Сталь
Иллюстрации
Реферат
Союз Советскнк
Соцналнстнческнк
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 25 ° 07 ° 79 (21) 2802808/22-02 с присоелиненнем заявки лв(23) ПриорнтетС 22 С 38/54 государственный квинтет
СССР пв делам изобретения и открытий
Опубликовано 30.11.81. Бюллетень $444
Дата опубликования описания 30. 11. 81 (53) УДК669.14.. 018.52. 8-194 (088 ° 8) Ч е В МЛЙ и . -, е
С.Н. Примеров, В. Н. Зоц, В. Е. Гельман, А.
А.П.Федоренко, С.Н.Бобраков, В.А.Чеб и Б.А.Манжола (72) Авторы изобретения
Ч .Ы,. СХ1,"И.";.;;:.. э.
АН У краинскои нститут проблем литья (7! ) Заявитель (54) СТАЛЬ (ЭИ654Л) И .
Изобретение относится к металлургии, в частности к литейной стали, обеспечивающей гидроплотность изготовленных из нее отливок и обладающей высокими коррозионной стойкостью, литейными и механическими свойствами.
Известна сталь 15Х18Н12СЧТЛ
Недостатками стали, кроме низких механических свойств, являются относительно невысокие плотность, коррозионная стойкость и литейные свойства.
Наиболее близкой к предлагаемой явля1 ется сталь (21, содержащая, вес. 3:
Углерод 0,13-0,19
Кремний 3,8-4,5
Марганец 0,5-1, 0
Хром 17-19
Никель 11-13
Титан 0,3-0,7
Алюминий 0,01-0,08
Кальций 0,005-0,08
Магний 0,005-0,05
Редкоземельные металлы 0,005-0,1
Железо Остальное
Недостатками стали являются относительно невысокие коррозионные стойкость и прочность, что снижает качество изготовленных из нее отливок арматуры химического и нефтяного оборудования.
Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости и прочности при сохранении плотности, пластичности и литейных свойств.
Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, алюминий, кальций, магний, редкоземельные металлы и железо, дополнительно содержит иттрий и бор при следующем соотношении компонентов, вес.4:
Углерод 0,13-0,19
Кремний 3,8-4 5
Марганец 0510
Хром 17-19
885333
11-13
030,7
0,01-0,05
0,005-0,05
0,005-0,05
Содержание компонентов, 3
Сталь
Угле Крем Марга Хром Ни- Тирод ний нец кель тан
Алюми Каль Магний ций ний
РЗМ Иттрий
Бор
Известная
1 0,14 4,1 0,8 18 11 0,4 0,04 0,02 0,01 0,04
Предлагаемая
0,15 3,8 0,7
016 39 10
017 43 05
019 45 09
l9
18
17
12 0,5
13 0,6
11 0 7
12 0,3
0,01 0,03
0,03 0,04
0,02 0,005
0,03 0,05 0,02 0,005
0 02 0 06 0 01 0 007
0,05 0,005 0,01 0,0005
0,005 0,08 0,03 0,002
0,05 0,02
О 13 4,2 0,6 18 13 0,5 0,03 0,05 0,009 0,03 0,0050,003
Никель
Титан
Алюминий
Кальций
Магний
Редкоземельные металлы 0,005-0,08
Иттрий 0,005-0,03
Бор 0,0005-0,007
Железо Остальное 1о
Сталь в качестве редкоземельных металлов содержит церий, празеодим и гадолиний в равном соотношении.
Дополнительное введение в состав стали иттрия объясняется его способ- >s ностью повышать термодинамическую стабильность структуры в агрессивных .средах эа счет снижения общего содержания неметаллических включений и кислорода, повышения гомогенности структуры. Оптимальное содержание иттрия .в стали должно находиться в пределах
0,005-0,03 вес.3. Меньшее его содержание не обеспечивает снижения содержания включений и кислорода, и соответственно, повышения коррозионной стойкости, а большее, свыше верхнего предела, вызывает появление избыточного количества окислов и других включений на границах зерен, что резко снижает весь комплекс свойств стали.
Введение в состав стали бора связано с его способностью увеличивать прочность стали эа счет образования мелкодисперсных частиц нитридов бора, 35 благодаря которым зерно измельчается.
При нагреве до 900-1000 С нитриды бора почти полностью растворяются в твердом растворе, а при охлаждении вы40 деляются в виде дисперсных частиц.
