[go: up one dir, main page]

RU2425905C1 - Высокопрочная коррозионно-стойкая высокоазотистая немагнитная сталь - Google Patents

Высокопрочная коррозионно-стойкая высокоазотистая немагнитная сталь Download PDF

Info

Publication number
RU2425905C1
RU2425905C1 RU2009144484/02A RU2009144484A RU2425905C1 RU 2425905 C1 RU2425905 C1 RU 2425905C1 RU 2009144484/02 A RU2009144484/02 A RU 2009144484/02A RU 2009144484 A RU2009144484 A RU 2009144484A RU 2425905 C1 RU2425905 C1 RU 2425905C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
nitrogen
chromium
vanadium
manganese
Prior art date
Application number
RU2009144484/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009144484A (ru
Inventor
Алексей Сергеевич Орыщенко (RU)
Алексей Сергеевич Орыщенко
Виктор Андреевич Малышевский (RU)
Виктор Андреевич Малышевский
Григорий Юрьевич Калинин (RU)
Григорий Юрьевич Калинин
Светлана Юрьевна Мушникова (RU)
Светлана Юрьевна Мушникова
Олег Александрович Харьков (RU)
Олег Александрович Харьков
Евгений Рафаилович Гутман (RU)
Евгений Рафаилович Гутман
Олег Александрович Банных (RU)
Олег Александрович Банных
Виктор Михайлович Блинов (RU)
Виктор Михайлович Блинов
Тамара Николаевна Зверева (RU)
Тамара Николаевна Зверева
Евгений Викторович Блинов (RU)
Евгений Викторович Блинов
Игорь Олегович Банных (RU)
Игорь Олегович Банных
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России)
Priority to RU2009144484/02A priority Critical patent/RU2425905C1/ru
Publication of RU2009144484A publication Critical patent/RU2009144484A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2425905C1 publication Critical patent/RU2425905C1/ru

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу высокопрочной коррозионно-стойкой высокоазотистой немагнитной стали, используемой в машиностроении, приборостроении, судостроении и для создания высокоэффективной буровой техники. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, азот, молибден, ванадий, кальций, железо и неизбежные примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,03-0,07, кремний от 0,1 до менее 0,2, марганец 6,0-8,0, хром 15,0-17,0, молибден 0,5-0,7, ванадий 0,15-0,25, азот 0,50-0,65, кальций 0,005-0,01, железо и неизбежные примеси остальное. В качестве неизбежных примесей она содержит серу ≤0,020 и фосфор ≤0,020. Сталь после аустенизации при 1050-1070°С имеет гомогенную аустенитную структуру, а для ее компонентов выполняются следующие условия: (0,1[Mn]-0,01[Mn]2+18[N]+30[С])/([Cr]+1,5[Mo]+0,48[Si]+2,3[V])=0,68÷0,80 и {Cr+2Мо+4V)/(С+N)=28÷35. Повышаются прочностные характеристики, коррозионная стойкость и немагнитность. 3 табл.

