Завантажити PDF файл.

Текст

Жаростійка сталь, що містить вуглець, хром, нікель, кремній, марганець, залізо, яка відрізняється тим, що вона додатково містить азот при наступному співвідношенні елементів, мас.%: вуглець 0,5...1,0; хром 22,0...27,0; нікель 1,5...3,0; кремній 0,5...1,5; марганець 2,0...4,0; азот 0,05...0,15; залізо решта. (19) (21) 2000031219 (22) 01.03.2000 (24) 16.04.2001 (33) UA (46) 16.04.2001, Бюл. № 3, 2001 р. (72) Проволоцький Олександр Євдокимович, Кремена Михайло Миколаєвич, Рабінович Олександр Вольфович, Вишняков Олександр Петрович, Юдін Олександр Миколаєвич (73) Науково-дослідний інститут спеціальних технологій Національної металургійної академії України 36963 цю 0,5...1,0%; нікелю 1,5...3,0% і кремнію 0,5...1,5%. Ознаками, що відрізняють нову сталь, є підвищена кількість марганцю (2,0...4,0%), зменшена кількість хрому (22,0...27,0%) та додаткове легування азотом (0,05...0,15%). Додаткове легування відомої сталі азотом в кількості 0,05...0,15% при оптимальному співвідношенні в її складі вуглецю (0,5...1,0%), нікелю (1,5...3,0%) і кремнію (0,5...1,5%) обумовлено наступним. Сталь марки 75Х28Н2СЛ відноситься до сталей феритного класу, головним недоліком яких є те, що при температурах більш як 650...700°С спостерігається значне зростання зерна і, як наслідок, низький рівень термостійкості та механічних властивостей. Введення означеної кількості азоту сприяє отриманню природнодрібнозернистої структури металу і більш високих термостійкості та механічних властивостей за рахунок утворення рівномірно розташованої сітки карбонітридів розміром 0,2...0,3 мкм складного хімічного складу типу (Fe, Cr, Mn) x(C, n) y, які стають перешкодою для зростання зерна і поширення тріщини, що збільшує енергоємність зруйнування при вказаних температурах. Крім того, азот є сильним аустенітоутворюючим елементом і, тим самим, стабілізує аустеніт, який має більшу ударну в'язкість, ніж ферит. При залишковій концентрації азоту менш як 0,05% не утворюється потрібна кількість карбонітридів і не спостерігається його аустенітоутворюючого впливу на структур у, термостійкість та механічні властивості відомої сталі. При легуванні азотом більш як 0,15% утворення карбонітридів відбувається в окрему фазу більш як 0,5 мкм, яка порушує однорідність структури і зв'язок між зернами, тим самим збільшує крихкість металу, що приводить до зменшення термостійкості та рівня механічних властивостей сталі. Підвищення у запропонованій сталі кількості марганцю в межах 2,0...4,0% підвищує аустенітоутворюючим вплив азоту за рахунок того, що спорідненість його до азоту вища, ніж у заліза. Крім того, марганець теж є аустенітоутворюючим елементом і зміцнює структур у металу. При кількості марганцю менш як 2,0% впливовий взаємозв'язок його з азотом значною мірою не виявляється. Введення марганцю понад 4,0% негативно впливає на жаростійкість при температурах більш як 800°С за рахунок утворення значної кількості його окису (Mn2 O3) на поверхні сталі, при цьому окалина стає пухкою та крихкою. Зменшення у запропонованій сталі кількості хрому в межах 22,0...27,0% спричинене таким. Жаростійкість обумовлена утворенням на поверхні сталі твердого розчину окисів (Fe, Mn)2O3 та Cr2O3. При цьому, за рахунок більш високої реакційної здатності хрому, кількість його окису більша, ніж заліза та марганцю. Але при концентрації хрому до 22,0% це співвідношення не витримується, що приводить до зменшення жаростійкості. При концентрації хрому більш як 27,0% рівень жаростійкості зростає дуже повільно і потребує значної кількості хром. Крім того, хром є феритоутворюючим елементом, який сприяє збільшенню розміру зерна та крихкості металу. Таким чином, сукупність істотних відмінних ознак запропонованого технічного рішення дозво ляє підвищити механічні властивості і термостійкість при температурі 1000°С при збереженні потрібної жаростійкості сталі за рахунок оптимізації кількості марганцю і хрому, а також додаткового введення оптимальної кількості азоту. Таким чином, сукупність всіх істотних ознак та підсумкових якостей дозволяє отримати технічні результати відповідно до поставленого завдання. За наявними у заявника відомостями, запропонована сукупність ознак, що характеризують суть винаходу, не відома з рівня техніки, тобто винахід відповідає критерію ''новизна''. Суть заявлюваного винаходу не випливає явним чином для спеціаліста з відомого рівня техніки. Сукупність ознак, які характеризують відоме рішення, не забезпечує досягання нових властивостей і тільки наявність відмінних ознак винаходу дозволяє отримати нові властивості, новий технікний результат. Отже, винахід, який пропонується, відповідає критерію ''винахідницький