Жаропрочная сталь

Жаропрочная сталь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочной стали, и может быть использовано для изготовления выпускных клапанов, работающих в автомобильных и тракторных дизелях при температурах до 800°С в среде продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива с содержанием серы до 2%. Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости и длительной прочности при воздействии продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива. Сталь дополнительно содержит редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,45-0,65; хром 18,0-22,0; марганец 9,0- 12,0; кремний 0,1-1,0; молибден 0,5-1,5; ниобий 0,5-2,0; азот 0,3-0,6; цирконий 0,01-0,3; редкоземельные металлы 0,01- 0,1 - железо остальное. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ 4 „„1733498 А1 (я)5 С 22 С 38/38

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ быть использовано для изготовления выпускных клапанов, работающих в автомобильных и тракторных дизелях при температурах до 800 С в среде продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива с содержанием серы до 2% . Цель изобретения— повышение коррозионной стойкости и длительной прочности при воздействии продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива. Стал ь дополн ител ьно содержит редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас. (,: углерод

0,45 — 0,65; хром 18,0 — 22,0; марганец 9,012,0; кремний 0,1 — 1,0; молибден 0,5-1,5; ниобий 0,5 — 2,0; азот 0,3-0,6; цирконий

0,01 — 0,3; редкоземельные металлы 0,01—

0,1 ° железо остальное. 2 табл. онных температурах для выпускных клапанов.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является жаропрочная сталь, имеющая следующий химический состав, мас,%: (21) 4806754/02 (22) 28.03.90 (46) 15.05.92. Бюл. № 18 (71) Научно-производственное объединение по тракторостроению "ХАТИ" (72) Ю.Н. Кармалин, В.Н. Благодаров, Е.В.

Доронина, B.B. Михеева, К.А. Вернер, Г.И.

Писанов, В П. Степанов, И.Н. Мелькумов, Н.Н. Козлова, Е.Н. Фуфаева, Б.M. Ганзюк и

P.Ä, Шулюпова (53) 669,14,018.85-194 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1650762, кл. С 22 С 38/58, 22.11.89. (54) ЖАРОПРОЧНАЯ СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочной стали, и может

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству жаропрочных сталей, используемых для изготовления выпускных клапанов, работающих в автомобильных и тракторных дизелях при температурах до 800 С в среде продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива с содержанием серы до 2%, Известны стали, предназначенные для эксплуатации под нагрузкой при повышенной температуре в среде продуктов сгорания жидкого, твердого и газообразного топлива, в том числе сталь 55Х20Г9АН4, сталь X50CrMnNV 219, сталь EV8, сталь BS

970352 S 54.

Указанные материалы обладают пониженной коррозионной стойкостью, неудовлетворительными механическими свойствами при комнатной и эксплуатациУглерод

Хром

Марганец

Никель

Азот

Молибден

Ниобий

Ванадий

Цирконий

Железо при условии выполнения

0,50 — 0,60

20,0 — 24,0

8,0 — 11,0

1,0 — 3,0

0,30 — 0,60

0.5 — 1,5

0,5 — 1,5

0,5 — 1,5

0,05-0,20

Остальное соотношений

1733498 молибден + ванадий + ниобий хром

= 0,10 — 0,20; углерод+ азот = 0,9-1,1.

Кремний может присутствовать в составе в качестве примеси до 0,8 . Однако эта сталь имеет недостаточную длительную о прочность при температурах до 800 С и пониженную коррозионную стойкость в продуктах сгорания низкосортового дизельного топлива с содержанием серы до

20/О.

Цель изобретения — с повышением коррозионной стойкости и длительной прочности при воздействии на сталь продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива с содержанием серы до 2 .

Поставленная цель достигается тем, что жаропрочная сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, молибден, ниобий, азот, цирконий и железо, дополнительно содержит Р3М при рациональном выборе соотношения других легирующих элементов.

Повышение коррозионной стойкости достигается благодаря образованию тугоплавких соединений РЗМ, образующих барьер на границе слоя продуктов коррозии и затрудняющих протекание диффузионных процессов. При этом происходит очистка границ зерен от легкоплавких соединений типа NazMo04, снижается уровень межкристаллитного разрушения, что, в свою очередь, повышает длительную прочность, Рациональный выбор соотношения легирующих элементов связан с отсутствием в предлагаемой стали никеля и ванадия, играющих ведущую роль в активизации коррозионных процессов в условиях эксплуатации в связи с образованием соединений и эвтектик на базе сульфидов никеля NiS и ЮзЯ, а также пятиокиси ванадия

V20g. Отсутствие в составе предлагаемой стали никеля и ванадия удешевляет металл, упрощает технологию его получения и значительно снижает в сравнении с известной сталью как вероятность образования легкоплавких соединений, так и скорость коррозии.

