Корозійностійка сталь

Корозійностійка сталь, яка містить вуглець, азот, марганець, хром, мідь, РЗМ, нікель, залізо, відрізняє ться тим, що вона додатково містить ванадій, при слідуючим співвідношенні компонентів, мас. %: вуглець 0,01-0,05 азот 0,01-0,20 марганець 4,5-11,5 хром 15,5-18,5 нікель 0,5-2,0 мідь 0,1-0,6 ванадій 0,05-0,4 РЗМ 0,001-0,01 залізо решта. (19) (21) 98063207 (22) 19.06.1998 (24) 15.12.2000 (33) UA (46) 15.12.2000, Бюл. № 7, 2000 р. (72) Сацький Віталій Антонович, Штехно Олег Миколайович, Кренделев Василь Миколайович, Міщенко Валерій Григорович, Мовшович Вілорд Соломонович, Кнохін Валерій Георгійович, Казаков Сергій Сергійович, Данченко Григорій Дмитрович, Паргамонов Євген Олександрович, Омельченко Ольга Станіславовна (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО ЗМК "ЗАПОРІЖСТАЛЬ" 30921 Сrекв - хромовий еквівалент або сума феритоутворюючих елементів; Niекв - нікелевий еквівалент або сума аустенітостворюючих елементів; У - кількість феритної складової. Сума феритоутворюючих елементів визначалася по формулі: Crекв=%C+1,5[%(Sі+V)]+50%РЗМ, де %Cr - вміст хрому у відсотках; %Si - вміст кремнію у відсотках; %V - вміст ванадію у відсотках; %РЗМ - вміст РЗМ у відсотках. Сума аустенітоутворюючи х елементів визначалася по формулі: Niекв=%Ni+30[%(C+N)]+0,5%Мn+%Сu, де %Ni - вміст нікелю у відсотках; %С - вміст вуглецю у відсотках; %N - вміст азоту у відсотках; %Mn - вміст марганцю у відсотках; %Сu - вміст міді у відсотках. Таким чином поліпшення структури та властивостей досягається зменшенням вмісту вуглецю, комплексним легуванням ванадієм, мідью та азотом, і введенням визначених кількостей рідкоземельних металів. Додаткове введення ванадію дозволяє отримати нітридну фазу, яка зменшує крихкість металу при зберіганні здатності його до полірування. Дрібна карбонітридна фаза перешкоджає росту зерен при зварюванні або під час рекристалізаційної термічної обробки. Ванадій, з'єднується також з вуглецем і цим перешкоджає утворенню хромистих карбідів та проявленню межкришталевої корозії. Верхня межа вмісту ванадію (0,4 мас. %) обмежується ефективним гальмуванням утворення високохромистих карбідів, як у рідкому металі, так і під час його гарячої деформації, термічної обробки та зварювання. Нижня межа вмісту ванадію (0,05 мас. %) обмежується достатністю концентрації для виділення карбонітродної фази, тобто початком впливу на структур у і властивості металу. Нижня межа вмісту міді у сталі (0,1 мас. %) обмежена початком її активного впливу на збільшення корозійної стійкості сталі. Верхня межа вмісту міді (0,6 мас. %) обумовлена найбільшим впливом на корозійну стійкість сталі. РЗМ перешкоджають появою грубих карбідних та нітридних виділень по межах зерен, обумовлюючи підвищення пластичності, ударної в'язкості та зниження схильності до межкришталевої корозії. РЗМ у межах 0,001-0,01 мас. % ефективно зменшують дифузійну рухливість надлишкових атомів втілення, що позитивно впливає на топографію та розміри вторинних фаз, і як слідство, поліпшують здатність сталі до полірування. При використанні азоту, як аустенітоутворюючого елементу, верхня межа його вмісту (0,2 мас. %) обмежується тільки з міркувань різького підвищення крихкості. Нижня межа (0,01 мас. %) вибрана із умов ефективного проявлення аустенітоутворюючої дії елементу. Крім того, введення азоту у зазначеному інтервалі поліпшує ударну в'язкість, утворює дрібні нітридні втілення, стримуючи ріст зерен у процесі рекристалізаційної обробки та при зварюванні. Належить відзначити, що азот при вмісті до 0,2 мас. % значно збільшує стійкість аустеніту проти мартенситного перетворення у процесі пластичної деформації. Граничні концентрації хрому (15,5-18,5 мас. %) вибирають з умов достатньої корозійної стійкості у залежності від кислотності середовища (РН). При цих концентраціях хром також ефективно сприяє стабілізації аустеніту, і позитивно впливає на поліпшення пластичних властивостей сталі. Нижня межа вмісту нікелю у сталі (0,5 мас. %) обумовлена початком аустенітоутворюючого ефекту. По стандартам ЕС максимальний вміст нікелю може бути не більше як до 1 мас. %, але в умовах використання цієї сталі у приладах та інструментах, які знаходяться у безпосередньому контакті з людиною. Для більш поширенному використання верхня межа вмісту може бути підвищена до 2,0 мас. %. Нижня межа вмісту марганцю (4,5 мас. %) обмежується можливістю появлення мартенситу деформації у процесі обробки металу тиском. Верхня межа вмісту марганцю (11,5 мас. %) обмежена різьким зниженням корозійної стійкості сталі. Таким чином, раціонально вибрані межі вмісту вуглецю, азоту, ванадію, міді та РЗМ дозволяють отримати найбільш сприятливий структурний стан корозійно-стійкої сталі аустенітного або аустенітно-феритного класу, комплексу технологічних та службових власти востей, що дає можливість вирішити поставлену проблему. З метою перевірити винахідний склад було проведено 10 лабораторних плавок, три з яких свідчили про оптимальні результати. Для порівняння було виготовлено 2 плавки відомих сталей (аналогу і прототипу). Усі плавки проводили в індукційній пічі з основною футеровкою ємністю 50 кг. Отримані виливки кували на сутунці розміром 10´80´100 мм, а потім з допомогою гарячої прокатки одержували товщину 4 мм; далі, після холодної деформації на товщину 0,8-1 мм, холоднокатані полоси піддавали рекристалізації (відпалу) з 950°С. Отримані листи мали механічні властивості (таблиця). Випробування на відносне подовження проводили стандартними методами. Кількісну оцінку здатності металу до полірування здійснювали лінійним методом обчислення неметалевих включень та карбонітридної фази. Кількість включень підраховували за допомогою металографічного мікроскопу МІМ-7. Після визначення кількості та розмірів включень підрахували індекс забруднення металу, як відношення сумарної довжини включень до всієї розрахункової довжини. Sm i a i b i I3 = , l де m i - середнє значення iнтервалу розмірної групи у діленнях окулярної шкали; ai - кількість підрахованих включень цієї групи; bi - поділка шкали; l - довжина підрахунку, мкм. 2 30921 Металографічно встановлено критичний розмір і кількість неметалевих включень, які визначають придатність металу до полірування. Хімічний аналіз та результати випробувань зведено до таблиці. Винахід у порівнянні з аналогом та прототипом має більш високу пластичність, корозійну стійкість та здатність до полірування. Таблиця Склад сталі вуглець азот кремній 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,008 0,01 0,05 0,06 0,01 0,05 0,03 0,03 0,05 0,008 0,01 0,25 0,3 0,01 0,25 0,02 0,02 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 10 0,05 0,44 0,2 11 0,05 1,5 Хімічний склад, мас. % маргахром нікель нець за винаходом 3,5 14,5 0,4 4,5 15,5 0,5 11,5 18,5 2,0 12,0 19,0 2,5 4,5 18,5 0,5 11,5 15,5 2,0 8,0 16,0 1,25 6,0 16,0 1,0 8,0 17,5 1,0 аналог 9,45 18,6 3,4 прототип 1,2 13,9 ванадій мідь РЗМ залізо 0,045 0,05 0,4 0,45 0,4 0,05 0,22 0,2 0,1 0,08 0,1 0,6 0,65 0,1 0,6 0,35 0,4 0,4 0,0005 0,001 0,01 0,015 0,01 0,001 0,05 0,01 0,005 решта -"-"-"-"-"-"-"-" -" 0,6 0,6 0,05 -" Продовження таблиці Склад сталі d5 , % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 34 36 49 46 42 52 50 55 50 10 d Dm, 2/см 2× D за винаходом 0,450 3,3×10-3 0,451 3,1×10-3 0,430 4,0×10-2 0,434 4,1×10-2 0,437 2,0×10-3 0,420 4,5×10-2 0,425 3,7×10-3 0,416 1,3×10-3 0,430 3,2×10-3 аналог 40,7 l= 40 фазность 4,9×10-3 4,9×10-3 2,0×10-2 2,8×10-2 4,5×10-3 5,2×10-3 4,8·10-3 4,8×10-3 5,0×10-3 М+Ф М+Ф А А М+Ф А А+М+a А+М+a А А прототип 11 поліруємость 0,454 3,5×10-3 3,2×10-2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3 А