Description

Изобретение относится к области металлургии стали и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, судостроении и для создания высокоэффективной буровой техники.
Известна коррозионно-стойкая немагнитная сталь, содержащая менее 0,15% углерода, менее 0,25% азота; 17÷19% хрома; 7,5÷10% марганца, 4÷6% никеля и менее 1% кремния (сталь марки AISI 202, Metals Handbook. Ninth Edition. Volume 13. Corrosion. / Ed. L.J.Korb, D.L.Olson. - USA: ASM International, 1994. - 500 с.). Известна коррозионно-стойкая немагнитная сталь 12Х17Г9Н4 (отечественный аналог стали AISI 202).
Основным недостатком этих сталей является низкая прочность (σв=688-720 МПа; σ0,2=340-370 МПа) и высокое содержание дорогого и дефицитного никеля.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является сталь 10Х14Г9Д2СА (см. Хосино Кадзуо, Морита Катаро, японский патент), содержащая 0,06÷0,15% углерода, 0,05÷0,15% азота; 13÷15% хрома; 7÷11% марганца, 1÷4% меди и 0,3÷1% кремния, железо и неизбежные примеси, такие как сера и фосфор. Однако эта сталь обладает недостаточным для высоконагруженных немагнитных деталей уровнем прочностных свойств (σв=790 МПа; σ0,2=360 МПа), недостаточный уровень магнитной проницаемости и коррозионной стойкости.
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании высокопрочной немагнитной коррозионно-стойкой стали.
Технический результат изобретения заключается в повышении прочностных характеристик, коррозионной стойкости и немагнитности стали.
Технический результат достигается тем, что в высокопрочную немагнитную сталь, содержащую углерод, кремний, марганец, хром, азот, железо и неизбежные примеси дополнительно введены молибден, ванадий и кальций (таблица 1) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 0,03-0,07 ванадий 0,15-0,25
кремний от 0,10 до менее 0,20 азот 0,50-0,65
марганец 6,0-8,0 сера ≤0,020
хром 15,0-17,0 фосфор ≤0,020
молибден 0,5-0,7 кальций 0,005-0,01
железо и неизбежные примеси ост.
при этом для значений концентраций легирующих элементов должны выполняться условия:
а)
Figure 00000001
где [N], [С], [Si], [Mn], [Cr], [Mo], [V] - концентрация в стали азота, углерода, кремния, марганца, хрома, молибдена и ванадия соответственно, выраженная в массовых процентах.
б) соотношение содержания
Figure 00000002
мас.% должно быть в пределах 28÷35.
Содержание в стали углерода [С]=0,03 и азота [N]=0,50-0,65 достаточно для обеспечения высокой прочности основного металла. При содержании углерода более 0,07% и азота более 0,65% соответственно трудно получить удовлетворительные показатели пластичности и ударной вязкости из-за образования при тепловых выдержках большого количества нитридов хрома типа Cr2N.
Введение в сталь 15-17% хрома необходимо для обеспечения требуемого уровня коррозионной стойкости и растворимости азота в указанных пределах. При содержании хрома более 17% и азота менее 0,50% - сталь будет иметь пониженную пластичность из-за образования феррита и σ-фазы, а при содержании хрома менее 15% сталь будет иметь пониженную коррозионную стойкость.
Выполнение условия
Figure 00000003
обеспечивает предотвращение образования σ-фазы в структуре стали.
Получение содержания марганца на уровне 6-8% обеспечивает стабильность аустенита по отношению к γ→α(М) превращению, повышает растворимость азота и способствует раскислению металла.
Введение в сталь ванадия в количестве более 0,15% обеспечивает мелкозернистую структуру и повышение прочности (за счет образования мелкодисперсных нитридов ванадия). При меньших концентрациях ванадия положительный эффект от его введения незначителен. Увеличение содержания ванадия более 0,25% приводит к снижению прочности металла из-за обеднения твердого раствора азотом в результате образования термически устойчивых нитридов ванадия, диссоциирующих в аустените при температурах выше 1150°С.
При содержании молибдена более 0,7% в металле может образовываться ферромагнитная фаза (δ-феррит). Добавка кальция в количестве 0,005-0,010% улучшает морфологию неметаллических включений, повышает пластичность металла и его технологичность, особенно обрабатываемость резанием. Если кальция в металле меньше 0,005% - значительного эффекта от их введения не обеспечивается, при увеличении его содержания более 0,010% дальнейшего улучшения свойств не достигается.
Выполнение условия:
Figure 00000004
обеспечивает получение неферромагнитной стали (µ<1,01 Гс/Э). При уменьшении значений отношения менее 0,68 не удается получить аустенитную структуру без ферромагнитных фаз (мартенсита и феррита). При значении отношения более 0,80 в стали не достигается необходимый уровень растворимости азота.
Сталь с высоким содержанием азота (в 1,5-1,7 раза выше равновесной концентрации) выплавляли при использовании повышенного давления азота над расплавом. Слитки подвергаются горячей пластической деформации (ковке или прокатке) при температурах 900-1050°С с обжатием 50÷80%. Сталь характеризуется гомогенной аустенитной структурой, полученной в результате аустенитизации при 1050-1070°С. Температура ниже 1050°С недостаточна для растворения нитридов хрома и ванадия, нагрев выше 1070°С приводит к образованию высокотемпературного δ-феррита.
Сталь выплавляли в специальной индукционной печи емкостью 40 кг при использовании повышенного давления азота над расплавом. При температуре 900-1050°С металл ковали на заготовки, которые затем прокатывали на пластины размером 16×300×600 мм. Аустенитизацию осуществляли при 1050°С с последующей закалкой в воду. Механические испытания проводили на машинах ZWICK/ROELL. Для оценки коррозионной стойкости применяли индекс питтингостойкости, определяемый по формуле: PRE=%Cr+3.3%Mo+16%N.
У стали после аустенитизации достигается высокое упрочнение σв=880-940 МПа; σ0,2=580-606 МПа) при удовлетворительной ударной вязкости (KCV=35,0-42,4 Дж/см2). Результаты химического анализа предлагаемой стали и прототипа, а также результаты испытаний приведены в таблицах 2 и 3.
Figure 00000005
Figure 00000006
Как следует из таблиц 2 и 3, сталь предложенного состава (№1-3) обладает более высокими значениями прочностных характеристик (σв, σ0,2), низкой магнитной проницаемостью (µ) и в значительной степени увеличенными показателями коррозионной стойкости (PRE) по сравнению со сталью, принятой нами в качестве прототипа. Таким образом, изделия из стали предложенного состава будут обладать повышенным уровнем эксплуатационных характеристик.

