Сталь Советский патент 1981 года по МПК C22C38/54 

Изобретение относится к металлур в частности к литейной стали, обесп чивающей гидроплотность изготовленных из нее отливок и обладающей высокими коррозионной стойкостью, лит ными и механическими свойствами. Известна сталь 15Х18Н12СЧТЛ (ЭИ65 Л) 1 . Недостатками стали, кроме низких механических свойств, являются отно сительно невысокие плотность, корро зионная стойкость и литейные свойст Наиболее близкой к предлагаемой явл ется сталь 21, содержащая, вес.%: Углерод0,13-0,19 Кремний3,8-, 5 МарганецО ,5-1 ,0 Хром17-19 Никель11-13 Титан0,3-0,7 Алюминий0,01-0,08 Кальций0,005-0,08 Магний0,005-0,05

(5) СТАЛЬ Редкоземельные металлы0,005-0,1 ЖелезоОстальное Недостатками стали являются относительно невысокие коррозионные стойкость и прочность, что снижает качество изготовленных из нее отливок арматуры химического и нефтяного оборудования. Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости и прочности при сохранении плотности , пластичности и литейных свойств. Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний , марганец, хром, никель, титан, алюминий, кальций, магний, редкоземельные металлы и железо, дополнительно содержит иттрий и бор при следующем соотношении компонентов, вес.%: Углерод0,13-0,19 Кремний3,8-4,5 Марганец0,5-1,0 Хром17-19 11-13 Никель 0.3-0.7 0.01-0.05 Алюминий 0.005-0.05 Кальций 0.005-0 ,05 Магний Редкоземельные 0.005-0.08 мет аллы 0.005-0.03 Иттрий 0.0005-0.007 Остальное Железо Сталь в качестве редкоземельных металлов содержит церий, празеодим и гадолиний в равном соотношении. Дополнительное введение в состав стали иттрия объясняется его способностью повышать термодинамическую стабильность структуры в агрессивных средах за счет снижения общего содер жания неметаллических включений и ки лорода, повышения гомогенности струк туры. Оптимальное содержание иттрия « стали должно находиться в пределах 0.005-0.03 вес Д. Меньшее его содержание не обеспечивает снижения содер жания включений и кислорода, и соответственно. повышения коррозионной стойкости, а большее, свыше верхнего предела, вызывает появление избыточного количества окислов и других вкл чений на границах зерен, что резко снижает весь комплекс свойств стали. Введение в состав стали бора связано с его способностью увеличивать прочность стали за счет образования мелкодисперсных частиц нитридов бора благодаря которым зерно измельчается При нагреве до ЭОО-ЮОО С нитриды бора почти полностью растворяются в твердом растворе, а при охлаждении в деляются в виде дисперсных частиц. Бор заметно улучшает прокаливаемость стали. Оптимальное содержание бора в стали определяется пределами 0,0005 0.007 вес,1. Меньшее его содержание не способствует благоприятным изменениям в структуре, а большее, свыше верхнего предела, приводит, в силу его высокой раскислительной способности, к избыточному количеству окислов, а также нитридов бора. Последние в этом случае скапливаются на границах зерен и снижают исследуемые свойства стали, В качестве редкоземельных металлов (РЗМ) выбраны церий, празеодим и гадолиний в связи с тем. что они обладают наиболее высокой модифицирующей способностью среди элементов группы РЗМ, Сталь приобретает мелкозернистую структуру, свободную от крупных включений, особенно сульфидов. Указанные элементы практически не уступают друг другу и их равное соотношение обеспечивает максимальный эффект, исходя из показателей коррозионной стойкости и пластичности. Для определения оптимального состава предлагаемой стали исследованы ее плотность, коррозионная стойкость, механические свойства и жидкотекучесть в зависимости от различного содержания входящих в ее состав компонентов. Металл выплавляют в 150-килограммовой индуктивной печи из исходной шихты, включающей лом , литники, возврат и т,д. Химические составы опытных сталей приведены в табл,1, Таблица 1

Известная 10.1 i.1 0,8 Ъ 11 o,k 0.04 Предлагаемая0.15 3.8 0,7 0.16 3.9 0.17 4.3 0.5 0.19 4.5 0.9 0.13 4,2 0.6 18 13 0.5 0.03 0.05 02 0.01 о.о .0 ,03 0,05 0.02 0.005 0,02 0,06 0,01 0.007 0,05 0.005 0.01 0,0005 0.005 0,08 0,03 0.002 0,009 0.03 0..0050,003

В процессе фракционной разливки в 50-килограммовые разливочные ковши расплав обрабатывают добавками 0,10,5 комплексной лигатуры, содержащей алюминий, никель, кальций, магний, РЗМ, иттрий и бор.

Из приведенных в табл. 2 результатов следует, что скорость коррозии предлагаемой стали ниже скорости коррозии известной. Кроме того,если в известной стали в ходе испытаний время до появления МКК ч, то в предлагаемой межкристаллитная коррозия не обнаружена. Прочность предлагаемой стали превышает прочность известной на 5-10%.

По пластичности, плотности и жидкотекучести предлагаемая сталь не уступает известной, а в некоторых случаях несколько превышает ее по этим показателям.

Повышенный удельный уровень коррозионной стойкости и всего комплекса свойств предлагаемой стали позволяет рекомендовать ее для широкого промышленного применения вместо известной для изготовления литых деталей арматуры , работающих в азотной кислоте и в других менее агрессивных средах. При этом экономический эффект от внедрения предлагаемой стали ожидается за счет повышения качества отливок, увеличения их срока службы, что связано в основном с повышением коррозионной стойкости и снижением

Для исследований опытными составами стали заливают формы с образцами, изготовленные по выплавляемым моделям.

Результаты испытаний приведены

в табл. 2.

Таблица 2

ТОЛЩИНЫ стенок, что даст экономию дефицитной дорогостоящей стали.

Формула изобретения

0 прочности при сохранении плотности, пластичности и литейных свойств, она дополнительно содержит иттрий и бор при следующем соотношении компонентов, вес.%;

5

Углерод

0,13-0,19 3.8-««,5

Кремний

Марганец 0,5-1,0

Хром 17-19

Никель 11-13

0

Титан 0,3-0,7

Алюминий 0,01-0,05

Кальций 0,005-0,05

Магний 0,005-0,05

Редкоземельные

5

0,005-0,08

металлы

0,005-0,03

Иттрий 0,0005-0,007

Бор Остальное

Железо

8853338

2, Сталь по п.1,отличаю-Источники информации,

щ а я с я тем, что в качестве 0едко- принятые во внимание при экспертизе земельных металлов содержит церий, 1. Сталь . ОСТ 26-07- 02-72 празеодим и гадолиний в равном соот- 2. Авторское свидетельство СССР «ении.5 № 661038, кл. С 22 С 38/50, 1978