Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ СТАЛЬ - Патент РФ 2119548
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ СТАЛЬ
КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ СТАЛЬ

КОРРОЗИОННО-СТОЙКАЯ СТАЛЬ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к металлургии сталей, в частности, используемых в судостроении и гидротурбостроении, например при производстве гребных винтов и лопаток гидротурбин, работающих в коррозионной среде (морской и пресной воде) под воздействием значительных статических и циклических нагрузок. Техническим результатом изобретения является создание стали, обладающей улучшенной технологичностью при литье (жидкотекучесть и трещиноустойчивость), более высокими прочностными характеристиками и сопротивляемостью коррозионной усталости. Коррозионно-стойкая сталь содержит в следующем соотношении компоненты в % по массе: углерод 0,03 - 0,06, кремний 0,04 - 0,4, марганец 0,6 - 0,9, хром 14,0 - 15,5, никель 4,0 - 4,4, медь 1,0 - 1,5, молибден 0,11 - 0,28, цирконий 0,01 - 0,1, железо - остальное. Указанная сталь после специальной термической обработки имеет следующий уровень механических свойств (не менее): предел текучести 620 МПа; предел прочности 780 МПа; относительное удлинение 18%. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2119548
Класс(ы) патента: C22C38/50
Номер заявки: 97120363/02
Дата подачи заявки: 17.12.1997
Дата публикации: 27.09.1998
Заявитель(и): Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей"; Акционерное общество открытого типа "Ленинградский металлический завод"; Акционерное общество открытого типа "Ижорские заводы"
Автор(ы): Горынин И.В.; Чащинов В.А.; Лемус Н.Д.; Камышина К.П.; Цыганко Л.К.; Гольдфарб А.И.; Сотников А.А.; Шмарин И.С.; Чижик Т.А.; Сергеев Е.Д.; Ривкин С.И.; Грибанов Н.Н.
Патентообладатель(и): Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей"; Акционерное общество открытого типа "Ленинградский металлический завод"; Акционерное общество открытого типа "Ижорские заводы"
Описание изобретения: Изобретение относится к металлургии литых высокопрочных коррозионно-стойких сталей, в частности, используемых в судостроении, гидротурбостроении и других отраслях промышленности, конкретно, при производстве лопастей гребных винтов и лопаток гидротурбин, работающих в коррозионной среде под воздействием значительных статических и циклических нагрузок.
В настоящее время для изготовления этих деталей используются стали мартенситного класса марок 08Х14НДЛ (а. с. N 994576) и 06Х12НЗДЛ (а.с. N 250461). Эти стали, как правило, обладают высоким уровнем механических свойств и коррозионной стойкостью.
Однако они чувствительны к концентраторам напряжений, что обуславливает их низкую сопротивляемость коррозионной усталости и недостаточно технологичны при литье тонкостенных деталей сложной конфигурации и больших габаритов, в результате чего заготовки поражаются различными литейными дефектами типа неслитин, трещин и окисных плен, что является зачастую причиной преждевременного разрушения литых деталей в процессе эксплуатации.
Наиболее близкой по составу ингредиентов и технической сущности к заявляемой стали является сталь марки 08Х15Н4ДМЛ по авторскому свидетельству N 665018, принятая за прототип и содержащая, мас.%:
Углерод - 0,05 - 0,1
Кремний - 0,01 - 0,4
Марганец - 1,0 - 1,5
Хром - 14,0 - 16,0
Никель - 3,5 - 3,9
Медь - 1,0 - 1,5
Молибден - 0,3 - 0,45
Кальций - 0,01 - 0,1
Иттрий - 0,01 - 0,1
Железо - Остальное
Сталь-прототип обладает достаточно высокими механическими свойствами: σ02 ≥ 600 МПа, σв ≥ 750 МПа, δ5 ≥ 17%, Ψ ≥ 45%, KV-10 ≥ 40 Дж.
Уровень коррозионной усталости на образцах с острым надрезом (коэффициент концентрации ≈ 5) составляет 90 МПа на базе 100·106 циклов в синтетической морской воде.
Сталь-прототип значительно менее чувствительна к концентраторам напряжений, что обеспечивает более высокий уровень коррозионной усталости и более технологична при литье по сравнению с первыми аналогами.
