RU2360029C1 - High-strength nonmagmetic composition steel - Google Patents
High-strength nonmagmetic composition steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2360029C1 RU2360029C1 RU2008100791/02A RU2008100791A RU2360029C1 RU 2360029 C1 RU2360029 C1 RU 2360029C1 RU 2008100791/02 A RU2008100791/02 A RU 2008100791/02A RU 2008100791 A RU2008100791 A RU 2008100791A RU 2360029 C1 RU2360029 C1 RU 2360029C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- zirconium nitride
- vanadium
- nitrogen
- niobium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в машиностроении, авиастроении, специальном судостроении, приборостроении и для создания высокоэффективной буровой техники.The invention relates to the field of metallurgy and can be used in mechanical engineering, aircraft manufacturing, special shipbuilding, instrument making and for creating highly efficient drilling equipment.
Известна немагнитная сталь следующего химического состава, мас.%: углерод 0,01-0,05; хром 21,0-24,0; марганец 12,0-15,0; никель 1,0-8,0; азот 0,65-0,80; молибден 0,5-1,0; ванадий 0,25-1,0; кальций 0,0015-0,020; железо остальное (Авт. свид. СССР №1225876, М. кл. С22С 38/58, опубл. 23.04.1986).Known non-magnetic steel of the following chemical composition, wt.%: Carbon 0,01-0,05; chrome 21.0-24.0; manganese 12.0-15.0; nickel 1.0-8.0; nitrogen 0.65-0.80; molybdenum 0.5-1.0; vanadium 0.25-1.0; calcium 0.0015-0.020; the rest is iron (Auth. St. USSR No. 1225876, M. cl. C22C 38/58, publ. 04/23/1986).
Недостатком стали является недостаточно высокие характеристики пластичности и вязкости и развитие межкристаллитной коррозии за счет наличия в стали ванадия, который соединяясь с азотом и углеродом образует нитриды и карбиды ванадия, выделяющиеся при затвердевании по границам аустенитных зерен. Кроме этого, ванадий как ферритообразующий элемент способствует выделению ферромагнитной фазы (δ - феррит), повышая магнитную проницаемость.The disadvantage of steel is the insufficiently high characteristics of ductility and toughness and the development of intergranular corrosion due to the presence of vanadium in the steel, which, when combined with nitrogen and carbon, forms vanadium nitrides and carbides, which precipitate during solidification along the boundaries of austenitic grains. In addition, vanadium as a ferrite-forming element promotes the release of the ferromagnetic phase (δ - ferrite), increasing the magnetic permeability.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая свариваемая сталь следующего химического состава, мас.%: углерод 0,04-0,9, кремний 0,10-0,60, марганец 5,0-12,0 хром 19,0-21,0, никель 4,5,0-9,0, молибден 0,5-1,5; ванадий 0,10-0,55; кальций 0,005-0,010; ниобий 0,03-0,30, азот 0,40-0,70; неизбежные примеси и железо остальное. При этом для значений концентраций легирующих элементов выполняется условие:The closest in technical essence and the achieved result is a high-strength non-magnetic corrosion-resistant welded steel of the following chemical composition, wt.%: Carbon 0.04-0.9, silicon 0.10-0.60, manganese 5.0-12.0 chromium 19.0-21.0, nickel 4.5.0-9.0, molybdenum 0.5-1.5; vanadium 0.10-0.55; calcium 0.005-0.010; niobium 0.03-0.30, nitrogen 0.40-0.70; inevitable impurities and iron rest. In this case, for the values of the concentration of alloying elements, the condition is satisfied:
[Ni]+0,1[Mn]-0,01[Mn]2+18[N]+30[C]/[Cr]+l,5[Mo]+0,48[Si]+2,3[V]+l,75[Nb]=0,70-0,90,[Ni] +0.1 [Mn] -0.01 [Mn] 2 +18 [N] +30 [C] / [Cr] + l, 5 [Mo] +0.48 [Si] +2.3 [V] + l, 75 [Nb] = 0.70-0.90,
где [N], [С], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo], [V], [Nb] - концентрация в стали азота, углерода, кремния, марганца, никеля, хрома, молибдена, ванадия и ниобия соответственно, выраженная в массовых процентах. Соотношение содержания углерода к содержанию азота равно 0,05-0,15.where [N], [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo], [V], [Nb] is the concentration in the steel of nitrogen, carbon, silicon, manganese, nickel, chromium, molybdenum, vanadium and niobium, respectively, expressed in mass percent. The ratio of carbon to nitrogen is 0.05-0.15.
