RU2586949C1 - Martensite-ferrite corrosion-resistant chrome-nickel steel with improved machinability - Google Patents
Martensite-ferrite corrosion-resistant chrome-nickel steel with improved machinability Download PDFInfo
- Publication number
- RU2586949C1 RU2586949C1 RU2015121856/02A RU2015121856A RU2586949C1 RU 2586949 C1 RU2586949 C1 RU 2586949C1 RU 2015121856/02 A RU2015121856/02 A RU 2015121856/02A RU 2015121856 A RU2015121856 A RU 2015121856A RU 2586949 C1 RU2586949 C1 RU 2586949C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- corrosion
- nickel
- machinability
- bismuth
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 69
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 69
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 title 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 15
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 13
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 16
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 11
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 5
- 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 5
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 abstract 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 17
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 13
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- JPJALAQPGMAKDF-UHFFFAOYSA-N selenium dioxide Chemical compound O=[Se]=O JPJALAQPGMAKDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- -1 calcium aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N nitrous oxide Inorganic materials [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к получению сталей с особыми технологическими свойствами, применяемых для изготовления рабочих лопаток, дисков, валов, втулок, фланцев, крепежных и других деталей, деталей компрессорных машин, работающих на нитрозном газе, деталей, работающих в агрессивных средах и при пониженных температурах в химической и других отраслях промышленности, фасонных отливок и отливок по выплавляемым моделям для авиастроения I группы - нагруженных деталей с определенными требованиями по плотности и механическим свойствам: высоконагруженных кронштейнов, герметичных корпусов приборов, рам гироскопов, стабилизаторов и т.д., и II группы - ненагруженных и малонагруженных деталей: колец, фланцев, соединительных деталей, негерметичных корпусов приборов и т.д., с рекомендуемой максимальной температурой эксплуатации в течение длительного времени +400°C.The invention relates to ferrous metallurgy, namely to the production of steels with special technological properties used for the manufacture of rotor blades, disks, shafts, bushings, flanges, fasteners and other parts, parts of compressor machines operating on nitrous gas, parts operating in aggressive environments and at low temperatures in chemical and other industries, shaped castings and investment castings for group I aircraft construction - loaded parts with certain requirements for density and fur other properties: highly loaded brackets, sealed instrument housings, gyro frames, stabilizers, etc., and group II — unloaded and lightly loaded parts: rings, flanges, fittings, leaky instrument housings, etc., with a recommended maximum operating temperature for a long time + 400 ° C.
Из уровня техники известна коррозионно-стойкая сталь (ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие, жаропрочные» М.: Изд-во стандартов), содержащая хром, никель, углерод и железо при следующем соотношении компонентов, масс. %:The prior art corrosion-resistant steel (GOST 5632-72 "High alloy steels and alloys corrosion-resistant, heat-resistant, heat-resistant" M .: Publishing house of standards) containing chromium, nickel, carbon and iron in the following ratio of components, mass. %:
- углерод - 0,11-0,17;- carbon - 0.11-0.17;
- хром - 16,00-18,00;- chrome - 16.00-18.00;
- никель - 1,5-2,5;- nickel - 1.5-2.5;
- железо - основа.- iron is the basis.
Кроме того, в состав стали могут входить, масс. %:In addition, the composition of the steel may include, mass. %:
- кремний - не более 0,80;- silicon - not more than 0.80;
- марганец - не более 0,80.- Manganese - not more than 0.80.
- сера - не более 0,025;- sulfur - not more than 0.025;
- фосфор - не более 0,030;- phosphorus - not more than 0.030;
- молибден - не более 0,30;- molybdenum - not more than 0.30;
- медь - не более 0,30;- copper - not more than 0.30;
- титан - не более 0,20;- titanium - not more than 0.20;
- ванадий - не более 0,20;- vanadium - not more than 0.20;
- вольфрам - не более 0,20.- tungsten - not more than 0.20.
Коррозионно-стойкая сталь обладает высоким сопротивлением коррозии в атмосфере воздуха, паров воды, морской воде, в кислотах, растворах солей и прочих агрессивных средах. Значительная антикоррозионная стойкость коррозионно-стойкой стали обусловлена прежде всего присутствием в ее составе повышенного количества хрома. При воздействии агрессивных сред на поверхности хромосодержащих сталей образуется тончайшая, не различимая глазом, плотная пленка окислов, обладающая свойством надежно защищать сталь от дальнейшего ее разъедания. Установлено, что удовлетворительное защитное действие пленок окислов против дальнейшей коррозии обнаруживается только в том случае, когда в стали имеется не менее 12% хрома. Поэтому коррозионно-стойкие стали всегда содержат более 12% хрома.Corrosion-resistant steel has a high resistance to corrosion in the atmosphere of air, water vapor, sea water, in acids, salt solutions and other aggressive environments. Significant corrosion resistance of corrosion-resistant steel is due primarily to the presence of an increased amount of chromium in its composition. Under the influence of aggressive media on the surface of chromium-containing steels, a thinnest, dense, dense oxide film is formed, which has the property of reliably protecting the steel from its further corrosion. It has been established that a satisfactory protective effect of oxide films against further corrosion is detected only when at least 12% chromium is present in the steel. Therefore, corrosion-resistant steels always contain more than 12% chromium.
Обладая вполне удовлетворительной сопротивляемостью коррозии в атмосфере воздуха, водяного пара, в воде и в ряде кислот, а также в растворах многих солей, хромистые коррозионно-стойкие стали характеризуются наибольшей простотой своего состава и потому находят широкое применение в технике.Possessing a quite satisfactory resistance to corrosion in the atmosphere of air, water vapor, in water and in a number of acids, as well as in solutions of many salts, chromium corrosion-resistant steels are characterized by the greatest simplicity of their composition and therefore are widely used in technology.
Известная сталь имеет следующие недостатки:Known steel has the following disadvantages:
- низкая степень чистоты и обрабатываемости поверхности;- low degree of cleanliness and workability of the surface;
- низкий срок службы инструмента;- low tool life;
- высокая вязкость и наклепываемость стали;- high viscosity and riveting steel;
- быстрое повышение температуры на контактной поверхности сталь инструмент.- A rapid increase in temperature on the contact surface of the steel tool.
Кроме того, известна легкообрабатываемая коррозионно-стойкая селенсодержащая сталь (патент JP 2001262280 «Pb-FREE-TYPE FERRITIC FREE-CUTTING STAINLESS STEEL», МПК C22C 38/00, C22C 38/28, C22C 38/60, опубл. 26.09.2001), содержащая углерод, хром, никель и железо при следующем соотношении компонентов, масс. %:In addition, it is known easy-to-work corrosion-resistant selenium-containing steel (patent JP 2001262280 "Pb-FREE-TYPE FERRITIC FREE-CUTTING STAINLESS STEEL", IPC C22C 38/00, C22C 38/28, C22C 38/60, publ. September 26, 2001) containing carbon, chromium, nickel and iron in the following ratio of components, mass. %:
- углерод - 0,005-0,200;- carbon - 0.005-0.200;
- хром - 12,00-35,00;- chrome - 12.00-35.00;
- никель - 0,00-2,00;- nickel - 0.00-2.00;
- селен - 0,01-0,40;- selenium - 0.01-0.40;
- железо - основа.- iron is the basis.
Кроме того, сталь в качестве примесей может дополнительно содержать, масс. %:In addition, the steel as impurities may additionally contain, mass. %:
- титан - 0,03-1,20 или цирконий - 0,03-1,20;- titanium - 0.03-1.20 or zirconium - 0.03-1.20;
- сера - 0,01-0,50.- sulfur - 0.01-0.50.
При введении в сталь селена уменьшается площадь сдвига и деформация стружки в процессе стружкоотделения, что снижает силы резанием. Одной из причин снижения сил при резании селенсодержащей стали является снижение склонности к адгезионному схватыванию инструмента с обрабатываемым материалом, способствующие сокращению объема деформированного металла в зоне резания. Снижение склонности к адгезионному схватыванию происходит за счет защитной пленки, образующейся при резании селенсодержащей стали. Кроме того, снижение температуры в зоне резания при обработке селенсодержащей стали можно рассматривать как следствие уменьшения силы трения между обрабатываемой сталью и инструментом.When selenium is introduced into steel, the shear area and chip deformation during chip separation are reduced, which reduces cutting forces. One of the reasons for the reduction of forces during cutting of selenium-containing steel is a decrease in the tendency to adhesive setting of the tool with the processed material, which helps to reduce the volume of the deformed metal in the cutting zone. A decrease in the tendency to adhesive hardening occurs due to the protective film formed when cutting selenium-containing steel. In addition, a decrease in temperature in the cutting zone during the treatment of selenium-containing steel can be considered as a consequence of a decrease in the friction force between the steel being machined and the tool.
