коррозионностойкая сталь
Классы МПК: | C22C38/50 с титаном или цирконием |
Автор(ы): | Семенов В.Н., Каблов Е.Н., Качанов Е.Б., Петраков А.Ф., Бирман С.И., Батурина А.В., Шалькевич А.Б., Пестов Ю.А., Недашковский К.И., Деркач Г.Г., Мовчан Ю.В., Каторгин Б.И., Чванов В.К., Сигаев В.А., Кукин Е.А., Харламов В.Г., Козыков Б.А., Головченко С.С. |
Патентообладатель(и): | Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им. акад. В.П.Глушко, Государственный научный центр "ВИАМ" РФ |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-11-20 публикация патента:
27.11.2001 |
Изобретение относится к металлургии, а именно к высокопрочной коррозионностойкой стали, которая может быть использована в авиационной, космической и других областях техники для изготовления силовых паяносварных узлов, применяемых без термической обработки после сварки. Предложенная коррозионностойкая сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,03-0,08, хром 12,8-14,5, никель 5,2-6,5, молибден 0,7-1,2, вольфрам 0,7-1,2, ванадий 0,15-0,3, ниобий 0,08-0,3, азот 0,01-0,03, иттрий 0,01-0,1, кальций 0,001-0,01, цирконий 0,01-0,1, лантан 0,01-0,1, железо - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение ударной вязкости в паяносварных соединениях изделий, работающих при криогенных температурах (до -70oС). 3 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Коррозионностойкая сталь, содержащая углерод, хром, никель, молибден, ниобий, азот, иттрий, кальций, лантан и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вольфрам, ванадий и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:Углерод - 0,03-0,08
Хром - 12,8-14,5
Никель - 5,2-6,5
Молибден - 0,7-1,2
Вольфрам - 0,7-1,2
Ванадий - 0,15-0,3
Ниобий - 0,08-0,3
Азот - 0,01-0,03
Иттрий - 0,01-0,1
Кальций - 0,001-0,01
Цирконий - 0,01-0,1
Лантан - 0,01-0,1
Железо - Остальное
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к коррозионностойким высокопрочным сталям, и может быть использовано в авиационной, космической и других отраслях техники для изготовления силовых паяносварных узлов, применяемых без термической обработки после пайки. Известна сталь типа Х18Н10Т, содержащая в своем составе большое количество дефицитного никеля, но не обладающая достаточной прочностью при температурах эксплуатации оборудования (ГОСТ 5632-72, сталь Х18Н10Т). Известна коррозионностойкая сталь, наиболее близкая к данному изобретению, содержащая, мас.%:Углерод - 0,03-0,08
Хром - 13,0-15,0
Никель - 5,05-6,0
Медь - 1,8-2,5
Молибден - 0,8-1,8
Ниобий - 0,03-0,45
Титан - 0,02-0,15
Лантан - 0,01-0,1
Марганец - 0,1-1,0
Кальций - 0,01-0,1
Кремний - 0,05-0,7
Азот - 0,015-0,08
Церий - 0,01-0,1
Иттрий - 0,01-0,1
Железо - Остальное
(SU авт. свид. 1144405, A1, C22 038/59, 1989). Известная сталь обладает повышенной коррозионной стойкостью сварных соединений и высокими механическими свойствами. Однако применение этой стали для изготовления паяносварных конструкций связано с выделением карбидно-нитридной сетки по границам зерен в процессе замедленного охлаждения при пайке, что вызывает понижение вязкости таких соединений при низкой температуре. Задача данного изобретения - создание коррозионностойкой высокопрочной стали, способной надежно эксплуатироваться в паяносварных конструкциях, в том числе при низких температурах до -70oC. Для решения поставленной задачи предложена коррозионностойкая сталь, содержащая углерод, хром, никель, молибден, ниобий, азот, иттрий, кальций, лантан и железо, которая дополнительно содержит вольфрам, ванадий и цирконий, при следующем соотношении компонентов, маc.%:
Углерод - 0,03-0,08
Хром - 12,8-14,5
Никель - 5,2-6,5
Молибден - 0,7-1,2
Вольфрам - 0,7-1,2
Ванадий - 0,15-0,3
Ниобий - 0,08-0,3
Азот - 0,01-0,03
Иттрий - 0,01-0,1
Кальций - 0,001-0,01
Цирконий - 0,01-0,1
Лантан - 0,01-0,1
Железо - Остальное
Соотношение элементов в стали указано с учетом следующего ограничения содержания примесей в ней. Примеси в заявленной стали, мас.%:
Кремний - Не более 0,6
Марганец - Не более 0,6
Медь - Не более 0,3
Титан - Не более 0,2
Фосфор - Не более 0,1
Сера - Не более 0,1
Введение в сталь циркония позволяет создать защитную пленку на границах зерен, а значит и уменьшить диффузию углерода и азота. Введение в сталь вольфрама и ванадия, образующих стойкие карбиды и таким образом забирающих углерод из твердого раствора, обеспечивает резкое снижение интенсивности выделения карбидной сетки Me23C6 по границам зерен при охлаждении во время пайки. В стали также уменьшен верхний предел содержания хрома. Все это в комплексе позволяет снизить образование карбидонитридов хрома при замедленном охлаждении в процессе пайки. Технический результат - повышение ударной вязкости в паяносварных соединениях изделий, работающих при криогенных температурах (до -70oC). В лабораторных условиях в вакуумно-индукционной печи емкостью 150 кг были выплавлены стали. Химический состав исследованных сталей приведен в табл. 1. Плавки 4 и 5 имеют содержание легирующих элементов ниже нижнего и выше верхнего соответственно. Плавка 6 - прототип. Механические свойства предложенной и известной сталей после закалки с 1000oC и отпуска при 520oC приведены в табл. 2. Механические свойства исследованных сталей основного металла и паяного соединения приведены в табл. 3. Как видно из приведенных данных, предложенная сталь имеет высокие механические свойства по сравнению с прототипом (плавка N 6) и, в частности, высокую ударную вязкость образцов с усталостной трещиной (КСТ) паяных соединений при температуре -70oC, что позволяет создать надежные силовые конструкции. Плавки 4 и 5, имеющие легирующие элементы ниже нижнего и выше верхнего предела соответственно, имеют либо низкую прочность (плавка 4), либо низкую вязкость (плавка 5).
Класс C22C38/50 с титаном или цирконием