Кроме того, сталь обладает развитой субзеренной структурой после горячей пластической деформации при температуре 1000-1050°С с обжатием 50-80% и последующим охлаждением в воде до комнатной температуры.In addition, steel has a developed subgrain structure after hot plastic deformation at a temperature of 1000-1050 ° C with compression of 50-80% and subsequent cooling in water to room temperature.
Сталь обладает мелкозернистой аустенитной структурой после закалки в воде от температуры 1030-1070°С (Патент РФ №2205889, М. кл. С22С 38/58, опубл. 06.10.2003, прототип).The steel has a fine-grained austenitic structure after quenching in water from a temperature of 1030-1070 ° C (RF Patent No. 2205889, M. C. C22C 38/58, publ. 06.10.2003, prototype).
Недостатком указанной стали являются недостаточно высокие характеристики пластичности и вязкости стали, так как наличие сильных карбидо- и нитридообразующих элементов ниобия и ванадия приведет к выделению крупноразмерных как карбидов, так и нитридов ниобия и ванадия по границам аустенитного зерна при затвердевании стали, что снизит характеристики пластичности и вязкости.The disadvantage of this steel is the insufficiently high characteristics of ductility and toughness of steel, since the presence of strong carbide and nitride-forming elements of niobium and vanadium will lead to the release of large-sized both carbides and niobium and vanadium nitrides along the boundaries of austenitic grain during steel hardening, which will reduce the ductility and viscosity.
Задачей, решаемой изобретением, является получение стали, обладающей повышенными прочностными свойствами с высокими показателями пластичности и вязкости.The problem solved by the invention is the production of steel with high strength properties with high ductility and toughness.
Указанная задача решается тем, что высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая композитная сталь, включающая углерод, кремний, марганец, хром, никель, азот, ниобий, молибден, ванадий, железо, дополнительно содержит нитрид циркония при следующем соотношении компонентов, мас.%:This problem is solved in that the high-strength non-magnetic corrosion-resistant composite steel, including carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, nitrogen, niobium, molybdenum, vanadium, iron, additionally contains zirconium nitride in the following ratio of components, wt.%:
Сталь содержит нитрид циркония в виде частиц с наноразмерной дисперсностью.Steel contains zirconium nitride in the form of particles with nanoscale dispersion.
Введение в состав стали мелкодисперсных нитридов циркония с наноразмерной дисперсностью позволит образовать большое количество центров кристаллизации, равномерно распределенных в объеме металла.The introduction of finely dispersed zirconium nitrides with nanoscale dispersion into the composition of the steel will allow the formation of a large number of crystallization centers uniformly distributed in the metal volume.
В процессе затвердевания стали химически стойкие частицы нитрида циркония, находясь в высокоазотистом расплаве обладают повышенной устойчивостью к диссоциации и будут являться инокуляторами, центрами кристаллизации аустенитных зерен, что существенно измельчит первичное аустенитное зерно, увеличит площадь границ аустенитных зерен, а также увеличит скорость затвердевания отливок. Это существенно уменьшит количество и увеличит дисперсность карбидов и нитридов ванадия и ниобия, выпадающих по границам аустенитных зерен, что в конечном счете приведет к увеличению прочностных свойств и одновременно показателей пластичности и вязкости.During solidification, chemically resistant particles of zirconium nitride, being in a highly nitrogenous melt, have increased resistance to dissociation and will be inoculators, centers of crystallization of austenitic grains, which will substantially grind the primary austenitic grain, increase the area of the boundaries of austenitic grains, and also increase the speed of solidification of castings. This will significantly reduce the amount and increase the dispersion of vanadium and niobium carbides and nitrides that precipitate along the boundaries of austenitic grains, which ultimately will lead to an increase in strength properties and at the same time ductility and viscosity.
При содержании в стали мелкодисперсных нитридов циркония в количестве меньшем 0,03 мас.% не происходит увеличения прочностных свойств, так как не происходит достаточного измельчения зерна и стабилизации границ зерен.When the content of finely dispersed zirconium nitrides in steel in an amount of less than 0.03 wt.% Does not increase the strength properties, since there is no sufficient grinding of grain and stabilization of grain boundaries.