К недостаткам данной стали можно отнести следующее:The disadvantages of this steel include the following:
- сера, способствующая улучшению показателей обрабатываемости стали, в случае ее легирования селеном не оказывает существенного влияния на процесс механического резания, а увеличение ее содержания выше значений, обеспечивающее получение высококачественной стали, нецелесообразно в связи с аккумулятивным негативным воздействием указанного элемента на механические свойства металлопродукции;- sulfur, which improves the workability of steel, in the case of alloying it with selenium, does not significantly affect the mechanical cutting process, and an increase in its content above the values, which ensures the production of high-quality steel, is impractical due to the accumulative negative effect of this element on the mechanical properties of metal products;
- селен крайне токсичен и согласно установленным на сегодняшний день гигиеническим нормативам относится к 3 классу опасности, а селендиоксид, образующийся при разливке стали, имеет наивысший 1 класс опасности, поэтому в черной металлургии все отчетливее прослеживается тенденция по отказу от его применения вследствие серьезного ухудшения экологии окружающей среды.- selenium is extremely toxic and, according to the currently established hygienic standards, belongs to hazard class 3, and the selenide dioxide formed during steel casting has the highest hazard class 1, therefore, in the steel industry there is a more distinct tendency to abandon its use due to a serious environmental degradation Wednesday.
- не регламентируется содержание фосфора в стали, что может привести к высокой степени хладноломкости, а значит, ухудшению ее механических свойств;- the phosphorus content in steel is not regulated, which can lead to a high degree of cold brittleness, which means a deterioration of its mechanical properties;
- содержания таких элементов, как хром, селен, никель, титан и цирконий, находятся в широких пределах и будут оказывать отрицательное влияние на механические свойства представленной стали.- the contents of such elements as chromium, selenium, nickel, titanium and zirconium are within wide limits and will have a negative effect on the mechanical properties of the steel presented.
Из уровня техники известна мартенситно-ферритная коррозионно-стойкая хромоникелевая сталь (ЕР 143413, МПК С22С 38/60, опубл. 23.06.2004 г.), содержащая углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, титан, цирконий, никель, медь, молибден, ниобий, ванадий, свинец, бор и железо при следующем соотношении компонентов, масс. %: кремний - 0,01-3,00; марганец - не более 2,00; хром - 5,00-25,00; алюминий - 0,01-5,00; титан - 0,05-0,50; цирконий - 0,05-0,50; никель - не более 2,00; медь - не более 2,00; молибден - не более 1,00; ниобий - не более 1,00; ванадий - не более 1,00; свинец - не более 0,15; бор - не более 0,01; железо - основа.The prior art martensitic-ferritic corrosion-resistant chromium-nickel steel (EP 143413, IPC C22C 38/60, published June 23, 2004) containing carbon, silicon, manganese, chromium, aluminum, titanium, zirconium, nickel, copper, molybdenum, niobium, vanadium, lead, boron and iron in the following ratio of components, mass. %: silicon - 0.01-3.00; Manganese - not more than 2.00; chrome - 5.00-25.00; aluminum - 0.01-5.00; titanium - 0.05-0.50; zirconium - 0.05-0.50; nickel - not more than 2.00; copper - not more than 2.00; molybdenum - not more than 1.00; niobium - not more than 1.00; vanadium - not more than 1.00; lead - not more than 0.15; boron - not more than 0.01; iron is the basis.