Однако эта сталь имеет следующие недостатки:
- при содержании хрома и молибдена на верхнем пределе легирования в сочетании с имеющимся в этой стали иттрием и кальцием сталь обладает недостаточной жидкотекучестью, наблюдается также явление затягивания стаканчика в разливочном ковше, в связи с чем не обеспечивается заполнение жидким металлом полостей форм деталей сложной конфигурации;
- при содержании углерода и марганца на верхнем пределе легирования сталь обладает пониженной трещиноустойчивостью в процессе изготовления отливок, что приводит к образованию горячих и холодных трещин, которые являются концентраторами напряжений, вызывающих разрушение деталей при эксплуатации;
- содержание в стали хрома и углерода на верхнем пределе состава приводит к заметному снижению ударной вязкости стали.
Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является создание высокопрочной коррозионностойкой стали, обладающей более высокой технологичностью при литье (трещиноустойчивостью и жидкотекучестью), более высокой сопротивляемостью коррозионной усталости и более высоким уровнем механических свойств.
Поставленная задача достигается тем, что в сталь, содержащую углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, медь, железо, дополнительно вводят цирконий при следующем содержании компонентов, мас.%:
Углерод - 0,03 - 0,06
Кремний - 0,04 - 0,4
Марганец - 0,6 - 0,9
Хром - 14,0 - 15,5
Никель - 4,0 - 4,4
Медь - 1,0 - 1,5
Молибден - 0,11 - 0,28
Цирконий - 0,01 - 0,1
Предлагаемая сталь исследовалась на металле лабораторных и промышленных плавок, проведенных в ЦНИИКМ "Прометей" по следующим характеристикам:
- литейные свойства (жидкотекучесть и трещиноустойчивость) исследовались на 15 лабораторных и 3 промышленных плавках;
- механические свойства проверены на 12 опытных и 3 промышленных плавках;
- коррозионная усталость исследована на 5 лабораторных и 3 промышленных плавках.
Для сравнения исследовались литейные характеристики, механические свойства, коррозионная усталость известной стали-прототипа.
В таблице приведены результаты испытаний предлагаемой стали с содержанием легирующих элементов на верхнем и нижнем пределах легирования, а также среднемарочного состава.
По сравнению с известной сталью (а.с. N 665018) предлагаемая сталь обладает следующими преимуществами:
1. Более высокой сопротивляемостью образованию горячих трещин в отливках вследствие меньшего содержания хрома (14,0 - 15,5%), марганца (0,6 - 0,9%) и углерода (до 0,06%) и введения в состав стали циркония (0,01 - 0,1%), обеспечивающего измельчение первичного зерна при затвердевании металла и очищающего границы первичных зерен. Повышение содержания циркония выше 0,1% приводит к снижению ударной вязкости стали, что связано с образованием нитридов циркония, которые становятся источником трещин расслоения.
2. Более высокой жидкотекучестью и меньшей склонностью к образованию плен, что позволяет изготавливать как крупные, так и тонкостенные отливки с меньшим количеством дефектов, чем из известной стали. Указанное преимущество достигается путем введения в сталь циркония в указанных пределах, исключения из состава стали кальция и иттрия и снижения содержания молибдена и хрома.
3. Более высоким уровнем коррозионной усталости, достигаемой за счет измельчения структуры стали и повышения прочностных характеристик, при высоком уровне пластичности и вязкости стали, что достигается снижением содержания углерода (до 0,06%) и повышением в ней содержания никеля (4,0 - 4,4%).
Для получения требуемых механических свойств сталь должна подвергаться специальной термической обработке, обеспечивающей следующий уровень механических свойств: σ02 ≥ 620 МПа, σв ≥ 780 МПа, δ5 ≥ 18%, Ψ ≥ 48%, KV-10 ≥ 42 Дж.
Критическая температура перехода стали из вязкого в хрупкое состояние при динамическом изгибе (Тк) равна минус 100oC и при статическом изгибе (Ткдс) равна минус 60oC.
Сталь имеет высокую стойкость против язвенной коррозии.
Условный предел коррозионной усталости стали (σ-1к) при испытании в морской воде образцов диаметром 10 мм с надрезом (коэффициент концентрации ≈ 5) на базе 100· 106 циклов составляет не менее 130 МПа.
Указанные преимущества позволяют использовать предлагаемую сталь для изделий ответственного назначения сложной конфигурации, работающих в коррозионной среде, а также при пониженных температурах под воздействием значительных статических и ударноциклических нагрузок.
Формула изобретения: Коррозионно-стойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, молибден и железо, отличающаяся тем, что дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,03 - 0,06
Кремний - 0,04 - 0,4
Марганец - 0,6 - 0,9
Хром - 14,0 - 15,5
Никель - 4,0 - 4,4
Медь - 1,0 - 1,5
Молибден - 0,11 - 0,28
Цирконий - 0,01 - 0,1
Железо - Остальноее