При содержании нитридов циркония более 1,00 мас.% происходит ухудшение характеристик пластичности и вязкости, так как нитриды циркония начинают выделяться в избыточном количестве по границам зерен.When the content of zirconium nitrides is more than 1.00 wt.%, The plasticity and viscosity characteristics deteriorate, since zirconium nitrides begin to be released in excess in grain boundaries.
Таким образом, техническим результатом изобретения является повышение прочностных свойств стали при одновременном повышении показателей пластичности и вязкости.Thus, the technical result of the invention is to increase the strength properties of steel while increasing ductility and toughness.
Пример.Example.
Выплавку стали производили в открытой основной индукционной печи вместимостью 160 кг методом сплавления нержавеющих азотсодержащих отходов и чистых ферросплавов. Азот вводили в состав стали азотированными отходами и азотированными ферросплавами хрома и марганца.Steel was smelted in an open main induction furnace with a capacity of 160 kg by fusing stainless nitrogen-containing wastes and pure ferroalloys. Nitrogen was introduced into the composition of steel with nitrided wastes and nitrided ferroalloys of chromium and manganese.
Нитрид циркония получали методом СВС в режиме фильтрационного горения. После азотирования спек нитрида циркония дробили и измельчали до фракции менее 100 нм в шаровой мельнице в течение 5 минут. Нитрид циркония вводили в металлических капсулах на струю металла при выпуске плавки в ковш. Металл разливали сверху в слитки массой 130 кг диаметром 150 мм. Слитки нагревали в газовой печи до температуры 1175-1220°С и ковали при температуре не ниже 1050°С на прутки сечением 70×70 мм. Из прутков изготавливали продольные образцы на растяжение и ударный изгиб, которые подвергали термообработке закалкой в воду с 1050°С.Zirconium nitride was obtained by the SHS method of filtration combustion. After nitriding, the zirconium nitride cake was crushed and ground to a fraction of less than 100 nm in a ball mill for 5 minutes. Zirconium nitride was introduced in metal capsules per stream of metal when melting was released into the ladle. Metal was poured on top into ingots weighing 130 kg and a diameter of 150 mm. The ingots were heated in a gas furnace to a temperature of 1175-1220 ° C and forged at a temperature of at least 1050 ° C onto bars with a section of 70 × 70 mm. Longitudinal tensile and shock bending samples were made from rods, which were subjected to heat treatment by quenching in water from 1050 ° С.
Структуру металла изучали на металлографическом микроскопе Неофот-2.The metal structure was studied using a Neofot-2 metallographic microscope.
Фазовый состав стали определяли на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3М.The phase composition of the steel was determined on a DRON-3M X-ray diffractometer.
Механические испытания на растяжение по ГОСТ 1497-80 проводили на универсальной испытательной машине Тип 1958у-10, а испытания на ударный изгиб - на копре КМ-30 по ГОСТ 9454-80.Mechanical tensile tests according to GOST 1497-80 were carried out on a Type 1958u-10 universal testing machine, and impact bending tests were carried out on a KM-30 pile head according to GOST 9454-80.
Результаты химического анализа предлагаемой стали приведены в табл.1.The results of the chemical analysis of the proposed steel are given in table 1.
Результаты испытаний представлены в табл.2.The test results are presented in table.2.