Claims (1)

  1. Сталь высокопрочная коррозионно-стойкая высокоазотистая немагнитная, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, азот, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден, ванадий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:
    углерод 0,03-0,07 кремний от 0,1 до менее 0,2 марганец 6,0-8,0 хром 15,0-17,0 молибден 0,5-0,7 ванадий 0,15-0,25 азот 0,50-0,65 кальций 0,005-0,01 железо и неизбежные примеси, в том числе сера ≤0,020 и фосфор ≤0,020 остальное,

    при этом она имеет гомогенную аустенитную структуру после аустенизации при 1050-1070°С, и выполняются следующие условия:
    Figure 00000007
    ,
    где [N], [С], [Si], [Mn], [Cr], [Mo], [V] - концентрация в стали азота, углерода, кремния, марганца, хрома, молибдена и ванадия соответственно, выраженная в мас.%, а соотношение содержаний
    Figure 00000008
    мас.% находится в пределах 28÷35.
RU2009144484/02A 2009-12-02 2009-12-02 Высокопрочная коррозионно-стойкая высокоазотистая немагнитная сталь RU2425905C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144484/02A RU2425905C1 (ru) 2009-12-02 2009-12-02 Высокопрочная коррозионно-стойкая высокоазотистая немагнитная сталь

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144484/02A RU2425905C1 (ru) 2009-12-02 2009-12-02 Высокопрочная коррозионно-стойкая высокоазотистая немагнитная сталь

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009144484A RU2009144484A (ru) 2011-06-10
RU2425905C1 true RU2425905C1 (ru) 2011-08-10

Family

ID=44736311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009144484/02A RU2425905C1 (ru) 2009-12-02 2009-12-02 Высокопрочная коррозионно-стойкая высокоазотистая немагнитная сталь

