Сталь
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Соцмапмстмчесимх республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Закалено 25. 10. 79(21) 2832514/22 с присоелинением заявки РЙ (23) Приоритет
Опубликовано 30 ° 11 ° 81. Бюллетень № 44
Дата опубликования описания 30 ° 11 ° 81 (51 ) М. Кл.
С 22 С 38/50
РВуАвретеелкъй квинтет
СССР ао делам изаеретенкй и еткрыткй (53 ) Jl K 669. 1 5-194(088.8) A.Ô.йеггерев, Г.Г. Карев, 8. В. Гооовненко, В.t г
Е. Г. Валов, Н. Б. Лепилов и Т. В.Тишина 3КД() @. ! sf (72) Авторы изобретения г
f (I";, " к (7! ) Заявитель (54) СТАЛЬ
Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию сталей для элементов сварнолитых и литых конструкций рабочих колес гидротурбин, работающих в условиях кавитационного разрушения.
Для обеспечения высокой эксплуатационной стойкости стали для гидротурбин должны обладать высокой прочностью в сочетании с достаточной плас о тичностью, а также высокой кавитационной стойкостью.
Известна сталь (11, используемая для изготовления гидротурбин, следующего химического состава, вес.3:
У глерод Не более 0,1 !
Кремний 0,17-0, 4
Марганец 0,2-0,6
Хром 11р5 13
Ни кель 1-1,5 -2О
Медь 0,8-1,1 железо Остальное
Недостатком стали является присутствие в ней структурно-свободного феррита, особенно в толстых сечениях, что приводит к значительному снижению работы развития трещины и увеличению хрупкости стали.
Наиболее близкой к предлагаемой является сталь t:23 следующего химического состава, вес. 3:
Углерод 0,01-0,4
Кремний 0,05-2
Марганец 0,05-8
Хром 8-20
Никель 1-13
Медь До 4
Азот До 0,6
Алюми ни и До 4
Молибден До 4
Ванадий До 4
Железо Остальное
Недостатком известной стали является низкая кавитационная стойкость.
Цель изобретения - повышение кавитационной стойкости.Поставленная цель достигается тем, что стальt содержащая углерод, 3 88 кремний, мар ганец, хром, ни кель, медь, азот, алюминий и железо дополнительно содержит титан и кальций при следующем соотношении компонентов,вес.l:
У глерод 0,05-0,10
Кремний 0,01-0,4
Марганец 0,4-1,2
Хром 11,5 13,5
Никель 1,45-2,25
Медь 0,8-1,30
Азот 0,005-0,025
Алюминий 0,005-0,025
Титан 0,025-0,04
Кальций 0,002-0,02
Железо
Введение титана в количестве 0,0250,04 вес.3 способствует измельчению зерна аустенита высокодисперсными частицами карбидов и карбонитридов титана, а также тормозит рост зерна при нагревании. Титан связывает часть азота в относительно компактные и устойчивые нитриды, что резко снижает возможность образования и выделения на поверхностях аустенитных зерен нитридов алюминия развитой формы, Увеличение содержания титана выше указанного предела оказывает отрицательное воздействие, вызывая развитие межзеренного разрушения литой стали, что связано с обогащением бывших границ аустенитных зерен карбидами титана.
Дополнительное содержание кальция (0,002-0,02 вес.3) способствует измельчению вторичных фаз и их равномер35 ному распределению, повышению пластичности и плотности металла.
5331 4
Сталь. выплавляется в злектродуговой печи с основным тиглем.
Химический состав и кавитационная стойкость предлагаемой и известной сталей приведена в таблице.
Кавитационные исследования проводятся на магнитострикционной установке с амплитудой колебания 70 мкм
1î с частотой вибратора 8100 Гц. Продолжительностьь испытаний составляет 3 ч, взвешивание осуществляют через каждый час.
70,5-64,0
Ка вит ацион н ая стой кость
Содержание химических элементов, вес.Ф (потеря веса) мг, за время испытания, ч
Н Al Ti
Ип Сг И1
Предлагаемая сталь
0,05 0,01 0,4 11,5 1,45 0,8 0,005 0,005 0,025 0,002 - - 10,7 30,2 50,6
0,08 0,2 0,8 12,5 1,85 1,05 0,018 0,015 0,03 0,012 - - . 10 29,2 50
0 1 0 4 1 2 13 5 2 25 1 3 0 025 0 025 0 04 0 02 - - 9 8 28 1 48 2
Из ве стная
3 0,! " - 2,951,5 12,5 31.2 55
0,37 1,02 16,5 4,4
2,7
0,09
Формула изобретения ч а ю щ а я с я тем, что, с целью
55 повышения кавитационной стойкости,она дополнительно содержит титан и кальций при следующем соотношении компонентов, вес.5;:
Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, азот, алюминий и железо, о т л и
После термической обработки (отпуск при 650-870 C в течение 6 ч, нормализация от 950 C с выдержкой 4 ч отпуск при 650-670 С в течение 8 ч) сталь имеет следующий комплекс механических свойств:
Предел прочности, кгс/мм 84-77,5
Предел текучести, кгс/мм
Относительное удлинение, 3 16-14,5
Относительное сужение, 3 55-52
Ударная вязкость, кгс м/см2 14-10
Сварку деталей из предлагаемой стали можно осуществлять без подогрева.
Экономический зффект от использования стали для изготовления конструкций рабочих колес гидротурбин за счет повышения кавитационной стойкости составит 384562 р.
885331
Составитель П.Лапин
Техред З.Фанта Корректор С. Шекмар
Редактор B. Петраш
Заказ 10454/37 Тираж 684 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.. 4/5
Филиал ППП "Патент", г ° Ужгород, ул. Проектная, 4
Углерод
Кремний
Марганец
Хром
Никель
Медь
Азот
Алюминий
Титан
0,05 0,1
0,01-0,4
0,4-1,2
11,5-13,5
1,45-2,25
0,8-1,3
0,005-0,025
0,005-0,025
0,025-0,04
Кальций 0,002-0,02
Железо Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Отливки из высоколегированной стали со специальными свойствами.
ГОСТ 2176-77.
2. Патент Англии и 936872, кл. С 7 А, опублик. 1961.