Жаростойкая сталь

Жаростойкая сталь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Соеоз Советских

Социалистических

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 1001,80 (21) 2868342/22-02 (53)М. Кл.

Ф ,г с присоединением заявки М— (23) Приоритет

С 22 С 38/28

Государственный комнтет

СССР но дмам нзобретеннй н открытка

РЗ) УДК 669.14.018. .52.85-194(088.8) Опубликовано 07.108l. Бюллетень ЙЯ 37

Дата опубликования описания 071081

В.A. Лютый, В. Я. Жук,. A.Â. Аленкевич, Е.A. Платонов

A.Е. Кузьменко, Г.П. Барков, A.Â. Шев

А.А. Эбель и Г.Е. Федоров (72) Авторы изобретения о, )

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социфтистн;ееской революции (11) Заявитель (54) ЖАРОСТОЙКАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к жаростойким сталям, работающим в энергетических агрегатах в условиях окисления при высоких температурах, а также наличия сернистых газов.

Известна жаростойкая сталь, содержащая, вес.%:

Углерод (О 1

Кремний 1 3-1,5

Марганец Ок 3-О б

Хром 1, 7-2

Алюминий 7,8

Железо Остальноен. 15

Эта сталь имеет неудовлетворительные технологические свойства и окалиностойкость, в особенности при эксплуатации их в средах с высокой температурой и наличием сернистых20 газов.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемой стали является жаростой- 25 кая сталь, содержащая, вес.%:

Углерод 0 2-0,35

Хром 20,0-22,0

Кремний 0,8-1,5

Марганец Не более 0,8 30 церий и лантакиды О, 8-1

Железо Остальное (2) .

Технологические свойства (литейную жидкотекучесть, трещиноустойчивость, свариваемость) и окалиностойкость этой цгали неудовлетворительные, что сдерживает использование этой стали в качестве жаростойкой.

Учитывая пониженную жидкотекучесть стали, тонкостенные участки отливок, а также малогабаритные отливки методом литья получить не представляется возможным.

Целью изобретения является повышение технологических свойств и окалиностойкости.

Для достижения указанной цели, описываемая сталь, содержащая углерод, хром, кремний, марганец, редкоземельные металлы и железо дополнительно содержит молибден, титан и алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 0,2-0,6

Кремний Ог3-2к5

Молибден 0,01-1iO

Алюминий 0,8-1,5

Хром 2010 27юО

Марганец 0i 3-1,0

870479

99 Химический состав, вес.%

Сталь дено вес.% расчеС Cr Si Nn No Ti М . Р

Известная 1 0,3 21,3 0,9 0,71 — — — 0,06 0,08 0,8

Описываемая

2 0,2 20 0 0 3 0,3 0,91 0 05 0,8 0,07 0,07 0 05

3 0,41 24 1 1,23 0,61 0,49 0,15 1,31 0,05 0,05 0,15

4 0,6 27,0 2,5 1,0 1,0 Ор29 1,5 0,05 0,05

0,25

Титан 0,05-0,29

Редкоземельные металлы 0,05-0,25

М(елезо Остальное

Экспериментально установлено, что оптимальными пределами углерода является 0,2-0,6 вес.%. При содержании

5 углерода менее 0,2 вес.% в стали резко ухудшается ее жидкотекучесть, в связи с чем такую сталь обычно отливают в слитки, а затем подвергают го- 1О рячей пластической деформации. Однако это удорожает стоимость стали.

При содержании углерода более 0,6 вес. значительно улучшаются литейные свойства, однако резко снижается окалиностойкость. 15

Пределы содержания хрома 20,00-27,0 вес.% обеспечивают устойчизость против окисления при высоких температурах. При содержании хрома

20,0 вес.% резко .снижается скалино- Щ стойкость стали, а при содержании этого элемента 27,0 вес.% окалиностойкость резко повышается, однако ухудшаются технологические свойства.

Введение кремния в сталь (особен,но более 1 вес.%) обеспечивает повышение окалиностойкости стали. Менее

0,3 вес.% кремния в стали при выплавке "в печах с использованием широ- щ ко применяемых шихтовых материалов получить затруднительно. Содержание кремния 2,5 вес.% резко ухудшает механические свойства стали, хотя окалиностойкость увеличивается.