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2425905C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2055122A (en) * 1979-06-27 1981-02-25 Inst Po Metalloznanie I Tekno Austenitic corrosion-resistant steels
RU2173729C1 (ru) * 2000-10-03 2001-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина" Аустенитная коррозионностойкая сталь и изделие, выполненное из нее
RU2205889C1 (ru) * 2002-03-06 2003-06-10 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая свариваемая сталь
RU2303648C1 (ru) * 2005-11-21 2007-07-27 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Высокопрочная и высоковязкая немагнитная свариваемая сталь
RU2360029C1 (ru) * 2008-01-09 2009-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической технологии" Высокопрочная немагнитная композиционная сталь
RU2367710C1 (ru) * 2008-12-02 2009-09-20 Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая сталь

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2055122A (en) * 1979-06-27 1981-02-25 Inst Po Metalloznanie I Tekno Austenitic corrosion-resistant steels
RU2173729C1 (ru) * 2000-10-03 2001-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина" Аустенитная коррозионностойкая сталь и изделие, выполненное из нее
RU2205889C1 (ru) * 2002-03-06 2003-06-10 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая свариваемая сталь
RU2303648C1 (ru) * 2005-11-21 2007-07-27 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Высокопрочная и высоковязкая немагнитная свариваемая сталь
RU2360029C1 (ru) * 2008-01-09 2009-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической технологии" Высокопрочная немагнитная композиционная сталь
RU2367710C1 (ru) * 2008-12-02 2009-09-20 Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая сталь

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009144484A (ru) 2011-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2392348C2 (ru) Коррозионно-стойкая высокопрочная немагнитная сталь и способ ее термодеформационной обработки
JP3656706B2 (ja) 浸炭または浸炭窒化鋼部品の製造方法と、この部品を製造するための鋼
RU2450079C1 (ru) Конструкционная сталь для объемно-поверхностной закалки
CN113249643A (zh) 一种矿用高强度渗碳链条钢及其制备方法
CN109609729B (zh) 一种屈服强度650MPa级不锈钢板及制造方法
US20190010573A1 (en) Lean duplex stainless steel having improved corrosion resistance and machinability, and manufacturing method therefor
RU2205889C1 (ru) Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая свариваемая сталь
CN105568158B (zh) 一种无铬镍的耐冲击轴承钢及其制造方法
JP5233307B2 (ja) 耐腐食性および冷間鍛造性に優れ環境から水素が入りにくい高強度鋼および金属ボルト
RU2367710C1 (ru) Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая сталь
RU2425905C1 (ru) Высокопрочная коррозионно-стойкая высокоазотистая немагнитная сталь
GB2055122A (en) Austenitic corrosion-resistant steels
JP4283405B2 (ja) ディスクブレーキ用マルテンサイト系ステンレス鋼
RU2381295C2 (ru) Сталь для деталей машин, способ изготовления деталей машин из этой стали и изготовленные детали машин
RU2349675C2 (ru) Колесная сталь
RU2421538C1 (ru) Высокопрочная немагнитная коррозионно-стойкая сталь
RU2576773C1 (ru) Высокопрочная коррозионностойкая сталь переходного класса
RU2241779C1 (ru) Рельсовая сталь
JP6459704B2 (ja) 冷間鍛造部品用鋼
RU2419672C1 (ru) Коррозионно-стойкая экономнолегированная сталь со структурой азотистого мартенсита для медицинских инструментов
RU2462532C1 (ru) Сталь со структурой низкоуглеродистого мартенсита
RU2813453C1 (ru) Аустенитная высокопрочная коррозионно-стойкая немагнитная азотсодержащая сталь ЗИ135
RU2814574C1 (ru) Способ изготовления из легированной стали высокопрочных крепежных изделий без проведения сфероидизирующего отжига
RU2806682C1 (ru) Высокопрочная коррозионностойкая азотосодержащая мартенситно-аустенитно-ферритная сталь
CN110923582A (zh) 有效硼不低于96%的碳锰铬系热轧带肋钢筋及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121203

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20151227

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171203

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190517

PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210722