Жаростойкая сталь

Жаростойкая сталь

Реферат

Изобретение относится к изысканию новых жаростойких сталей, работающих в условиях стационарного температурно-силового воздействия, может применяться в качестве материала насадки горелок, форсунок, а также конструкций, подверженных облучению, в том числе оболочек урановых стержней, корпусов и трубопроводов реакторов, корпусов синхрофазотронов.

Известна жаростойкая сталь состава, вес.%: углерод 0,2-0,35; хром 20-22; кремний 0,8-1,5; марганец до 0,8; церий и редкоземельные элементы 0,8; железо - остальное (А.С. СССР 177624, кл. С22С 38/18, 1966).

Однако такая сталь имеет недостаточно высокие механические свойства при комнатной и повышенной температурах, а также недостаточно высокие литейные свойства и сопротивление межкристаллитной коррозии.

Наиболее близкой к предлагаемой является жаростойкая сталь (А.С. СССР 894013, кл. С22С 38/50, 1981) следующего химического состава, вес.%:

Углерод	0,2-0,5
Хром	24-30
Кремний	0,3-2,6
Марганец	0,3-1,0
Титан	0,1-1,5
Алюминий	1,5-2,7
Никель	1,5-6,0
Редкоземельные металлы лантан, церий, иттрий	0,05-0,3
Железо	Остальное

Однако известная сталь имеет недостаточно высокие литейные и механические свойства.

Задача изобретения - повышение механических, литейных свойств и радиационной стойкости стали.

Указанный технический результат достигается тем, что сталь, содержащая углерод, хром, кремний, марганец, титан, алюминий, никель, железо, дополнительно содержит редкоземельный металл гадолиний при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод	0,2-0,5
Хром	24-28
Кремний	0,3-2,6
Марганец	0,3-1,2
Титан	0,1-15
Алюминий	1,5-2,7
Никель	1,5-5,5
Гадолиний	0,1-0,2
Железо	Остальное

Предлагаемое изменение состава стали по сравнению с прототипом осуществляется с целью микролегирования и модифицирования металла за счет введения гадолиния, влияние которого основано на химической активности к кислороду, азоту и водороду, сере и другим вредным примесям в стали.

Являясь мощным раскислителем, дегазатором и десульфатором, гадолиний повышает плотность стали и понижает содержание серы. Упрочняются границы зерен, увеличивается пластичность и ударная вязкость. Увеличивается сопротивление межкристаллитной коррозии. В жидкой фазе идет рафинирование расплава.

Сталь выплавляли в индукционной печи с использованием тигля с хромомагнезитовой футеровкой методом переплава. Алюминий вводили в тигель печи перед разливкой. Редкоземельный металл гадолиний вводили в ковш.

Химический состав и результаты сравнения литейных и механических свойств предлагаемой и известной сталей приведены в табл.1 и 2.

Таблица 1
Химический состав предлагаемой и известной сталей, вес.%
Сталь	С	Cr	Si	Mn	Ti	Al	Ni	Gd	РЗМ	Fe
Предлагаемая
1	0,21	23	0,32	0,31	0,1	1,4	1,51	0,05	-	Остальное
2	0,34	28	1,15	0,75	0,7	2,2	3,5	0,1	-	Остальное
3	0,49	31	2,1	1,2	1,4	2,6	6,2	0,2	-	Остальное
Известная	0,35	27	1,15	0,7	0,8	2,1	3,7		0,15	Остальное

Таблица 2
Литейные и механические свойства предлагаемой и известной сталей
Сталь	Литейные свойства	Механические свойства	Окалино-стойкость (потеря веса г/м2 за 1 ч при 1000°С)
Жидко-текучесть, мм	Линейная усадка, %	Трещино-устойчивость (площадь трещин, мм2)	Предел прочности, кг/мм2 при	Ударная вязкость, кгс/см2
20°С	900°С
Предлагаемая
1	610	2,0	1,9	60,2	13,7	2,1	0,65
2	650	2,1	1,5	62	12,2	2,5	0,6
3	690	2,14	1,2	63,2	11.9	2,8	0,5
Известная	620	2,15	2,0	59,7	10,7	1,75	0,84

Введение в сталь гадолиния, кроме улучшения литейных и механических свойств, повышает радиационную стойкость конструкций, подверженных облучению (оболочек урановых стержней, корпуса и трубопроводы реакторов, корпуса синхрофазотронов).

Гадолиний является наиболее эффективным элементом, который поглощает тепловые нейтроны за счет большего сечения захвата тепловых нейтронов (свыше 6000 барн), чем другие элементы ряда РЗМ.

Жаростойкая сталь, содержащая углерод, хром, кремний, марганец, титан, алюминий, никель, редкоземельный металл и железо, отличающаяся тем, что она содержит гадолиний при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод	0,2-0,5
Хром	24-28
Кремний	0,3-2,6
Марганец	0,3-1,2
Титан	0,1-1,5
Алюминий	1,5-2,7
Никель	1,5-5,5
Гадолиний	0,1-0,2
Железо	Остальное