RU2013461C1 - Конструкционная сталь - Google Patents
Конструкционная сталь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2013461C1 RU2013461C1 SU5041694A RU2013461C1 RU 2013461 C1 RU2013461 C1 RU 2013461C1 SU 5041694 A SU5041694 A SU 5041694A RU 2013461 C1 RU2013461 C1 RU 2013461C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- molybdenum
- hardenability
- titanium carbonitride
- vanadium
- Prior art date
Links
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 title claims 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 32
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 32
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 6
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкционной высокопрочной стали для станков-качалок. Сталь обладает сочетанием повышенного предела текучести, прокаливаемой и ударной вязкости при отрицательных температурах. Сталь дополнительно содержит молибден и карбонитрид титана при следующем соотношении компонентов, мас. % : углерод 0,35 - 0,45; марганец 0,30 - 0,60; кремний 0,17 - 0,37; хром 2,0 - 3,0; ванадий 0,66 - 0,15; азот 0,02 - 0,03; молибден 0,15 - 0,55; карбонитрид титана 0,04 - 0,10; железо остальное. 1 табл. , 1 ил.
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к созданию высокопрочных сталей для длинномерных высоконагруженных деталей нефтяного оборудования, например штанг и устьевых штоков для станков-качалок.
Для изготовления этих деталей в настоящее время применяются стали типа 40, 40Х2АФ.
Длинномерные изделия из указанных сталей не обладают необходимым уровнем механических свойств, особенно при работе в условиях низких температур.
Наиболее близкой к предлагаемой стали по технической сущности является сталь (п. р. 4708118/27-02, кл. С 22 С 38/28, 1989), содержащая, мас. % : Углерод 0,32-0,42 Марганец 0,30-0,50 Кремний 0,17-0,40 Хром 1,8-2,5 Ванадий 0,06-0,15 Сера 0,03-0,05 Алюминий 0,01-0,04 Азот 0,02-0,04 Кальций 0,001-0,02 Барий 0,001-0,02 Титан 0,001-0,03 Железо Остальное
В случае применения этой стали для заготовок длиной более 8 м не обеспечивается полной прокаливаемости заготовок после охлаждения с прокатного нагрева. Кроме того эта сталь склонна к отпускной хрупкости.
В случае применения этой стали для заготовок длиной более 8 м не обеспечивается полной прокаливаемости заготовок после охлаждения с прокатного нагрева. Кроме того эта сталь склонна к отпускной хрупкости.
Цель изобретения - создание стали, предназначенной для устьевых штоков и штанг, имеющей повышенные предел текучести, прокаливаемость и ударную вязкость при отрицательных температурах.
Цель достигается тем, что предлагаемая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, алюминий, азот, железо, дополнительно содержит молибден и карбонитрид титана при следующем соотношении компонентов, мас. % : Углерод 0,35-0,45 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,30-0,60 Хром 2,0-3,0 Ванадий 0,06-0,15 Алюминий 0,02-0,06 Азот 0,02-0,03 Молибден 0,15-0,55 Карбонитрид титана 0,04-0,10 Железо Остальное
Существенными отличительными признаками данного изобретения являются введение в состав стали новых компонентов - молибдена и карбонитрида титана при следующем соотношении компонентов, мас. % : Углерод 0,35-0,45 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,30-0,60 Хром 2,0-3,0 Ванадий 0,06-0,15 Алюминий 0,02-0,06 Азот 0,02-0,03 Молибден 0,15-0,55 Карбонитрид титана 0,04-0,10 Железо Остальное
Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию "Новизна".
Существенными отличительными признаками данного изобретения являются введение в состав стали новых компонентов - молибдена и карбонитрида титана при следующем соотношении компонентов, мас. % : Углерод 0,35-0,45 Кремний 0,17-0,37 Марганец 0,30-0,60 Хром 2,0-3,0 Ванадий 0,06-0,15 Алюминий 0,02-0,06 Азот 0,02-0,03 Молибден 0,15-0,55 Карбонитрид титана 0,04-0,10 Железо Остальное
Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию "Новизна".
При изучении других известных составов сталей выявлены стали, содержащие признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа.