По результатам испытаний видно, что предлагаемая сталь обладает более высокими прочностными показателями при повышенных характеристиках пластичности и вязкости, что приведет к повышению долговечности изделий из этого металла.According to the test results, it is evident that the proposed steel has higher strength characteristics with increased ductility and viscosity characteristics, which will lead to increased durability of products from this metal.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008100791/02A RU2360029C1 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | High-strength nonmagmetic composition steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008100791/02A RU2360029C1 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | High-strength nonmagmetic composition steel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2360029C1 true RU2360029C1 (en) | 2009-06-27 |
Family
ID=41027189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008100791/02A RU2360029C1 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | High-strength nonmagmetic composition steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2360029C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2421538C1 (en) * | 2009-12-02 | 2011-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России) | High-strength non-magnetic corrosion resistant steel |
| RU2425905C1 (en) * | 2009-12-02 | 2011-08-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России) | High strength corrosion resistant high nitrogenous non-magnetic steel |
| RU2451765C1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-05-27 | Александр Федорович Дегтярев | High-nitrogen nonmagnetic corrosion-resistant steel |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2158319C1 (en) * | 2000-04-25 | 2000-10-27 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | High-strength corrosion- and wear-resistant austenitic steel |
| RU2205889C1 (en) * | 2002-03-06 | 2003-06-10 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | High-strength non-magnetic corrosion resistant weldable steel |
| RU2293768C2 (en) * | 2001-12-14 | 2007-02-20 | ММФИкс ТЕКНОЛОДЖИЗ КОРПОРЕЙШН | Nanocomposite martensite steels |
| RU2293769C2 (en) * | 2001-12-14 | 2007-02-20 | ММФИкс ТЕКНОЛОДЖИЗ КОРПОРЕЙШН | Three-phase nanocomposite steels |
| RU2303648C1 (en) * | 2005-11-21 | 2007-07-27 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | High-strength and high-tough nonmagnetic weldable steel |
-
2008
- 2008-01-09 RU RU2008100791/02A patent/RU2360029C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2158319C1 (en) * | 2000-04-25 | 2000-10-27 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | High-strength corrosion- and wear-resistant austenitic steel |
| RU2293768C2 (en) * | 2001-12-14 | 2007-02-20 | ММФИкс ТЕКНОЛОДЖИЗ КОРПОРЕЙШН | Nanocomposite martensite steels |
| RU2293769C2 (en) * | 2001-12-14 | 2007-02-20 | ММФИкс ТЕКНОЛОДЖИЗ КОРПОРЕЙШН | Three-phase nanocomposite steels |
| RU2205889C1 (en) * | 2002-03-06 | 2003-06-10 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | High-strength non-magnetic corrosion resistant weldable steel |
| RU2303648C1 (en) * | 2005-11-21 | 2007-07-27 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | High-strength and high-tough nonmagnetic weldable steel |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2421538C1 (en) * | 2009-12-02 | 2011-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России) | High-strength non-magnetic corrosion resistant steel |
| RU2425905C1 (en) * | 2009-12-02 | 2011-08-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России) | High strength corrosion resistant high nitrogenous non-magnetic steel |
| RU2451765C1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-05-27 | Александр Федорович Дегтярев | High-nitrogen nonmagnetic corrosion-resistant steel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106232849B (en) | Spring steel and its manufacturing method | |
| CN111727267B (en) | Austenitic wear-resistant steel plate | |
| JP3763573B2 (en) | Spring steel with improved hardenability and pitting corrosion resistance | |
| EP3617337A1 (en) | HIGH-Mn STEEL AND PRODUCTION METHOD THEREFOR | |
| RU2690059C1 (en) | Steel material and steel pipe for oil wells | |
| JP5716640B2 (en) | Rolled steel bar for hot forging | |
| CN110546290A (en) | Austenitic wear-resistant steel plate | |
| RU2419666C1 (en) | Wear resistant iron | |
| US9757780B2 (en) | Electric resistance welded steel pipe excellent in deformability and fatigue properties after quenching | |
| TW200406495A (en) | Steel and mould tool for plastic materials made of the steel | |
| JP6703385B2 (en) | Steel with high hardness and excellent toughness | |
| RU2360029C1 (en) | High-strength nonmagmetic composition steel | |
| WO2024209921A1 (en) | Steel material | |
| RU2374354C1 (en) | Composite steel for electromagnetic weapon | |
| JP2005105322A (en) | Thick steel plate excellent in toughness of welded joint subjected to large heat input welding, and its production method | |
| RU2303648C1 (en) | High-strength and high-tough nonmagnetic weldable steel | |
| EP3126537B1 (en) | Dual-phase stainless steel | |
| EP1126042A1 (en) | A steel | |
| RU2367710C1 (en) | High-strength non-magnetic corrosion-proof steel | |
| RU2263155C1 (en) | High-strength stainless steel | |
| JPH0317245A (en) | High strength, non-magnetic stainless steel with excellent machinability | |
| JPH0796695B2 (en) | Medium carbon tough steel | |
| RU2421538C1 (en) | High-strength non-magnetic corrosion resistant steel | |
| RU2454478C1 (en) | High-strength non-magnetic corrosion-resistant steel | |
| KR101443445B1 (en) | Non-heated type high strength hot-rolled steel sheet and method of manufacturing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110110 |