Аустенітна корозійностійка сталь

Аустенітна корозійностійка сталь, що містить вуглець, марганець, хром, нікель, молібден, азот і залізо, яка відрізняється тим, що включає компоненти в таких межах їх концентрацій, мас. %: 38055 Компоненти Вуглець Марганець Хром Нікель Молібден Азот Залізо жах зміни компонентів обмежується виразами (1) та (2). Перший враховує стехіометрію та кінетику процесу утворення карбонітриду хрому і, отже, збіднення хромом границь зерна. Другий - враховує вплив складу на стабільність аустеніту. Виконання вимог виразу (1) забезпечує несприйнятливість металу до МКК, а виразу (2) - одержання аустенітної структури в сталі. У результаті розширеного пошуку по патентній і науково-технічній літературі по відповідних рубриках МПК й УДК сукупність істотних ознак, цілком або частково збіжних з тою, що пропонується і що дозволяє вирішувати поставлену винахідницьку задачу, не була виявлена в жодному технічному рішенні, отже, запропонований винахід відповідає критерію «новизна». З відомого рівню техніки сукупність істотних ознак даного технічного рішення з очевидністю не випливає. Отже, запропонований винахід відповідає критерію «винахідницький рівень». На підставі вищесказаного можна зробити висновок, що запропоноване технічне рішення відповідає критерію «істотні відмінності». Запропонований винахід був випробуваний на ряді складів (таблиця). Плавки проводилися у відкритій індукційній печі з основним тиглем ємністю 60 кг. Сталь розливали в 10-кілограмові виливниці. Отримані зливки кували на пластину товщиною 25 мм. Легування сталі азотом проводили азотовмісними ферохромом або(та) металевим марганцем при виплавці, а деформований метал плавок №-№ 1, 4-7, 14, 16 додатково насичували азотом із газової фази у твердому стані. Після термообробки (загартування з температури 1150°С, охолодження - вода) з отриманих заготівок вирізали зразки для визначення структури і властивостей металу (не менше ніж 3 на кожний іспит). Кількість a-фази в структурі металу оцінювалася на мікроскопі «Neofot». Механічні властивості визначалися при кімнатній температурі на машині FP100/1 за ГОСТ 11701. Дослідження корозійної стійкості проводилися за методом AM (ГОСТ 6032) після 1 години провокуючого відпалу при 650°С, що імітує процес зварювання. Результати всіх досліджень наведені в таблиці. З аналізу даних, поданих у таблиці, очевидно, що запропонована сталь (склади №№ 1-12) має необхідну стійкість до МКК і кількість a-фази в її структурі не перевищує припустимого рівня (2 бали за ГОСТ 11878). При цьому сталь має наступний комплекс механічних властивостей sу = 8001100 МПа, s0,2 = 400-700 МПа, d5 ³ 45 %, y ³ 60 %. Метал плавок №№ 13-16, що не відповідає складу запропонованої сталі, не відповідав необхідним вимогам. Так, склади №№ 13 і 15 мали високий зміст a-фази, що перевищує її верхню припустиму межу (2 бали), установлену ТУ 14-1-56584. При цьому метал плавки № 13 мав дуже низькі міцнісні властивості (sу = 360 МПа і s0,2 = 200 МПа). А склади №№ 14 і 16 мали недостатню стійкість до МКК. Також недостатньо високу стійкість до МКК показали зразки плавки №17 (прототип). Таким чином, запропонований склад хромонікель-марганцевої азотовмісної сталі забезпечує стабільну аустенітну структуру металу і необхідну стійкість до МКК. Мас.