Так, известно изобретение, в которое вводится молибден с целью повышения механических свойств (авт. св. N 1350189, кл. С 22 С 38/50, 1986). Известно также изобретение, в котором молибден вводится наряду с кальцием, никелем, кобальтом для повышения прочности и сопротивления микрососкобу (авт. св. N 162707, кл. С 22 С 38/52, 1989).
Изобретений, в которых с целью одновременного повышения предела текучести, прокаливаемости и ударной вязкости при отрицательных температурах вводится молибден и карбонитрид титана, не выявлено.
Таким образом, содержание элементов и их соотношение в стали обеспечивает новые свойства - одновременное повышение предела текучести, прокаливаемости и ударной вязкости при отрицательных температурах, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Изобретательный уровень".
Химический состав, механические свойства, результаты испытаний на прокаливаемость представлены в таблице. Анализ результатов, представленных в таблице, показывает, что благодаря легированию стали молибденом и карбонитридом титана повышаются предел текучести, прокаливаемость, ударная вязкость при отрицательных температурах.
На чертеже приведен график кривых торцевой прокаливаемости стали (2, 3, 4) и стали-прототипа (5).
В связи с тем, что предлагаемая сталь предназначена для изготовления длинномерного проката (длиной более 8 м), свойства которого должны быть обеспечены в горячекатаном состоянии, выбраны такие легирующие элементы, которые позволяют максимально использовать процесс горячего деформирования для получения мелкозернистой перекристаллизованной структуры аустенита. Установлено, что присутствие в стали мелкозернистых частиц карбонитрида титана, образующихся при выплавке стали, обеспечивает получение мелкого зерна аустенита, которое не склонно к росту при температурах нагрева под прокатку вплоть до 1200оС. Именно частицы карбонитрида Ti не растворяются при нагреве под горячую деформацию и в процессе деформации блокируют границы зерен. При этом частицы Ti(CN) сохраняют свои размеры и форму.
Введение молибдена в количестве 0,15-0,55 мас. % повышает устойчивость переохлажденного аустенита по сравнению со сталью-прототипом, что дает возможность получить однородную структуру нижнего бейнита после прокатки в сечениях более 50 мм и повысить прочность по всему сечению детали.
Для получения стали, обладающей наряду с повышенным пределом текучести высокими значениями ударной вязкости при отрицательных температурах, ее подвергают отпуску при 600-650оС. Введение Мо увеличивает устойчивость стали против высокого отпуска, что обусловлено выделением мелкодисперсных специальных карбидов, при этом повышается прочность стали с сохранением высокого уровня пластических характеристик и ударной вязкости при отрицательных температурах.
Кроме того, наличие Мо в стали позволяет охлаждать длинномерные заготовки после отпуска на воздухе, не опасаясь проявления отпускной хрупкости.
Таким образом, получение стали с мелкозернистой однородной структурой и равномерно распределенными частицами карбидонитридов и карбидов обеспечивает повышение предела текучести, ударной вязкости и прокаливаемости стали непосредственно после прокатки.
Повышение верхнего предела содержания молибдена свыше 0,55% обуславливает укрупнение карбидов, что неблагоприятно влияет на характеристики вязкости и пластичности.
Содержание молибдена менее 0,15 мас. % приводит к разупрочнению при высоком отпуске.
Наличие карбонитрида титана в стали более 0,10 мас. % приводит к снижению вязкости и прокаливаемости стали.
Содержание карбонитрида титана менее 0,15 мас. % недостаточно для измельчения аустенитного зерна стали, что ведет к падению предела текучести.
П р и м е р. Сталь выплавляли в основной 180-тонной печи металлургического завода им. А. К. Серова, прокатка производилась на круг 32 мм. После прокатки производился отпуск при 630оС. Механические свойства определяли на стандартных пятикратных образцах (ГОСТ 1497-84) и образцах менаже ГОСТ 9454-78, прокаливаемость стали определяли методом торцевой закалки по ГОСТ 5657-81 на образцах ДЖОМИНИ.