К недостаткам данной стали можно отнести следующее:The disadvantages of this steel include the following:
- очевидная бесперспективность дальнейшего улучшения обрабатываемости стали путем увеличения содержания свинца больше регламентированных значений, поскольку превышение его предельной растворимости в железе приводит к ухудшению механических характеристик и росту их анизотропии, а также способствует усилению красноломкости поверхностного слоя в процессе горячей обработки металла давлением;- the obvious futility of further improving the workability of steel by increasing the lead content is greater than the regulated values, since exceeding its maximum solubility in iron leads to a deterioration in mechanical characteristics and an increase in their anisotropy, as well as enhancing the redness of the surface layer during hot metal pressure treatment;
- неравномерное распределение свинца в теле слитка вследствие его большой физической плотности и высокой упругости пара, что затрудняет гарантированное получение требуемых свойств стали от плавки к плавке и обусловливает понижение выхода годного металла, а следовательно, и производительности процесса обработки давлением из-за образования дефектов в местах наибольшего скопления данного элемента; во время горячего пластического деформирования стали, содержащей свинец, происходит его диффузия на поверхность заготовки, что приводит к образованию в указанной области капиллярного слоя, ухудшающего условия захвата валками полосы металла вследствие уменьшения коэффициента трения, и снижению производительности прокатного оборудования; свинец крайне токсичен и согласно установленным на сегодняшний день гигиеническим нормативам относится к наивысшему 1 классу опасности, поэтому в черной металлургии все отчетливее прослеживается тенденция по отказу от его применения вследствие серьезного ухудшения экологии окружающей среды; не регламентируется содержание фосфора в стали, что может привести к высокой степени хладноломкости, а значит, снизятся значения механических свойств стали; содержания таких элементов, как марганец, кремний, алюминий, хром, никель, молибден, медь, ванадий и титан, находятся в широких пределах и будут оказывать отрицательное влияние на механические свойства представленной стали;- uneven distribution of lead in the body of the ingot due to its high physical density and high vapor pressure, which makes it difficult to guarantee the required properties of steel from smelting to smelting and causes a decrease in the yield of metal, and, consequently, the productivity of the pressure processing due to the formation of defects in places the largest accumulation of this element; during hot plastic deformation of lead-containing steel, it diffuses onto the surface of the workpiece, which leads to the formation of a capillary layer in the indicated region, which worsens the conditions for the rolls to capture a metal strip due to a decrease in the friction coefficient and a decrease in the productivity of rolling equipment; lead is extremely toxic and, according to established hygienic standards, belongs to the highest hazard class 1, therefore, in the steel industry there is a more distinct tendency to abandon its use due to a serious deterioration in the environment; the phosphorus content in steel is not regulated, which can lead to a high degree of cold brittleness, which means that the mechanical properties of the steel will decrease; the contents of such elements as manganese, silicon, aluminum, chromium, nickel, molybdenum, copper, vanadium and titanium are within wide limits and will adversely affect the mechanical properties of the steel presented;
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение обрабатываемости стали резанием при сохранении требуемых механических характеристик металла, коррозионной стойкости, способности к свариваемости, равномерному распределению легирующих элементов в матрице, а также улучшение экологической обстановки производства за счет снижения агрессивности вредных выбросов в окружающую атмосферу.The problem to which this invention is directed is to increase the machinability of steel by cutting while maintaining the required mechanical characteristics of the metal, corrosion resistance, weldability, uniform distribution of alloying elements in the matrix, as well as improving the environmental situation of production by reducing the aggressiveness of harmful emissions into the atmosphere .
Техническое решение поставленной задачи достигается за счет того, что предлагаемая мартенситно-ферритная коррозионно-стойкая хромоникелевая сталь с повышенной обрабатываемостью резанием, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, висмут, кальций, вольфрам, молибден, ванадий, титан, серу, фосфор и железо, отличается тем, что она дополнительно содержит алюминий и медь при следующем соотношении компонентов, масс. %: углерод - 0,11-0,17; кремний - 0,20-0,80; марганец - 0,20-0,80; хром - 16,00-18,00; висмут - 0,06-0,13; кальций - 0,002-0,003; алюминий - 0,02-0,04; сера - не более 0,025; фосфор - не более 0,030; никель - 1,5-2,5; молибден - не более 0,30; медь - не более 0,30; титан - не более 0,20; ванадий - не более 0,20; вольфрам - не более 0,20; железо - остальное.The technical solution to this problem is achieved due to the fact that the proposed martensitic-ferritic corrosion-resistant chromium-nickel steel with increased machinability, containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, bismuth, calcium, tungsten, molybdenum, vanadium, titanium, sulfur, phosphorus and iron, characterized in that it additionally contains aluminum and copper in the following ratio of components, mass. %: carbon - 0.11-0.17; silicon - 0.20-0.80; Manganese - 0.20-0.80; chrome - 16.00-18.00; bismuth - 0.06-0.13; calcium - 0.002-0.003; aluminum - 0.02-0.04; sulfur - not more than 0.025; phosphorus - not more than 0.030; nickel - 1.5-2.5; molybdenum - not more than 0.30; copper - not more than 0.30; titanium - not more than 0.20; vanadium - not more than 0.20; tungsten - not more than 0.20; iron is the rest.
