Жаростійка сталь

С22С 38/40 ЖАРОСТІЙКА СТАЛЬ Винахід відноситься до галузі металургії, взагалі, до виробництва хромонікелевих сталей, що використовуються у електротехнічній промисловості для виготовлення електронагрівачів промислового обладнання, а також побутових приладів. Відома жаростійка сталь (Жаростойкая сталь. ГОСТ СССР 563272), що містить такі компоненти, мас.%: вуглець -0,10 кремній - 1,20 марганець - 0,70 хром - 23,0-27,0 нікель - 0,6 алюміній - 4,5-6,5 залізо - решта. Відома високохромиста сталь через наявність у ній високої кількості алюмінію (понад 4%) набуває крихкості і стає не технологічною.Через це виготовлення із неї дроту для елекгропорів пов'язане з технологічними труднощами. У процесі виготовлення дроту погіршуються структурні якості металу. Найбільш близькою за сукупністю ознак до винаходу є жаростійка сталь (ах. СРСР № 522270. М.Кл. С22С 38/40, заявл. 31.01.75 р.), що містить такі компоненти, мас.%: 2 вуглець - 0,06-0,12 кремній - 1,5-4,0 марганець - 0,7 хром - 8,0-12,0 нікель - 17,0-20,0 алюміній - 1,5-4,0 залізо - решта. Відома жаростійка сталь завдяки високій кількості кремнію (до 4%) та алюмінію (до 4 %) має високу окалиностійкість, але відрізняється недостатньо високим питомим електроопором і має низьку технологічну пластичність. В основу винаходу поставлено завдання удосконалення жаростійкої сталі, у якій завдяки використанню нових компонентів та новому їх співвідношенню у складі сталі забезпечується рафінувальний і модифікувальний вплив на структуру металу, що сприяє підвищенню технологічної пластичності металу та його електричних властивостей. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомій жаростійкій сталі, що містить вуглець, кремній, марганець, хром, нікель і алюміній, відповідно до винаходу, н о в и м є те, що вона додатково містить лантаноїди при такому співвідношенні компонентів, мас.%: вуглець -0,06-0,1 кремній - 1,0-1,4 марганець - 0,6-1,0 хром - 18,0-24,0 нікель - 23,0-26,0 алюміній - 1,0-1,4 лантаноїди - 0,015-0,20 залізо - решта. з Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак винаходу та технічним результатом, що досягається, таким, як наведено нижче. Лантаноїди являють собою дуже активні добавки для легування, вони модифікують склад сталі, сприяють гальмуванню дифузійних процесів, змінюють морфологію зернограничних карбідів та зменшують міжфазну енергію на межах розділу фаз у і у1 , це обумовлює гальмувальний вплив на розвиток процесів рекристалізації металу. Сталь має рівномірну дрібнозернисту стабільну структуру, яка обумовлює високі електричні якості сталі. Лантаноїди здійснюють також рафінувальний вплив на сталь. Вони сприяють зв'язуванню кісню, азоту, сірки та фосфору у тугоплавкі дрібнодисперсні оксиди, сульфіди та нітриди, а також утворенню тугоплавких хімічних сполучень з домішками легкоплавких кольорових металів. Ці сполучення достатньо дрібні, що благотворно впливає на технологічні властивості металу. Крім того, лантаноїди при оптимальному співвідношенні компонентів у складі сталі та при підвищеннінкількості в ній кремнію, підвищує дифузійну рухливість кремнію. Це забезпечує достатньо швидке формування захисного шару оксиду кремнію або його сполучень на межі окалина-метал. Це гальмує процеси збіднювання поверхні металу компонентами, які легують, забезпечує сталі високі жаростійкі та механічні якості. Співвідношення компонентів, які заявляються у жаростійкій сталі, є оптимальним для досягнення ^іехнічного результату та визначені експериментально. Уведення лантаноїдів більш за 0,02 % обмежено тим, що у зв'язку з нерівномірністю розподілення лантаноїдів у масі металу, з'являється локальне підвищення концентрації лантаноїдів, яке перевищує їх розчинність у твердому розчині. Це спричиняє виділення Номер плавок Таблиця Хімічний склад, мас.% сталі С Si Mn Ni Al La * S " Fe Р Сталь, яка заявляється 1. 2. Cr Пито мий Показник електроопір, пластичності, 0,07 1,1 0,60 18,0 23,0 1,0 00,15 0,02 0,033 Решта 4. 5. 0,08 0,09 0,10 6. п Решта 1,4 131 П=0,38 0,90 " 22,0 ' 26,0 ' 1,2 * 00,20 " 0,024 * 0,030 " Решта 1,4 " 132 П-0,39 1,00 " 24,0 " 26,0 " 1,1 " 00,20 * 0,025' 0,035" Решта 133 П=0,40 Відома сталь 3. 0,06 ом мм2 /м 133 11=0,41 135 П=0,42 ПО П=0,34 0,70 * 19,0 * 25,0 ' 1,4 * 00,18 * 0,022* 0,032" Решта 1,0 + 0,80 * 20,0 * 25,0 * 1,3 * 00,19 0,08 ' 4,0 ' 0,7 " 12,0 " 20,0 4,0 + 0,023 * 0,031 + Решта 5 вільних часток інтерметалідної фази типу МзЬа, ЇУЬ Се та інших, як у зерні металу, так і повз його межі. Це, в свою чергу, приводить до нерівномірності структури металу, та зниження його технологічної пластичності. При уведенні у сталь лантаноїдів менш за 0,015% не забезпечується достатнє модифікування та рафінування у сталі. Жаростійку сталь, яка заявляється, виплавляли у відкритій електродуговій печі згідно з типовою технологією виплавки легованих сталей. Лантаноїди додавали до сталі уведенням у ковш мішметалу. який містить, мас.%: лантан - 25; церій 50; неодим - 25. Здійснено серію дослідних плавок жаростійкої сталі, кількісний склад яких передбачає наявність оптимальних та граничних значень компонентів, що заявляються, у сталі. Хімічний склад виплавлених сталей та їх механічні властивості наведені у таблиці. Як видаю з таблиці при усіх значеннях компонентів, які заявляються у складі сталі, досягається високий стабільний технічний результат. Питомний електроопір дорівнює: 131135 Ом мм2 / м; пластичність (П) - 0,38-0,42. Жаростійка сталь, яка заявляється, використовується при виробництві дроту для електричних нагрівачів, які експлуатуються при високих температурах, та у корозійних середовищах. Жаростійка сталь являє собою замінник сплаву 10Х20Н80, який дорого коштує та традиційно використовується з такою ж метою.