Пример. Сталь предлагаемого состава выплавляли в индукционной печи емкостью 40 кг.

Заливку производили в металлические изложнецы, слитки проковывали на заготов35 Формула изобретения

Жаропрочная сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, молибден, ниобий, азот, цирконий и железо, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения

40 коррозионной стойкости и длительной прочности при воздействии продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива, она дополнительно содержит редкоземельные металлы при следующем соотношении

45 компонентов, мас. :

Углерод 0,45 — 0,65

Хром 18,0-22,0

Марганец 9,0 — 12,0

Кремний 0,1 — 1,0

Молибден 0,5 — 1,5

Ниобий 0,5 — 2,0

Азот 0.3-0,6

Цирконий 0,01 — 0,3

Редкоземельные

55 металлы 0,01 — 0,1

Железо Остальное

50 ки, а затем в прутки 16 мм для изготовления образцов.

B табл.1 приведеныы составы плавок предлагаемой стали (1 — 3) с различным со5 держанием легирующих элементов предлагаемых в пределах, предлагаемой стали с запредельным содержанием компонентов (4 и 5), а также известной стали.

В табл,2 приведены результаты испыта10 ний образцов из сталей составов 1 — 6 в синтетических средах, имитирующих осадок продуктов сгорания низкосортного дизельного топлива. Термическую обработку образцов проводили по режиму: нагрев до

15 1180 + 10 С, 30 мин. вода с последующим старением 740+ 10 С, 12 ч, воздух.

Длительную прочность определяли на образцах по ГОСТ 10145 — 81. На образцы через каждые 100 ч наносили синтетическую

20 смолу состава, Д: СаО 5; V205 25; Ре20з 10; йаг$04; MgO 1,0; Сг20з 5.

Определение коррозионной стойкости проводили на образцах диаметром 5 мм, длиной 25 мм тигельным способом в среде

25 90 VzOs и 10 NazS04, термоциклирование — с выдержкой 45 мин при 800 С, Результаты подсчитывали как среднее из 3 циклов для 10 образцов каждой плавки.

Жаропрочная сталь предлагаемого со30 става обеспечивает повышение ресурса выпускаемых клапанов автомобильных и тракторных дизельных двигателей до 12—

14 тыс ч.

1733498.1

Ю. °

И о л

Ю о

СО

bo о

Ig

Е л

Э

z

Щ

И

1!о

Э

1-С о

СЭ сз

CV

CD л

O о 1 о!.ГЪ л

I

Iо

LA >!!

l2

>

Ig с

1:С

Ю

>

1 1

I 1

I 1

I 1

1 1

1 1 ! о

1 !>! 1

I Q! I ! с

I CIj I

I 1

1 1

1I 1

I 1 1

1 Щ 1

1Г> 1 ! Щ S

I C2 C3: 1

1 1

1.0 I ! с

1 Itl 1

1 Ы 1

1 S 1

1 — 1

Л .1 1

1 1

I I

1Г) I

IQ

1 1

1 I

1 1

1 1 I ! о

IY)S 1

I CL S I

tS Z

1=:Г

1 —

1 1

11-, 1 ! о

1 !>! i

t Ct.

1 1

I I

I )S 1

1 S 1! о

I S 1

1 I

1 1

1 1 1

I ID 1

I S 1 с*

tg it1

Ct. I

I I

I 1 1 ! Х

l I1) >S I

ICL S

t M

1 I

l 1

I I 1

l lg

1 1

1а =Г

1 It! Э

Ic Х

1 1

1 1

1 1

1 g I ! о

I O. ! х

1 1

1 1

1 (1! с г о

1 0 > CL I !

Э о

Cl

0I ш %

I- l 1

L! О: о!—

1 I ! 1! 1 I 1 I

LA — LA О оооч л л л

ООООО

>.Г\

- а о «мо

О ОООО

LA а м о.ч э л л л л

O OOOO

uenOa СЧ л л л л о счосч

>ло !лм л л о о ч

Л О О л о о оо а

O ««лО

-О СЧ -1Ч

01 - СОOOOOO л иго ч! -! (4 N (4 бГ\ LA

- 3 >.> > О - 3 л оооо сч м I

1

1 . 1

I

1 .1

1

1

1

1 !

1

1

1

1

1

1

1

1

1 .1

I

I

I

I !

l

I

1

1

1

1

1

l

1

1

I

1

1

1

I

1 (1

1

1

I

1

1

I ! !

1 1

1

I

1 !

I I

1733498

Таблица 2

15

25

35

Составитель B,Брострем

Техред М.Моргентал Корректор З.Лончакова

Редактор А.Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1641 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5