Применение висмута и кальция для дополнительного легирования стали с целью улучшения ее обрабатываемости резанием, никеля и хрома с целью улучшения коррозионостойкости, а также алюминия, имеет целый ряд преимуществ.The use of bismuth and calcium for additional alloying of steel in order to improve its machinability by cutting, nickel and chromium in order to improve corrosion resistance, as well as aluminum, has a number of advantages.
Во-первых, висмут выделяется в чистом виде на границах зерен и не ослабляет положительное влияние на результаты процесса со стороны фосфора и сульфидных включений. В сочетании с оптимальным содержанием в стали серы и фосфора это приводит к улучшению ее обрабатываемости резанием на 13% при сохранении требуемых механических свойств.First, bismuth stands out in its pure form at the grain boundaries and does not weaken the positive effect on the process results from phosphorus and sulfide inclusions. In combination with the optimum content of sulfur and phosphorus in steel, this leads to an improvement in its machinability by cutting by 13% while maintaining the required mechanical properties.
Во-вторых, висмут равномерно распределяется по сечению слитка.Secondly, bismuth is evenly distributed over the cross section of the ingot.
В-третьих, для висмута не характерно явление его массопереноса в зону контакта валков с полосой стали, что улучшает их сцепление и приводит к сокращению времени простоя оборудования, связанного с переналадкой прокатного стана, увеличивая производительность обработки давлением.Thirdly, bismuth is not characterized by the phenomenon of its mass transfer to the contact zone of the rolls with a strip of steel, which improves their adhesion and reduces the downtime of equipment associated with the readjustment of the rolling mill, increasing the productivity of pressure processing.
В-четвертых, применение висмута способствует решению экологических проблем, имеющих место при производстве автоматных сталей. Это связано с тем, что в отличие от селендиоксида, образующегося при разливке стали и принадлежащего к 1 наивысшему классу опасности, содержание которого в атмосфере цеха ограничено среднесменной предельно допустимой концентрацией (ПДК), равной 0,1 мг/м3, для элементарного висмута на сегодняшний день значение ПДК в 5 раз выше.Fourth, the use of bismuth contributes to the solution of environmental problems that occur in the production of automatic steels. This is due to the fact that, in contrast to selenium dioxide, which is formed during steel casting and belongs to the 1 highest hazard class, the content of which in the workshop atmosphere is limited by the average shift maximum permissible concentration (MPC) of 0.1 mg / m 3 for elementary bismuth by Today, the MPC value is 5 times higher.
В-пятых, висмут не снижает антикоррозионную стойкость коррозионно-стойкой стали.Fifth, bismuth does not reduce the corrosion resistance of corrosion-resistant steel.
В-шестых, кальций является своего рода заменителем алюминия как раскислителя и обеспечивает образование алюминатов кальция в сульфидной оболочке - комплексных оксисульфидных включений, способствует глобуризации сульфидных включений и предупреждает образование микротрещин у остроугольных включений глинозема, оказывающих положительное влияние на обрабатываемость стали.Sixth, calcium is a kind of substitute for aluminum as a deoxidizer and provides the formation of calcium aluminates in the sulfide shell - complex oxysulfide inclusions, promotes the globization of sulfide inclusions and prevents the formation of microcracks in acute-angled inclusions of alumina, which have a positive effect on the workability of steel.
В-седьмых, оптимальное отношение содержания кальция к содержанию алюминия, способствует образованию глобулярных, малодеформируемых неметаллических включений.Seventhly, the optimal ratio of calcium to aluminum content contributes to the formation of globular, slightly deformable non-metallic inclusions.
В-восьмых, оптимальное отношение содержания никеля к содержанию хрома, способствует сопротивлению газовой коррозии в атмосфере двуокиси серы по границам зерен вследствие образования эвтектики сульфидов.Eighth, the optimal ratio of nickel to chromium contributes to the resistance of gas corrosion in the atmosphere of sulfur dioxide along the grain boundaries due to the formation of sulfide eutectic.
Сущность изобретения - выявление оптимального содержания висмута, кремния, марганца, кальция и алюминия, при котором достигается наилучшее сочетание высокой обрабатываемости стали резанием при условии сохранения требуемых значений механических свойств.The essence of the invention is the identification of the optimal content of bismuth, silicon, manganese, calcium and aluminum, which achieves the best combination of high machinability of steel by cutting, while maintaining the required values of mechanical properties.