% 0,005-0,085 0,01-14,0 17,0-23,0 3,0-11,0 0,01-3,5 0,10-0,70 інше при виконанні співвідношень: ì 28, 6 × вуглець + 3, 7 × азот 6, 2 + £ 0,8 (1) 2 ï 0 ,01 × хром хром ï ï í ï( нікель + 0,5 × марганець + 30 × вуглець + 30 × азот) ï ï- 1,1 × ( хром + 1,5 × кремній + молібден) ³ - 8, 2 (2) î Хром вводять у сталь для забезпечення корозійної стійкості і міцності на відповідному рівні. Вміст хрому в сталі нижче 17,0% не забезпечує достатньої стійкості металу до корозії. Перевищення максимального вмісту хрому вище 23,0% призводить до дестабілізації аустеніту і зниженню ударної в'язкості металу, особливо в зварних з'єднаннях. Легування азотом і вуглецем необхідно для підвищення його міцносних властивостей і стабілізації аустеніту в металі. Нижня межа вуглецю (0,005%) і азоту (0,10%) забезпечує необхідний мінімум міцносних властивостей. Верхня межа вуглецю (0,085%) і азоту (0,70%) обмежена необхідністю забезпечення корозійної стійкості сталі, пов'язаної з небезпекою виділення карбонітридів хрому. Легування нікелем необхідно для одержання аустенітної структури. Його мінімальний вміст (3,0%) обумовлений недопущенням утворення пір у період кристалізації, тому що, стабілізуючи аустенітну структуру в початкові моменти кристалізації, він підвищує тим самим розчинність азоту і знижує схильність металу до пористості, що особливо важливо у ванні рідкого металу при зварюванні плавленням. Верхня межа вмісту нікелю (11,0%) обумовлена його високою дефіцитністю і вартістю, особливо, якщо є можливість заміни його дешевими і доступними елементами з аналогічним впливом. Легування марганцем необхідне для підвищення розчинності азоту і стабілізації аустенітної структури. Верхня межа марганцю обмежена тим, що при вмісті марганцю більш 14,0% його вплив на утворення аустеніту різко зменшується. Легування молібденом до вмісту 3,5% необхідно для забезпечення комплексу жароміцних і антикорозійних властивостей сталі. Перевищення верхньої межі вмісту цього елемента недоцільно, внаслідок неефективного використання. Нижні межі марганцю (0,01%) і молібдену (0,01%), а також вміст кремнію і шкідливих домішок сірки і фосфору, обмежені можливостями металургійного виробництва. Сутність запропонованого технічного рішення полягає в тому, що склад сталі в зазначених ме 2 0,005 0,030 0,085 0,006 0,034 0,022 0,027 0,037 0,038 0,048 0,018 0,064 0,004 0,090 0,021 0,015 0,048 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 C 1 Номер складу сталі 3 0,210 0,580 0,129 0,710 0,095 0,130 0,340 0,198 0,230 0,150 0,192 0,200 0,470 0,700 0,100 0,100 20,0 22,0 18,0 24,2 16,9 21,8 22,1 20,7 20,1 19,4 18,0 18,0 23,0 23,0 23,0 17,0 17,0 Cr 5,5 10,0 8,0 12,0 2,9 7,2 6,8 8,5 9,8 5,8 4,5 4,0 3,0 11,0 11,0 9,0 3,0 Ni 0,01 5,00 Mn 6,50 0,50 0,30 7,00 10,00 12,60 12,30 7,00 10,70 9,89 2,50 6,00 8,30 14,00 14,00 Зміст елементів, %мас. 0,190 N стійка стійка стійка стійка стійка стійка стійка стійка стійка стійка стійка стійка Не стійка Не проводились Не стійка Не проводились Не стійка Відома сталь (прототип) 0,30 0,30 4,30 0,009 Позамежні склади 1,90 2,60 3,20 1,40 1,50 0,10 0,30 3,00 3,50 3,50 0,01 0,01 Результати випробувань на стійкість до МКК Запропоновані склади Mo 0,85 0,81 0,68 1,14 0,53 0,77 0,64 0,79 0,79 0,75 0,80 0,77 0,78 0,79 0,80 0,79 0,66 Розрахунок за (1) 1 0 2,5 0 2,5 1,5 0,5 1,5 0 2 2 1,5 1,5 0 1 1 2 a-фаза, бал -6,3 3,0 -8,3 7,2 -9,0 -7,5 -4,1 -7,7 -1,0 -7,5 -8,2 -7,3 -7,0 9,2 -6,4 -6,5 -8,0 Розрахунок за (2) Таблиця 38055 38055 __________________________________________________________ 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