Сталь Советский патент 1981 года по МПК C22C38/50 

t

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию сталей для элементов сварнолитых и литых конструкций рабочих колес гидротурбин, работающих в условиях кавитационного разрушения.

Для обеспечения высокой эксплуатационной стойкости стали для гидротурбин должны обладать высокой прочностью в сочетании с достаточной пластичностью, а также высокой кавитационной стойкостью.

Известна сталь fll, используемая для изготовления гидротурбин, следующего химического состава, вес.: УглеродНе более 0,1

Кремний0,17-0,

Марганец0,2-0,6

Хром11,5-13

Никель1-1,5

Медь0,8-1,1

ЖелезоОстальное

Недостатком стали является присутствие в ней структурно-свободного фер(Sk) СТАЛЬ

рита, особенно в толстых сечениях, что приводит к значительному снижению работы развития трещины и увеличению хрупкости стали.

Наиболее близкой к предлагаемой является сталь 2 следующего химического состава, вес.:

Углерод0,01-0, it

Кремний0,05-2

Марганец0,05-8

10

Хром8-20

Ни кел ь1-13

МедьДо f

АзотДо О ,6

АлюминийДо 4

IS

МолибденДо

ВанадийДо k

ЖелезоОстальное

Недостатком известной стали является низкая кавитационная стойкость.

20

Цель изобретения - повышение кавитационной стойкости.Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод. 3 марганец, хром, никель, мед кремнии, азот, алюминий и железо дополнительно содержит титан и кальций при сле дующем соотношении компонентов,вес. Углерод0,05-0,10 Кремний0,01-0, it МарганецО ,4-1 ,2 Хром11,5-13,5 Никель1,5-2,25 Медь0,8-1,30 Азот0,005-0,025 Алюминий0,005-0,025 Титан0,025-0,04 Кальций0,002-0,02 ЖелезоОстальное Введение титана в количестве 0,02 0,0k вес. способствует измельчению зерна аустенита высокодисперсными частицами карбидов и карбонитридов титана, а также тормозит рост зерна при нагревании. Титан связывает част азота в относительно компактные и устойчивые нитриды, что резко снижает возможность образования и выделе ния на поверхностях аустенитных зере нитридов алюминия развитой формы Уаеличение содержания титана выше указанного предела оказывает отрицательное воздействие,вызывая развитие межзеренного разрушения литой стали,что связано с обогащением бывших границ аустенитных з.ере карбидами титана. Дополнительное содержание кальци (0,002-0,02 вес.) способствует измельчению вторичных фаз и их равном ному распределению, повышению пластичности и плотности металла.

Содержание химических элементов, вес.%

Кавитационная стойкость 1 Сталь.выплавляется в электродуговой печи с основным тиглем. Химический состав и кавитационная стойкость предлагаемой и известной сталей приведена в таблице. Кавитационные исследования проводятся на магнитострикционной установке с амплитудой колебания 70 мкм с частотой вибратора 8100 Гц. Продолжительность испытаний составляет 3 ч, взвешивание осуществляют через каждый час. После термической обработки (отпуск при 650-870°С в течение 6 ч, нормализация от 950°С с выдержкой k ч , отпуск при 650-670°С в течение 8 ч) сталь имеет следующий комплекс-механических свойств: Предел прочности, кгс/мм 84-77,5 Предел текучести, кгс/мм 70,5-64,0 Относительное удлинение, %16-14,5 Относительное сужение, 55-52 Ударная вязкость, кгс.м/см 14-10 Сварку деталей из предлагаемой стали можно осуществлять без подогрева. Экономический эффект от использования стали для изготовления конструкций рабочих колес гидротурбин за счет повышения кавитационной стойкости составит 384562 р.

.Предлагаемая сталь 0,05 0,01 0, 11,5 1,5 0,8 0,005 0,005 0,025 0,002 - 0,08 0,2 0,8 12,5 1,85 U05 0,018 0,015 0,1 О,А 1,2 13,5 2,25 1,3 0,025 0,025

Известная

0.09 0,37 1,02 16,5 ,4 2,7 3

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, азот, алюминий и железо, отли10,7 30,2 50,6

55

- 2,951,5 12,5 31.2

чающаяся тем, что, с целью повышения кавитационной стойкости,она дополнительно содержит титан и кальций при следующем соотношении компонентов, весД: 0,03 0,012- - .10 29,2 50 0,04 0,02 - 9,8 28,1 18,2 0,05-0,1 Углерод 0,01-0,4 Кремний О,,2 Марганец 11,5-13,5 1,,255 Никель 0,8-1,3 0,005-0,025 0,005-0,025 Алюминий 0,025-0, 8853 16 Кальций . 0,002-0,02 Железо Остальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Отливки из высоколегированной стали со специальными свойствами. ГОСТ 2176-77. 2. Патент Англии If 936872, кл. С 7 А, опублик. 1961.