В результате проведенных исследований установлено следующее:As a result of the studies established the following:
- при содержании висмута меньше нижнего предела не удается достигнуть требуемого высокого уровня обрабатываемости стали резанием;- when the content of bismuth is less than the lower limit, it is not possible to achieve the required high level of machinability of steel by cutting;
- при условии содержания висмута по верхнему пределу обрабатываемость предлагаемой стали сопоставима с обрабатываемостью металла аналогичной селенсодержащей марки;- subject to the upper limit of bismuth, the workability of the proposed steel is comparable to the workability of a metal of a similar selenium-containing grade;
- увеличение содержания серы и фосфора в стали выше указанных значений приводит к ухудшению ее механических характеристик;- an increase in the content of sulfur and phosphorus in steel above the specified values leads to a deterioration in its mechanical characteristics;
- при содержании висмута, кальция и алюминия в заявленных пределах уровень обрабатываемости предложенной стали на 13% превышает величину обрабатываемости селенсодержащего аналога; наряду с этим сталь сохраняет свои высокие механические характеристики, а ее получение характеризуется пониженной загрязненностью воздуха рабочей зоны и более безопасными условиями труда производственного персонала.- when the content of bismuth, calcium and aluminum is within the stated limits, the machinability level of the proposed steel is 13% higher than the machinability of the selenium-containing analogue; Along with this, steel retains its high mechanical characteristics, and its production is characterized by reduced air pollution of the working area and safer working conditions for production personnel.
Испытания по определению обрабатываемости стали проводили на технической базе ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (НИУ).Tests to determine the machinability of steel were carried out on the technical basis of the South Ural State University (NRU).
Эффективность токарной обработки оценивалась по изменению стойкости инструментального материала при заданной скорости резания заготовок после отжига при 620-670°С в течение 6 часов с охлаждением на воздухе. В качестве критерия для оценки обрабатываемости стали было установлено значение приведенной стойкости, выраженное величиной износа режущего инструмента по задней поверхности при обработке одной детали.The effectiveness of turning was evaluated by changing the resistance of the tool material at a given cutting speed of the workpieces after annealing at 620-670 ° C for 6 hours with cooling in air. As a criterion for assessing the machinability of steel, the value of reduced resistance was established, expressed by the amount of wear of the cutting tool on the rear surface when machining one part.
Испытания на коррозионную стойкость проводили в воде дистиллированной при температуре 300°С, продолжительностью 50 часов.Corrosion resistance tests were carried out in distilled water at a temperature of 300 ° C for a duration of 50 hours.
Химический состав известной стали марки, принятой за прототип, и предлагаемой стали приведен в таблице 1. Механические характеристики сравниваемых сталей в деформированном и термически обрабатываемом состоянии (после закалки при 1000-1030°С в масле и отпуска при 620-600°С на воздухе) по ГОСТ 5949-75, а также измеренный уровень механической обрабатываемости представлены в таблице 2.The chemical composition of the known steel grade adopted for the prototype, and the proposed steel are shown in table 1. The mechanical characteristics of the compared steels in a deformed and heat-treated state (after quenching at 1000-1030 ° C in oil and tempering at 620-600 ° C in air) according to GOST 5949-75, as well as the measured level of machinability are presented in table 2.
Образец 1. Известная легкообрабатываемая коррозионно-стойкая селенсодержащая сталь с улучшенной обрабатываемостью резанием. Уровень механической обрабатываемости принят в качестве базовых значений для сравнения. В ходе процессов производства стали отмечено выделение в окружающую атмосферу чрезвычайно токсичных паров свинца.Sample 1. Known easy-to-handle corrosion-resistant selenium-containing steel with improved machinability. The level of machinability is taken as reference values for comparison. During steelmaking processes, extremely toxic lead vapors are released into the surrounding atmosphere.
Образец 2. Содержание серы и фосфора больше заявленных значений. Механические характеристики металла не соответствуют требованиям ГОСТа. Оценка эффективности токарной обработки стали не проводилась.Sample 2. The content of sulfur and phosphorus is greater than the declared values. The mechanical characteristics of the metal do not meet the requirements of GOST. Evaluation of the effectiveness of turning steel has not been carried out.
Образец 3. Содержание никеля больше верхнего предела. Уменьшается производительность горячей обработки металла давлением. Оценка на обрабатываемость не производилась.Sample 3. The nickel content is greater than the upper limit. The productivity of hot metal forming decreases. A workability assessment was not performed.