Бор заметно улучшает прокаливаемость стали, Оптимальное содержание бора в стали определяется пределами 0,00050,007 вес.l. Меньшее его содержание не способствует благоприятным изменениям в структуре, а большее, свыше верхнего предела, приводит, в силу его высокой раскислительной способности, к избыточному количеству окислов, а также нитридов бора. Последние в этом случае скапливаются на границах зерен и снижают исследуемые свойства стали.
В качестве редкоземельных металлов (РЗМ) выбраны церий, празеодим и гадолиний в связи с тем, что они обладают наиболее высокой модифицирующей способностью среди элементов группы РЗМ.
Сталь приобретает мелкозернистую структуру, свободную от крупных включений, особенно сульфидов. Указанные элементы практически не уступают друг другу и их равное соотношение обеспечивает максимальный эффект, исходя из показателей коррозионной стойкости и пластичности.
Для определения оптимального состава предлагаемой стали исследованы ее плотность, корроэионная стойкость, механические свойства и жидкотекучесть в зависимости от различного содержания входящих в ее состав компонентов, Металл выплавляют в 150-килограммовой индуктивной печи иэ исходной шихты, включающей лом, литники, возврат и т.д.
Химические составы опытных сталей приведены в табл.1.
Т а б л и ц а 1
5 88533
В процессе фракционной разливки в
50-килограммовые разливочные ковши расплав обрабатывают добавками 0,10,53 комплексной лигатуры, содержащей алюминий, никель, кальций, магний, 5
РЗМ, иттрий и бор. (ПовышеМеханические свойства
t т Íó
« кгс/мм кгс м/см
ПлотСкорость коррозии, г/м ч
Сталь
Время до появления
МКК, ч иост ь г/см ние жидкотекучести, 1
6, о (f4 кгс/мм
30,3 46,5 8,7
34 50 9,5
32 49 9 3
32 48 9,2
34 50 9 4
33 47 8,9
69
1 8, 016 0,0442
40
6 8,016 0,0436
38 толщины стенок, что даст экономию дефицитной дорогостоящей стали.
Формула изобретения
1. Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, алюминий, кальций, магний, редкоземельные металлы и железо, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью
4О повышения коррозионной стойкости и прочности при сохранении плотности, пластичности и литейных свойств, она дополнительно содержит иттрий и бор при следующем соотношении компонентов, вес.4:
Углерод 0,13-0,19
Кремний 3,8-4,5
Марганец 0 5 1,0
Хром 17-19
Никель 11-13
Титан 0,3-0 «7
Алюми ний 0,01 "0,05
Кальций 0,005-0,05
Магний 0,005-0,05
Редкоземельные металлы
0,005-0,08
0,005-0,03
0,0005-0,007
Остальное
Иттрий
6ор
Железо
2 8,027 0,0433 Не обнаружена 75
3 8,022 0,0434 То же 73
4 8,016 0,0436 71
5 8, 017 0,0435 70
Иэ приведенных в табл. 2 результатов следует, что скорость коррозии предлагаемой стали ниже скорости коррозии известной. Кроме того, если в известной стали в ходе испытаний время до появления МКК 24 ч, то в предлагаемой межкристаллитная коррозия не обнаружена. Прочность предлагаемой стали превышает прочность известной на 5-10 .
По пластичности, плотности и жидкотекучести предлагаемая сталь не уступает известной, а в некоторых случаях несколько превышает ее по этим показателям.
Повышенный удельный уровень коррозионной стойкости и всего комплекса свойств предлагаемой стали позволяет рекомендовать ее дпя широкого промышленного применения вместо изве тной для изготовления литых деталей арматуры, работающих в азотной кислоте и в других менее агрессивных средах.
При этом экономический эффект от внедрения предлагаемой стали ожидается за счет повышения качества отливок, увеличения их срока службы, что связано в основном с повышением коррозионной стойкости и снижением
3 6
Для исследований опытными составами стали заливают формы с образцами, изготовленные по выплавляемым моделям, Результаты испытаний приведены в табл. 2.
Таблица 2
885333
Составитель Л. Суязова
Техред 3. Фанта Корректор С. Ыекмар
Редактор В. 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
2. Сталь по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве редкоземельных металлов содержит церий, празеодим и гадолиний в равном соотношении.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Сталь ЭИ654Л. ОСТ 26-07-402-72.
2. Авторское свидетельство СССР
N 661038, кл. С 22 С 38/50, 1978.