранения прочностных характеристик на необходимом уровне. Увеличение содержания молибдена выше 0,5% нецелесообразно, так как приводит к ухудшению вязких свойств стали.

Никель является основным легирующим элементом в коррозионностойких сталях. Содержание никеля в сталях, эксплуатируемых в горячих средах, составляет не менее 10%. Для обеспечения коррозионной стойкости металлических конструкций предлагаемая сталь содержит никель в пределах 1-2% при условии комплексного легирования стали хромом, алюминием и модибденом. Содержание никеля менее 1 % не позволяет достичь преимущества по сравнению с безникелевой сталью. Количество никеля более 2% действует неэффективно, так как не дает прироста коррозионной стойкости конструкционной

стали. Суммарное содержание кремния, и алюминия менее 0,6% приводит к снижению общей коррозионной стойкости конструкционной стали, а более 1,3 к снижению 5 ударной вязкости и ухудшению жидкотеку- чести стали.

Ниже приведены примеры осуществления предлагаемого изобретения, не исключающие других в объеме. формулы 0 изобретения.

Пример. В 50-кг индукционной печи было выплавлено восемь плавок стали, химический состав которых представлен в табл. 1. Далее металл подвергали ковке и прока- 5 тывалиналист толщиной 12 мм при 1150°С. Термическая обработка листового проката включала отпуск при 650°С.

Образцы на растяжение испытывали по ГОСТ 1497, на ударную вязкость - по ГОСТ 9454. 0 Коррозионную стойкость стали оценивали по ускоренной методике в автоклавах и на установках с вращающимся дисковым образцом в имитате воды Каспийского моря.

5Свойства предлагаемой и известной сталей приведены в табл.2. Из представленных данных следует, что конструкционная сталь предлагаемого состава обладает более высокой стойкостью против коррозии в 0х морской воде при температурах эксплуа- тации +20-+150°С по . сравнению со сталью-прототипом при одновременном .сохранении на высоком уровне прочностных и вязких характеристик.

5 Ожидаемый экономический эффект в расчете на изготовление одной десятикор- пусной опреснительной установки составит 89,7 тыс.руб.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 0 Коррозионностойкая конструкционная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, алюминий, никель, железо, .р т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости в мор- 5 ской воде при температуре эксплуатации +20-+.150°С при сохранении уровня прочностных и вязких характеристик, она дополнительно содержит молибден при следующем соотношении, компонентов, мас.%: 0 Углерод0,05-0,15 Марганец 0,40-0,80 Кремний 0,20-0.40 Хром 2,20-3,50 Алюминий 0,30-1,00 5 Никель 1,00-2,00 Молибден 0.10-0,50 Железо Остальное причем суммарное содержание кремния и , алюминия 0,60-1,30.

Таблица

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к коррозиеннестойкой конструкционной стали. С целью повышения коррозионной стойкости в морской воде при температурах эксплуатации +20- +150°С при сохранении уровня прочностных и вязких характеристик сталь дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас,%: углерод 0,05-0,15; марганец 0,4-0,8; кремний 0,2-0,4; хром 2,2-3,5; алюминий 0,3-1; - никель 1-2; молибден 0,1-0,5; железо остальное, причем суммарное содержание .кремния и алюминия 0,6-1,3. 2 табл.

Химический состав предлагаемой и известной сталей

Свойства предлагаемой и известной сталей

Таблица2