Жаростойкая сталь Советский патент 1981 года по МПК C22C38/28 

(54) ЖАРОСТОЙКАЯ СТАЛЬ

1

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к жаростойким сталям, работающим в энергетических aiTperaTcix в условиях окисления при высоких температурах, а также наличия сернистых газов.

Известна жаростойкая сталь, содержащая, вес. Углерод . 0,1 Кремний 1f 3-1,5 Марганец 0,3-0,6 Хром 1I7-2 Алюминий 7,8 Железо ОстальноерЗ. 15 Эта сталь имеет неудовлетворительные технологические свойства и окалиностойкость, в особенности при эксплуатации их в средах с высокой температурой и наличием сернистыхМ газов.

Наиболее «лизкой- по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемой стали является жаростой- 25 кая сталь, содержащая, вес.%:

Углерод0,2-0,35

Хром20,0-22,0

Кремний . 0,8-1,5

Марганец Не более 0,8 30

Церий и лантаиидн0,8-1

ЖелезоОстальное 2.

Технологические свойства (литейн то жидкотекучесть, трещиноустойчивость, свариваемость) и окалиностойкость этой стали неудовлетворительные, что сдерживает использование этой стали в качестве жаростойкой. Учитывая пониженную жидкотекучесть стали, тонкостенные участки отливок, а также малогабаритные отливки методом литья получить не представляется возможным.

Целью изобретения является повышение технологических свойств и окалиностойкости,

Для достижения указанной цели, описываемая сталь, содержащая углерод, хром, кремний, марганец, редкоземельные металлы и железо дополнительно содержит молибден, титан и алюминий при следуннцем соотнсяпении компонентов, вес.%:

Углерод0,2-0,6

Кремний0,3-2,5

Молибден 0,01-1,0 Алюминий0,8-1,5

хром20,0-27,0

Марганец0,3-1,0 Титан0,05-0,29 Редкоземельные метгшлы0,05-0,25 ЖелезоОстальное Экспериментально установлено, что оптимальными пределами углерода является 0,2-0,6 вес.%. При содержании (углерода менее 0,2 вес.% в стали рез ко ухудшается ее жидкотекучесть, в связи с чём такую сталь обычно отливают в слитки, а затем подвергают го рячей пластической деформации. Однако это удорох;ает стоимость стали. При содержании углерода более 0,6 ве значительно улучшаются литейные свойства, однако резко снижается окалиностойкость. Пределы содержания хрома 20,00-27,0 вес.% обеспечивают устойчио ость против окисления при высоких температурах. При содержании хрома 20,0 вес.% резко снижается окалиностойкость стали, а при содержании этого элемента 27,0 вес.% окалиност кость резко повышается, однако ухуд шаются технологические свойства. Введение кремния в сталь (особе ,но более 1 вес.%) обеспечивает повы шение окалиностойкости стали. Менее 0,3 вес.% кремния в стали при выплавке в печах с использованием широ ко применяемых шихтовых материалов получить затруднительно. Содержание кремния 2,5 вес.% резко ухудшает механические свойства стали, хотя окалинос тойкость увеличивается. Аналогично кремнию получение мар ганца 0,3 вес.% также затруднительн Наиболее вероятным содержанием марганца по верхнему пределу при выплавке в печах с использованием обыч ных шихтовых материсшов является содержание его не более 1 вес.%. Этот элемент в больших количествах 1 0,3 21,3 0,9 0,71 Известная Описывае20,2 20,0 0,3 0,3 0,91 мая 30,41 24,1 1,23 0,61 0,49 40,6 27,0 2,5 1,0 1,0

Стали выплавляли в индукционной 60 печи с использованием тигля емкостью 60 кг с хромомагнезитовой футеровкой методом переплава.

Алюминий вводили в тигель перед выпуском стали, редкоземельные метал-. 65

лы вводили в ковш. Температура заливки стали составляла 1560+1О С.

Результаты определения технологических и механических свойств, а также окалиностойкости приведены в табл. 2. нежелателен из-за отрицательного влияния на окалиностойкость. Молибден в указанных пределах оказывает положительное влияние на механические свойства и окалиностойкость стали. При его содержании 0,01 вес.% это влияние не проявляется, а введение 1,0 вес.% не экономично в связи с дороговизной ферромолибдена. Введение титана в заявляемых пределах обеспечивает связывание имеющегося в стали углерода, пластичность и окалиностойкость при этом повЕлиается. Титан в количестве О,Об вес.% оказывает уже заметное влияние на упомянутые свойства. Содержание титана более 0,29 вес.% не экономично, хотя он и увеличивает жаропрочность стали и измельчает ее зерно. Аналогично кремнию алюминий резко повышает окалиностойкость хромистой стали с содержанием 20 вес.% хрома и более. При содержании в стали 0,8 вес,% алюминия и более эти стали имеют удовлетворительную окалиностойкость, однако при повышении содержания алюминия более 1,5 вес.% резко снижается жидкотекучесть стали. Значительное улучшение окалиностойкости, литейных и механических свойств обеспечивают редкоземельные металлы. Наиболее удовлетворительными пределами являются 0,05-0,25 вес.% (по расчету). При этом введение редкоземельных металлов и менее 0,05 вес.% мало чувствительно, а более 0,25 вес.% неэкономично и оказывает отрицательное влияние на окалиностойкость и литейные свойства. При выплавке сталей применяли одни и те же шихтовые материалы, выплавку, заливку и испытания проводили по одной технологии .(см. табл. 1). . сТаблица 1 0,06 0,08 0,8 0,05 0,8 0,07 0,07 0,05 0,15 1,31 0,05 0,05 0,15 0,29 1,5 0,05 0,0,5 0,25

Таким образом, технологические свойства; жидкотекучесть, линейная усадка, трещиноустойчивость и свариваемость, механические свойства; предел прочности, ударная вязкость, и окалиностойкость описываемого состава стали (табл. 2, 2-4) выше по сравнению с известной сталью.

Формула изобретения

Жаростойкая стгшь, содержащая углерод, хром, .кремний, марганец, редкоземельные металлы.и железо, о тличающаяся тем, что, с целью повышения технологических свойств и окалиностойкости, она дополнительно содержит молибден, титан

Таблица2

и алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.%:.

Углерод0,2-0,6

Хром20,0-27,0

Кремний0,3-2,5

Марганец0,3-1,0

Молибден0,01-1,0

Титан0,05-0,29

Алюминий0,8-1,5 Редкоземельные

металлы0,05-0,25

Железо .Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Авторское свидетельствоСССР 158297, кл. С 22 С 38/18, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР 177624, кл. С 22 С 38/18, 1966.