рівень''. Наводимо приклади конкретного використання запропонованого хімічного складу жаростійкої сталі. В умовах дослідного виробництва були виплавлені сталі з відомим хімічним складом (аналог і прототип) та з різними варіантами запропонованого технічного рішення. Сталі отримували методом сплавлення в індукційній печі типу ЛПЗ-67 з кислою футеровкою. Азот у розплав вводили в кінці плавки азотованим феромарганцем. Хімічний склад сталей наведено в табл. 1. Сталь розливали у піщано-глиняні форми на трефовидні проби та відливки, з яких були ви готовлені стандартні зразки для проведення випробувань механічних властивостей при температурі 1000°С за ГОСТ 9651-84 на розривній машині ФП10. Від трефовидних проб виготовляли зразки для проведення випробувань на жаростійкість і термостійкість. Жаростійкість визначали за ГОСТ 613071. Термостійкість визначали за такою методикою. Зразки з розміром 20х20х20 мм сушилися при 110°С до постійної ваги. Потім їх завантажували в нагріту до 1000°С піч і витримували 15 хвилин. Після нагріву зразки виймали в печі та опускали у воду, яка мала температуру 20...25°С. Зразки витримували у воді, а потім на повітрі по 5 хвилин. Після чого знову завантажували в піч. Циклічність нагрівання й охолодження проводили до появи на зразках тріщин. Термостійкість визначали за кількістю циклів до появи тріщин. Результати випробувань механічних властивостей при температурі 1000°С, жаростійкості та термостійкості подані в табл. 2. З аналізу результатів випробувань випливає, що відмітні ознаки запропонованого технічного рішення дозволяють виготовити сталь (склади 914), яка, порівняно зі сталлю марки 75Х28Н2Л (склад 2), характеризується збільшеними механічними властивостями (sв, sт) при температурі 1000°С в 1,8-1,9 раза і термостійкістю в 1,3-1,5 раза. При цьому жаростійкість запропонованої сталі знаходиться на рівні жаростійкості сталі марки 40Х24Н12СЛ (склад 1). Акт випробувань додається. Таким чином, сталь, яка заявляється, відповідає критерію ''виробнича застосовність''. 2 36963 Джерела інформації 1. ГОСТ 977-88. Отливки стальные. Общие технические условия. – М.: Изд-во стандартов, 1989. 2. ТУ 14-12-44-84. Колосники. Технические условия. Таблиця 1 Хімічний склад дослідних сталей Концентрація елементів, мас.%* Варіанти складу сталей C Si Mn Cr 0,37 1,18 0,61 24,32 0,72 0,94 0,68 29,11 Склади сталей поза граничними інтервалами 0,47 1,53 1,94 27,13 1,06 0,48 4,06 21,97 0,83 0,61 2,34 23,56 0,69 1,13 3,67 26,04 0,96 1,45 1,92 22,61 0,52 0,84 4,11 25,19 Склади сталей в інтервалах, які заявляються 0,50 1,50 2,62 27,00 0,83 0,57 3,21 23,62 0,92 0,75 2,00 27,00 1,00 1,26 2,17 22,00 0,57 1,41 3,74 26,17 0,66 0,50 4,00 24,85 1 (аналог) 2 (прототип) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ni 11,86 2,15 N 0,04 0,03 2,15 2,21 1,43 3,08 1,67 2,85 0,12 0,09 0,03 0,16 0,03 0,18 2,27 3,00 1,58 2,84 1.50 1,79 0,08 0,11 0,05 0,13 0,07 0,15 * Залізо – решта. Таблиця 2 Результати випробувань механічних властивостей, жаростійкості та термостійкості дослідних сталей Варіант складу сталей Ме ханічні властивості sв , МПа sт, МПа 1 (аналог) 2 (прототип) 108,5 92,6 3 4 5 6 7 8 64,1 68,2 65,5 67,9 63,3 70,8 9 10 11 12 13 14 96,0 99,7 94,8 98,5 97,4 99,2 52,6 d5 , % y, % Жаростійкість, г/м 2·год (100 год) при температурі випробувань 1000'С 26,8 44,3 0,522 44,2 30,5 48,2 Склади сталей поза граничними інтервалами 53,4 34,6 54,8 57,3 32,9 52,3 54,6 33,0 53,2 57,0 33,5 54,4 52,7 37,1 55,7 61,2 30,4 50,1 Склади сталей в інтервалах, які заявляються 81,2 24,1 45,4 85,3 22,8 41,7 80,7 26,3 46,1 84,8 22,7 43,3 82,6 23,5 44,2 85,1 23,9 42,5 3 Термостійкість, кількість циклів до появи тріщин, n 149 0,488 94 0,518 0,558 0,526 0,521 0,525 0,553 106 113 108 104 98 110 0,519 0,524 0,520 0,523 0,521 0,522 130 138 126 135 132 121 36963 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 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 ___________________________________________________________ 4

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Heat-resistant steel

Автори англійською

Provolotskyi Oleksandr Yevdokymovych, Kremena Mykhailo Mykolaevych, Rabinovych Oleksandr Volfovych, Vychniakov Oleksandr Petrovych, Yudin Oleksandr Mykolaevych

Назва патенту російською

Жаростойкая сталь

Автори російською

Проволоцкий Алесандр Евдокимович, Кремена Михаил Николаевич, Рабинович Александр Вольфович, Вишняков Александр Петрович, Юдин Александр Николаевич

МПК / Мітки

МПК: C22C 38/58

Мітки: жаростійка, сталь

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/4-36963-zharostijjka-stal.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Жаростійка сталь</a>

Подібні патенти