Корозійностійка сталь

Изобретение относится к металлургии коррозионностойких аустенитных сталей, используемых для перерабатывающего оборудования агропромышленного комплекса. Высокая цена и дефицитность используемых в качестве коррозионностойких хромоникелевых сталей типа 08Х18Н10 (Е.А. Ульянин. Коррозионнестойкие стали и сплавы: Справ. - М., 1991) не позволяет полностью удовлетворить растущий объем производства оборудования агропромышленного комплекса. Формирование высокотехнологичной аустенитной структуры возможно также на базе системы легирования менее дорогостоящей и дефицитной по сравнению с системой (А.А. Бабаков, М.В. Приданцев. Коррозиеннестойкие стали и сплавы. М.: Металлургия, 1971). Аналогом предлагаемого изобретения является сталь марки 10Х14АП5 (ГОСТ 5632 - 72) следующего химического состава, мас.%: состава стали путем введения новых компонентов. Техническим результатом данного изобретения является повышение коррозионной стойкости в средах перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса и повышение технологичности в процессе производства металлургической продукции при сохранении пластичности в холоднодеформированном состоянии. Технический результат достигается тем, что сталь, содержащая углерод, хром, марганец, никель, медь, алюминий, железо, дополнительно содержит азот, кальций, кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%: причем отношение Недостатком, присущим стали указанного химического состава, является высокое сопротивление деформированию в горячем и холодном состоянии, приводящее к быстрому износу Оборудования для обработки давлением, а также повышенная склонность к язвенной коррозии в некоторых агрессивных средах, что подтверждено многолетним опытом производства металлургической продукции и использованием этой стали при изготовлении аппаратов перерабатывающих отраслей промышленности. Наиболее близкой по технической сущности является сталь (Патент Украины №249 от 15.01.93. C22C38/58) следующего химического состава, мас.%: причем отношение Недостатком известной стали, как показывает опыт эксплуатации, является пониженная стойкость против локальных видов коррозии (язвенной, щелевой) в большинстве пищевых сред и повышенное сопротивление деформации в температурном интервале горячей обработки давлением, особенно в условиях прокатки крупногабаритных слитков. Задачей настоящего изобретения является усовершенствование известного химического Изобретение основано на принципиальном изменении состава стали, базирующемся на вновь установленном специфическом взаимосвязанном влиянии легирования азотом, кремнием и кальцием, обеспечивающем повышение коррозионной стойкости против язвенной и щелевой коррозии и улучшение технологичности при горячем и холодном деформировании. Пределы по концентрации углерода определены исходя из условия обеспечения аустенитной структуры и возможности выплавки стали в крупнотоннажных электродуговых печах. Нижний предел по содержанию углерода 0,07% обеспечивает получение аустенитной структуры при всех концентрациях хрома, а верхний предел ограничен 0,15%, так как при содержании углерода более 0,15% снижается стойкость против общей коррозии. Пределы по содержанию хрома 12 - 14% выбраны, исходя из того, что если в стали хрома менее 12%, то не достигается необходимый уровень коррозионной стойкости, а при содержании хрома более 14% нарушается стабильность аустенитной структуры и снижается технологичность. Нижний предел по содержанию марганца, равный 11,5%, гарантирует устойчивость аустенитной структуры против мартенситного превращения; верхний предел ограничен 17% с целью предотвращения неоправданного расхода марганца и удешевления стали. Содержание никеля в предлагаемой стали находится в пределах 0,2 - 3,0%. Введение никеля в этих пределах способствует снижению энергии дефектов упаковки, в результате чего уже при содержании 0,2% наблюдается уменьшение степени упрочнения при деформации, присущего для хроммарганцевого аустенита. При содержании никеля выше 3% дальнейшего не наблюдается улучшение свойств, а цена стали возрастает. Наличие меди в количестве 0,1 - 0,6% способствует повышению коррозионной стойкости в ряде органических сред благодаря изменению состава поверхностного слоя. Этот эффект проявляется при введении 0,1% меди. При содержании меди выше 0,6% снижается технологичность при горячей деформации слитков и слябов. Введение алюминия способствует расширению температурного интервала образования нитридов. Минимальное количество алюминия, необходимое для образования нитридов, составляет 0,01%, верхний предел ограничен 0,15%, так как при большем содержании увеличивается количество окислов. Роль кремния в предлагаемой стали состоит в повышении устойчивости против локальных видов коррозии - язвенной и щелевой. Экспериментально было установлено, что при содержании кремния 0,3% обеспечивается минимальный уровень стойкости. Верхний предел ограничен 0,8% из соображения обеспечения технологичности при горячей обработке давлением. Азот в данной композиции выполняет роль не только стабилизирующего элемента, но также способствует повышению устойчивости против язвенной коррозии. При содержании азота в стали 0,1% проявляется вышеуказанное положительное влияние. Верхний предел 0,3% способствуе т границе растворимости азота в твердом растворе при принятом суммарном содержании хрома и марганца. Содержание азота в данной композиции свыше 0,3% приводит к появлению газовой пористости в слитках и последующей де фектности горячекатаных раскатов. Микролегирование поверхностно-активным элементом - кальцием в данной композиции оказывает благоприятное влияние на повышение устойчивости против язвенной и щелевой коррозии. Эффект воздействия основан на том, что кальций образует по границам зерен совместные сегрегации с марганцем и никелем, оттесняя кремний в твердый раствор, что приводит к повышению коррозионной стойкости марганцевистого аустенита. Минимальное содержание кальция, при котором наблюдается указанный эффект составляет 0,01%. Верхний предел по содержанию кальция ограничен 0,1% т.к. при большем содержании появляется избыточное количество окислов, ухудшающих горячую пластичность стали. При величине отношения менее 0,48 не обеспечивается сочетание коррозионной стойкости и технологичности при горячей и холодной деформации. В случае, если это отношение составляет более 0,88, снижается высокотемпературная пластичность. Опытные плавки (в том числе и прототип) выплавляется на Экспериментальном заводе ЦНИИЧМ. Выплавка производилась на чистых шихтовы х материалах в индукционных печах емкостью 50кг. Металл разливали в изложницы для слитков массой 17кг. Получение соотношения при выплавке опытных плавок стали достигалось путем расчета навесок с учетом угара хрома. В табл.1 приведен химический состав стали плавок 1 - 7, в табл.2 - свойства. Ме ханические свойства при растяжении в закаленном состоянии и после 60% - ной пластической деформации определяли стандартными методами по ГОСТу 1497 - 84. Штампуемость оценивали по методу Энгельгардта Гросса с определением предельного коэффициента вытяжки. Способность к холодной штамповке тем выше, чем больше величина предельного коэффициента вытяжки. Стойкость против общей коррозии оценивали в соответствии с ГОСТом 13819 - 68. При испытаниях на язвенную коррозию для оценки стойкости применяли как гравиметрический метод, так и как более показательный метод подсчета язв на поверхности. Для сравнительной оценки опытных сталей по стойкости против щелевой коррозии была разработана специальная методика. Как видно из полученных данных, предлагаемая сталь имеет повышенную коррозионную стойкость, особенно против язвенной и щелевой коррозии, повышенную штампуемость и технологичность при горячей деформации. В результате использования предлагаемого изобретения изготавливают методами сварки и штамповки оборудование для перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса.