Жаростійка сталь

Жаростойкая сталь, включающая углерод, хром, кремний, железо, отличающаяся тем, что дополни тельно содержит марганец, титан, алюминий, ванадий, кальций и редкоземельные металлы, и компоненты взяты в следующем соотношении, мае % Углерод 0.30-1,0 Хром 20,0-27,0 Марганец 1,4-4,0 Кремний 1,0-2,0 Титан 0,05-0,1 Алюминий 0,05-0,1 Ванадий 0,05-0,5 Кальций 0,05-0,1 РЗМ 0,05-0,1 Железо Остальное Кремний 1.0-2,0 Алюминий 0,05-0,10 Титан 0,05-0,10 Ванадий 0,05-0,50 Кальций 0,05-0,10 РЗМ 0,05-0,10 Железо Остальное Содержание углерода расширено в связи с различными условиями работы жаростойкой стали Если следует иметь повышенную пластичность, то содержание углерода выбирается на нижнем пределе, при необходимости обеспечить повышенную износостойкость - на верхнем Более низкое, чем 0,3% углерода существенно снижает и износостойкость стали, а более высокое, чем 1,0% - пластичность, т к в структуре образуется много карбидов Хром в количестве 21-27% обеспечивает необходимую жаростойкость в пределах 9001100°С Меньшее, чем 2 1 % содержание этого элемента не обеспечивает жаростойкость при температурах 900-1100°С Повышение концентрации хрома сверх 27% не дает существенного повышения жаростойкости и удорожает сталь Марганец в количестве 1,4-4,0% вводится в сталь для увеличения количества аустенита в структуре, что позволяет повысить износостойкость, которая необходима при абразивном воздействии УКРПяГЕЬП "нагребающей среды. Изобретение относится к жаростойким материалам, а именно жаростойким сталям В настоящее время в качестве жаростойких применяются стали с повышенным содержанием никеля (> 7%), который весьма дефицитен Известна жаростойкая сталь 35Х23Н7СЛ, принятая за прототип В ее составе содержится дефицитный никель Сталь содержит в мае % Углерод 0,35 Хром 21,0-25,0 Никель 6 П-8,0 Кремний 0,5-1,2 Железо Остальное Отсутствие никеля в Украине затрудняет производство указанных жаростойких сталей В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать состав жаростойкой стали за счет введения новых компонентов и выбора рационального соотношения между ними, позволяющего исключить дорогостоящий никель и обеспечить необходимую жаростойкость и износостойкость при снижении себестоимости стали Для решения поставленной задачи в состав жаростойкой стали, содержащей углерод, хром, кремний, железо, дополнительно введены марганец, алюминий, титан, ванадий, кальций и РЗМ при следующем соотношении компонентов, мае % Углерод 0,3-1,0 Марганец ,4-4,0 Відділ довідковоінформаційного фонду експертизи № CM О со СО т со см зг 23183 Меньшее или большее содержание марганца по сравнению с указанным в заявке не эффективно. Кремний в количестве 1-2% повышает жаростойкость. Меньшее, чем 1% содержание кремния дает незначительный эффект повышения жаростойкости. Увеличение концентрации кремния свыше 2% охрупчивает сталь. Алюминий, титан и ванадий введены в состав стали для получения мелкозернистой структуры, повышающей комплекс механических свойств. Большее или меньшее содержание этих элементов неэффективно. Микролегирование кальцием и РЗМ в количестве 0,05-0,1% рафинирует границы зерен и повышает пластичность стали. Отклонение в большую или меньшую сторону от указанных пределов неэффективно. Предлагаемую сталь выплавливают в электропечах. Завалку шихтовых материалов и раскисление стали производят в той же последовательности, что и выплавку высокохромистых сталей. Присадку алюминия, титана и ванадия осуществляют в ковш. Сталь разливают в формы. Литые детали очищают от пригара. Термообработка включает нагрев на 1050°С - 1100°С и охлаждение на воздухе. В табл. 1 приведены варианты составов предложенной жаростойкой стали. Предложенная жаростойкая сталь не содержит дефицитный никель, а по сопротивлению окислению близка к стали 35Х23Н7СЛ. Об этом свидетельствуют данные табл. 2. Оценка сопротивления окислению (жаростойкости) проводилась по ГОСТ 6130-71. Определялся весовой показатель скорости газовой коррозии "К" и глубинный показатель коррозии (П) по формулам: К _ гти т J , 2 r/м (1) где mo и m - начальный вес образца и вес образца с продуктами газовой коррозии (г), соответственно; So - начальная площадь поверхности образ2 ца, м'; т - время испытания, час; = а 8,76м/час, (2) где К - весовой показатель скорости коррозии; а - удельный вес. Абразивная износостойкость определялась на установке Хауорта, оценивались удельные потери массы предложенной и известной стали. Относительная износостойкость определялась по формуле: AP 3 T /S 3 T где ДРобр и ДРЭТ - потери массы образца предложенной и известной стали, соответственно, So6P и S3T - площади изношенной поверхности образца и эталона. По абразивной износостойкости предложенная сталь превосходит известную (табл. 3). Приведенные данные показывают, что предложенная сталь практически не уступает известной стали по жаростойкости, а по абразивной износостойкости даже превосходит ее. Выплавка новой стали осуществляется на действующем оборудовании. Применение предлагаемой стали позволит существенно сократить расход дефицитного никеля. Таблица 1 Варианты составов предложенной жаростойкой стали Компоненты Содержание компонентов , мае, % 1 2 3 4 5 Углерод 0,25 0,30 0,7 1,0 1,2 Хром 19,0 20,0 24,0 27,0 30 Марганец Кремний 1,0 1,4 2,5 4,0 6,0 0,6 1,0 1,5 2,0 3,0 Алюминий 0,02 0,05 0,18 0,1 0,15 Титан 0,03 0,05 0,08 0,1 0,15 Ванадий 0,01 0,05 0,2 0,5 0,18 Кальций 0,01 0,05 0,07 0,1 0,17 РЗМ 0.Q2 0,05 0,06 0,1 0,16 Железо Ост. Ост. Ост. Ост. Ост. 23183 Таблица 2 Весовой показатель скорости газовой коррозии "К" и глубинный показатель коррозии "П" предложенной и известной стали, принятой за прототип Номер варианта К, г/м* час П. г/м'ч 10* 1 3.92 3.42 2 2.15 2,45 3 1,93 2,16 • 4 2.10 2,31 5 2,20 2.42 Прототип 1,98 2,32 Таблица 3 Относительная абразивная износостойкость предложенной и известной сталей Номер состава предложенной стали Относительная абразивная 1 2 3 4 5 Прототип износостойкость 0.95 1,05 1,2 1.8 2.1 1.0 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна. 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03