Образец 4. Содержание висмута меньше нижнего предела. Уровень обрабатываемости предложенной стали ниже, чем у известного прототипа.Sample 4. The content of bismuth is less than the lower limit. The machinability level of the proposed steel is lower than that of the known prototype.
Образец 5. Содержание висмута в стали больше верхнего предела. Обрабатываемость предложенной стали резанием сопоставима с механической обрабатываемостью ее прототипа.Sample 5. The bismuth content in the steel is greater than the upper limit. The machinability of the proposed steel by cutting is comparable to the machinability of its prototype.
Образец 6. Содержание серы, фосфора, никеля и меди находится на уровне верхней границы заявленных диапазонов. Показатели механических свойств металла соответствуют минимальным предельно допустимым значениям, установленным требованиями для селенсодержащего аналога.Sample 6. The content of sulfur, phosphorus, nickel and copper is at the upper limit of the declared ranges. Indicators of the mechanical properties of the metal correspond to the minimum maximum permissible values established by the requirements for selenium-containing analogue.
Образец 7. Соотношение между содержанием кальция и алюминия выходит за нижнюю регламентированную границу. Размер зерна ниже регламентируемого. Происходит зарастание стаканчиков на машине непрерывной разливки стали (далее МНЛЗ). Уровень обрабатываемости предложенной стали сопоставим с обрабатываемостью известного прототипа.Sample 7. The ratio between the content of calcium and aluminum goes beyond the lower regulated border. Grain size below regulated. Glass overgrowing occurs on a continuous steel casting machine (hereinafter CCM). The level of machinability of the proposed steel is comparable to the machinability of the known prototype.
Образец 8. Соотношение между содержанием кальция и алюминия находится на уровне нижнего предела из указанного диапазона. Размер зерна соответствует техническим условиям. Не происходит зарастание стаканчиков МНЛЗ. Уровень обрабатываемости выше известного прототипа.Sample 8. The ratio between the content of calcium and aluminum is at the lower limit of the specified range. Grain size meets specifications. The caster cups do not overgrow. The level of workability is higher than the known prototype.
Образец 9. Соотношение между содержанием кальция и алюминия имеет значение, соответствующее верхнему заявленному пределу. Сталь соответствует техническим условиям.Sample 9. The ratio between the content of calcium and aluminum has a value corresponding to the upper declared limit. Steel meets specifications.
Образец 10. Соотношение между содержанием кальция и алюминия выходит за верхнюю установленную границу. Сталь не соответствует техническим условиям.Sample 10. The ratio between the calcium and aluminum content goes beyond the upper set limit. Steel does not meet specifications.
Образец 11. Соотношение между содержанием никеля к хрому не выходит за верхнюю установленную границу. Сталь соответствует техническим условиям.Sample 11. The ratio between the nickel to chromium content does not go beyond the upper set limit. Steel meets specifications.
Образец 12. Содержание всех элементов находится в заявленных пределах. Комплекс технологических свойств стали имеет оптимальный характер. Показатель обрабатываемости резанием при сохранении механических характеристик металла на 13% выше, чем у известного прототипа.Sample 12. The content of all elements is within the stated limits. The complex of technological properties of steel has an optimal character. The machinability by cutting while maintaining the mechanical characteristics of the metal is 13% higher than that of the known prototype.
Вместе с тем существенно уменьшается загрязненность воздуха рабочей зоны.At the same time, air pollution of the working area is significantly reduced.