Химический состав и механические свойства предлагаемой и известной сталей приведены в таблице. Оптимальные предел текучести, ударная вязкость при отрицательных температурах и прокаливаемость получены в стали 3 состава σт - 1020 МПА, КСU-60 = 80 Дж/см2; сквозная прокаливаемость, при получении всех элементов на верхнем пределе (2 состав) предел текучести возрастает, однако несколько снижается ударная вязкость. При содержании элементов на нижнем пределе (состав 4) несколько ниже прочность. Первый и пятый составы представляют стали за верхним и нижним пределами. Видно, что 1 состав имеет неудовлетворительные значения ударной вязкости, а 5 состав не обеспечивает повышение предела текучести и требуемой прокаливаемости.
По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение обеспечивает стабильное получение следующих показателей: повышение предела текучести ≈ на 100 МПА, ударной вязкости при температуре испытания - 60оС ≈ на 30 Дж/см2; полную прокаливаемость.
Claims (1)
- КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, алюминий, азот, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден и карбонитрид титана при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Углерод 0,35 - 0,45
Марганец 0,30 - 0,60
Кремний 0,17 - 0,37
Хром 2,0 - 3,0
Ванадий 0,06 - 0,15
Алюминий 0,02 - 0,06
Азот 0,02 - 0,03
Молибден 0,15 - 0,55
Карбонитрид титана 0,04 - 0,10
Железо Остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5041694 RU2013461C1 (ru) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | Конструкционная сталь |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5041694 RU2013461C1 (ru) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | Конструкционная сталь |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013461C1 true RU2013461C1 (ru) | 1994-05-30 |
Family
ID=21603960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5041694 RU2013461C1 (ru) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | Конструкционная сталь |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2013461C1 (ru) |
-
1992
- 1992-05-12 RU SU5041694 patent/RU2013461C1/ru active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5499575B2 (ja) | 油井管用マルテンサイト系ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 | |
| US3251682A (en) | Low-alloy tough steel | |
| CN112877591A (zh) | 一种高强韧五金工具及链条用钢及其制造方法 | |
| JPH06116635A (ja) | 耐硫化物応力腐食割れ性に優れた高強度低合金油井用鋼の製造方法 | |
| KR102339890B1 (ko) | 강판 및 그 제조 방법 | |
| JP3539250B2 (ja) | 高耐応力腐食割れ性を有する６５５Ｎｍｍ−２級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管およびその製造方法 | |
| JPWO2000068450A1 (ja) | 耐硫化物割れ性に優れた高強度油井用鋼材及びその製造方法 | |
| JP2000160300A (ja) | 高耐食性を有する６５５Ｎｍｍ−２級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管およびその製造方法 | |
| JP2009215576A (ja) | 圧延非調質鋼材の製造方法 | |
| RU2013461C1 (ru) | Конструкционная сталь | |
| CN115927960B (zh) | 一种125Ksi钢级抗硫化氢腐蚀油井管及其制备方法 | |
| JP2768062B2 (ja) | 高強度強靭鋼の製造方法 | |
| RU2532628C1 (ru) | Сталь для изготовления изделий с повышенной прокаливаемостью | |
| RU2016127C1 (ru) | Сталь | |
| JP3267653B2 (ja) | 高張力鋼板の製造法 | |
| JP3485034B2 (ja) | 高耐食性を有する８６２Ｎ／ｍｍ２級低Ｃ高Ｃｒ合金油井管およびその製造方法 | |
| JP5194571B2 (ja) | 引張強さ５７０Ｎ／ｍｍ２級以上の溶接割れ感受性に優れた高張力鋼の製造方法 | |
| JP5412915B2 (ja) | フェライト・パーライト型圧延非調質鋼材の製造方法 | |
| KR102174416B1 (ko) | 강도 및 충격인성이 우수한 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강 및 그 제조 방법 | |
| JP3492550B2 (ja) | 耐食高周波焼入れ用鋼 | |
| JPH0459941A (ja) | 強靭な高強度ｔｒｉｐ鋼 | |
| RU2654093C2 (ru) | Высокопрочная высокотвердая сталь и способ производства листов из нее | |
| RU2462532C1 (ru) | Сталь со структурой низкоуглеродистого мартенсита | |
| JPH04120249A (ja) | マルテンサイト系ステンレス鋼とその製造法 | |
| JP2000160285A (ja) | 高強度高靱性非調質鋼材 |