Аналогично кремнию получение мар" ганца 0,3 вес.% также затруднительно.

Наиболее вероятным содержанием марганца по верхнему пределу при выплавке в печах с использованием обычных шихтовых материалов является содержание его не более 1 вес.%.

Этот элемент в больших количествах

Стали выплавляли в индукционной 60 печи с использованием тигля емкостью

60 кг с хромомагнезитовой футеровкой методом переплава.

Алюминий вводили в тигель перед выпуском стали, редкоземельные метал-. 65 нежелателен из-за отрицательного влияния на окалиностойкость.

Молибден в указанных пределах оказывает положительное влияние на механические свойства и окалиностойкость стали. При его содержании

0,01 вес.% это влияние не проявляется, а введение 1,0 вес.% не экономично в связи с дороговизной ферромолибдена.

Введение титана в заявляемых пределах обеспечивает связывание имеющегося в стали углерода, пластич- ность и окалиностойкость при этом повышается ° Титан в количестве

0,06 вес.% оказывает уже заметное влияние на упомянутые свойства. Содержание титана более 0,29 вес.% не экономично, хотя он и увеличивает жаропрочность стали и измельчает ее зерно.

Аналогично кремнию алюминий резко повышает окалиностойкость хромистой стали с содержанием 20 вес.% хрома и более. При содержании в стали

0,8 вес.% алюминия и более эти стали имеют удовлетворительную окалиностойкость, однако при повышении содержания алюминия более 1,5 вес,% резко снижается жидкотекучесть стали. . Значительное улучшение окалиностойкости, литейных и мехМ ических свойств обеспечивают редкоземельные металлы. Наиболее удовлетворительными пределами являются 0,05-0,25 вес.% (по расчету). При этом введение редкоземельных металлов и менее

0,05 вес.% мало чувствительно, а более 0,25 вес.% неэкономично и оказывает отрицательное влияние на окалиностойкость и литейные свойства.

При выплавке сталей применяли одни и те же шихтовые материалы, выплавку,,заливку и испытания проводили по одной технологии .(см. табл. 1)..

Таблиц а 1 лы вводили в ковш. Температура заливки стали составляла 1580+10oС.

Результаты определения технологических и механических свойств, а также окалиностойкости приведены в табл. 2.

870479

Таблица 2

Линейные свойства

Свариваемость (испыт ание образцов на разрыв) Ударная вязкость кгм/см

Предел прочности кг/мм

Окалиностойкость (потери веса г/м 2, при 1000 C) Жидкотекучесть, мм

Линейная усадка, В

Трещиноустойчивость площадь трещин), смг

1 500 1 94

29,5

2 34

0,25

0,73

Разрыв по границе сварной шовсталь разрыв по основному металлу

0,63

2 590 1,81

0,44

3 640 1 83

4 600 1 85

0,74

44,5

1 05

0,13

0,71

45,9

1,05

0,03

0,05-0,25

Остальное

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

40 Р 158297, кл. С 22 С 38/18, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

9 177624, кл. С 22 С 38/18 1966

Составитель Л. Суяэова

Редактор Т. Морозова Техред A.Ñàâêà Корректор.Г. Решетняк

Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8680/54

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 Ь

Таким образом, технологические свойства; жидкотекучесть, линейная усадка, трещиноустойчивость и свариваемость, механические свойства; предел прочности, ударная вязкость, и окалиностойкость описываемого состава стали (табл. 2, 2-4) выше по сравнению с известной сталью.

Жаростойкая сталь, содержащая углерод, хром, .кремний, марганец, редкоземельные металлы.и железо, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения технологических свойств и окалиностойкости, она дополнительно содержит молибден, титан и алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Углерод 0,2-0,6

Хром 20,0-27,0

Кремний 0,3-2,5

Марганец 0,3-ltO

Молибден 0t Ol-1 i 0

Титан 0,05-0,29

Алюминий 0,8-1,5

Редкоземельные металлы

Железо