Таким образом, более высокий уровень обрабатываемости резанием предлагаемой стали с сохранением комплекса требуемых механических свойств металла, коррозионной стойкости, свариваемости и улучшением экологии металлургического производства позволяет рекомендовать ее для промышленного применения.Thus, a higher level of machinability by cutting the proposed steel while maintaining the complex of the required mechanical properties of the metal, corrosion resistance, weldability and improving the ecology of metallurgical production allows us to recommend it for industrial applications.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015121856/02A RU2586949C1 (en) | 2015-06-08 | 2015-06-08 | Martensite-ferrite corrosion-resistant chrome-nickel steel with improved machinability |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015121856/02A RU2586949C1 (en) | 2015-06-08 | 2015-06-08 | Martensite-ferrite corrosion-resistant chrome-nickel steel with improved machinability |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2586949C1 true RU2586949C1 (en) | 2016-06-10 |
Family
ID=56115711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015121856/02A RU2586949C1 (en) | 2015-06-08 | 2015-06-08 | Martensite-ferrite corrosion-resistant chrome-nickel steel with improved machinability |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2586949C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2106427C1 (en) * | 1996-09-13 | 1998-03-10 | Открытое акционерное общество Челябинский металлургический комбинат "МЕЧЕЛ" | Free-cutting steel |
| US20020170638A1 (en) * | 1999-07-26 | 2002-11-21 | Tetsuya Shimizu | Stainless steel parts with suppressed release of sulfide gas and method of producing |
| EP1431410A1 (en) * | 1999-09-03 | 2004-06-23 | Kiyohito Ishida | Free cutting alloy |
| US20080089804A1 (en) * | 2006-10-03 | 2008-04-17 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Martensitic free cutting stainless steel |
| RU2326180C2 (en) * | 2002-11-19 | 2008-06-10 | Эндюстель Крезо | Method of manufacture of abrasion-resistant sheet steel and sheet manufactured using this method |
| RU2336332C2 (en) * | 2006-08-30 | 2008-10-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Tube stock out of low carbon molybdenum containing steel |
-
2015
- 2015-06-08 RU RU2015121856/02A patent/RU2586949C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2106427C1 (en) * | 1996-09-13 | 1998-03-10 | Открытое акционерное общество Челябинский металлургический комбинат "МЕЧЕЛ" | Free-cutting steel |
| US20020170638A1 (en) * | 1999-07-26 | 2002-11-21 | Tetsuya Shimizu | Stainless steel parts with suppressed release of sulfide gas and method of producing |
| EP1431410A1 (en) * | 1999-09-03 | 2004-06-23 | Kiyohito Ishida | Free cutting alloy |
| RU2326180C2 (en) * | 2002-11-19 | 2008-06-10 | Эндюстель Крезо | Method of manufacture of abrasion-resistant sheet steel and sheet manufactured using this method |
| RU2336332C2 (en) * | 2006-08-30 | 2008-10-20 | Открытое акционерное общество "Оскольский электрометаллургический комбинат" | Tube stock out of low carbon molybdenum containing steel |
| US20080089804A1 (en) * | 2006-10-03 | 2008-04-17 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Martensitic free cutting stainless steel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11085093B2 (en) | Ultra-high strength maraging stainless steel with salt-water corrosion resistance | |
| EP2980251B1 (en) | Hot-rolled ferritic stainless-steel plate, process for producing same, and steel strip | |
| TWI394847B (en) | Ni-reduced austenite stainless steel | |
| CN104685089B (en) | Ferrite series stainless steel plate | |
| TW201718905A (en) | Austenitic stainless steel sheet | |
| TWI434941B (en) | Steel | |
| JP2019052349A (en) | Nickel base alloy | |
| EP3050984B1 (en) | Titanium plate | |
| CN108779530A (en) | martensitic stainless steel plate | |
| RU2586949C1 (en) | Martensite-ferrite corrosion-resistant chrome-nickel steel with improved machinability | |
| US11680301B2 (en) | Ultra-high strength maraging stainless steel with salt-water corrosion resistance | |
| EP3365473B1 (en) | New austenitic stainless alloy | |
| RU2586934C1 (en) | Austenite corrosion-resistant chrome-nickel steel with improved machinability | |
| CN106460128A (en) | Duplex stainless steel | |
| CN116096934A (en) | Austenitic stainless steel with improved deep drawability | |
| US2965479A (en) | Non-ridging stainless steels | |
| RU2586933C1 (en) | Martensite corrosion-resistant chrome-containing steel with improved machinability | |
| RU2470086C1 (en) | Medium-carbon chrome-molybdenum steel with better machinability | |
| RU2696798C1 (en) | Medium carbon chrome-molybdenum easily processed bn-containing steel | |
| EP0894874B1 (en) | Fe-Cr-Si steel sheets having excellent corrosion resistance and method for manufacturing the same | |
| RU2467088C1 (en) | Low-alloy chromium steel of higher machinability | |
| EA036755B1 (en) | High strength cryogenic austenitic corrosion resistant weldable construction steel and method of processing same | |
| RU2556189C1 (en) | Easy treated structural medium carbon chrome-manganese-nickel-molybdenum steel | |
| RU2696802C1 (en) | Easily machined chromo-manganese molybdenum bn-containing steel | |
| JP6911174B2 (en) | Nickel-based alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20160729 Effective date: 20180828 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190609 |