Термостійка сталь

Реферат: Термостійка сталь містить вуглець, марганець, кремній, нікель, хром, молібден, мідь, вольфрам, ванадій, титан та залізо. Додатково містить алюміній та азот. UA 100545 U (54) ТЕРМОСТІЙКА СТАЛЬ UA 100545 U UA 100545 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до галузі чорної металургії і може бути використана для виготовлення термостійкої сталі для деталей металургійного обладнання, таких як труби, штампи, оправки, пуансони. Відома сталь (патент РФ № 2445395, МПК С 22 С 38/32, опубл. 2012), що містить вуглець, марганець, кремній, хром, ітрій, мідь, кальцій, цирконій, берилій та залізо при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вуглець 0,10-0,15 марганець 0,20-0,40 кремній 0,30-0,50 хром 5,0-6,0 ітрій 0,15-0,25 мідь 2,2-2,8 кальцій 0,003-0,005 цирконій 0,1-0,15 берилій 0,01-0,02 залізо решта. Недоліком цієї сталі є знижена термостійкість в умовах значного навантаження. Найбільш близькою по технічній суті та ефекту, що досягається, є сталь, 15 × 5М (ГОСТ 20072-74, Марочник сталей и сплавов /Под ред. Сорокина - М. Машиностроение, 1989. - 640с), що містить вуглець, марганець, кремній, нікель, хром, молібден, мідь, вольфрам, ванадій, титан та залізо при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вуглець не більше 0,15 марганець не більше 0,5 кремній не більше 0,5 нікель не більше 0,6 хром 4,5-6,0 молібден 0,45-0,60 мідь не більше 0,2 вольфрам не більше 0,3 ванадій не більше 0,05 титан не більше 0,03 залізо решта. Недоліком відомої сталі є, насамперед, її знижена термостійкість, що не дозволяє застосовувати її у відповідальних деталях металургійного обладнання в умовах значного навантаження за високої робочої температури, таких як труби, штампи, оправки, пуансони. Задачею корисної моделі є вдосконалення складу сталі шляхом зміни її складу, в результаті чого підвищується термостійкість сталі, що забезпечить застосовувати для виготовлення деталей металургійного обладнання, які працюють в умовах значного навантаження за високої робочої температури. Поставлена задача вирішується тим, що сталь, яка містить вуглець, марганець, кремній, нікель, хром, молібден, мідь, вольфрам, ванадій, титан та залізо, згідно з корисною моделлю, додатково містить алюміній та азот при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вуглець 0,15-0,20 марганець 0,30-0,60 кремній 0,15-0,50 нікель 0,30-0,60 хром 3,50-6,50 молібден 0,40-0,70 мідь 0,05-0,25 вольфрам 0,002-0,25 ванадій 0,05-0,12 титан 0,01-0,03 алюміній 0,01-0,05 азот 0,005-0,015 залізо решта. Додаткове введення в склад сталі алюмінію та азоту при зазначеному вмісті елементів приводить до підвищення рівня її термостійкості, що дозволить застосовувати цю сталь для виготовлення відповідальних деталей металургійного обладнання в умовах значного навантаження за високої робочої температури. 1 UA 100545 U 5 10 15 Це обумовлено тим, що введення до складу сталі нітридоутворюючих елементів - алюмінію та азоту при підвищеній кількості вуглецю та ванадію і вказаному співвідношенні інших елементів дозволяє збільшити твердість сталі, та опір поверхні деталі механічній ерозії за рахунок виділення стійких нітридів алюмінію та титану і карбідів ванадію, підвищуючи рівень термостійкості при робочій температурі 400-500 °C та напрузі 6000-8000 МПа. При меншій, ніж визначено у складі сталі, кількості алюмінію та азоту, а також вуглецю та ванадію позитивний вплив цих елементів не проявляється. При перевищенні кількості цих елементів в складі зростає твердість сталі, знижується опір термовтомній тріщині та наразі термостійкість деталей. Сталь отримують наступним чином. Запропоновану сталь виплавляли в електродуговій печі та обробляли у ковші алюмінієм і необхідними феросплавами (азотованим ферохромом, феротитаном, феромолібденом та ферованадієм). Всього було відібрано 3 зразки сталі запропонованого хімічного складу та 2 зразки з вмістом компонентів, які виходять за межі запропонованого складу. Виплавлену сталь, додатково обробляли в ковші ферохромом та феромолібденом. Хімічний склад досліджених сталей наведений в таблиці. У складі сталей знаходились, як домішки, мідь, сірка та фосфор. В таблиці наведена термостійкість досліджених зразків. Як можна бачити з цих даних, зразки сталі № 3-5 мають на 44-77 % більшу термостійкість, ніж у відомої сталі (найближчого аналогу). Таблиця Номер зразків Вміст елементів, % мас. Вуглець Марганець Кремній Нікель Хром Молібден Мідь Вольфрам Титан Ванадій Алюміній Азот Залізо Термостійкість, кількість циклів 1 найбл. аналог 0,12 0,32 0,33 0,27 5,5 0,5 0,15 0,01 0,006 0,02