жаропрочная сталь
Классы МПК: | C22C38/58 с более 1,5 % марганца по массе |
Автор(ы): | Колганов В.Н., Колпаков А.А., Коровин В.А., Рошкован М.Ш., Палавин Р.Н., Бабаев В.И. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "ГАЗ" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-11-24 публикация патента:
20.10.1999 |
Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов жаропрочной стали. Предложена жаропрочная аустенитная сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,2 - 0,45, кремний - до 1,5, марганец 2 - 4, хром 23 - 26, никель 9 - 11, медь 0,7 - 1,0, ниобий 0,6 - 1,1, железо - остальное. Содержание в стали серы и фосфора не превышает 0,03 мас.% каждого. Техническим результатом изобретения является повышение прочности для работы при высоких температурах в условиях одновременного воздействия циклических теплосмен и значительных контактных нагрузок. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Жаропрочная аустенитная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, хром, ниобий и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:Углерод - 0,2 - 0,45
Кремний - До 1,5
Марганец - 2 - 4
Хром - 23 - 26
Никель - 9 - 11
Медь - 0,7 - 1,0
Ниобий - 0,6 - 1,1
Железо - Остальное
2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что содержание в ней серы и фосфора не превышает 0,03 мас.% каждого.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов жаропрочной стали. Техническая задача изобретения - повышение прочностных свойств при высоких температурах. Наиболее близким аналогом является нержавеющая жаропрочная аустенитная сталь, известная из патента Франции FR 2281994 AI от 12.03.76. Известная сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:Углерод - 0,2 - 0,5
Кремний - до 2,0
Марганец - 0,01 - 3,0
Хром - 18 - 35, предпочтительно 23 - 26
Никель - 0,01 - 15, предпочтительно 2 - 10
Азот - 0.3 - 1,0
Ниобий или ванадий - до 2,0
Сера - до 0,4
Фосфор - до 0,1
Железо - остальное
Известную сталь используют, например для изготовления деталей клапанов дизельных и бензиновых двигателей, работающих при температурах до 870oC, однако при нагреве до температур 900-1100oC происходит значительное разупрочнение стали вследствие распада карбидов хрома, обладающих невысокой термической стойкостью. Следствием этого являются возникновение движения незакрепленных дислокаций, что вызывает рост скорости ползучести и суммарную деформацию, приводящую к разрушению материала. Кроме того, известная сталь не является структурно стабильной в процессе работы в условиях циклических теплосмен. При нагреве карбиды хрома растворяются в аустенитной матрице, а при охлаждении происходит их вторичное выделение. Этот процесс сопровождается появлением фазовых напряжений, ускоряющих разрушение материала. Технической задачей изобретения является создание жаропрочной аустенитной стали повышенной прочности для работы при высоких температурах в условиях одновременного воздействия циклических теплосмен и значительных контактных нагрузок. Эта цель достигается тем, что жаропрочная аустенитная сталь, содержащая углерод, кремний, маргенец, никель, хром, ниобий и железо содержит дополнительно медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,2 - 0,45
Кремний - до 1,5
Марганец - 2 - 4
Хром - 23 - 26
Никель - 9 - 11
Медь - 0,7 - 1,0
Ниобий - 0,6 - 1,1
при этом содержание в ней серы и фосфора не превышает 0,03 мас.% каждого. Повышение прочностных свойств достигается за счет введения в состав стали меди и повышения содержания марганца. Введение меди и повышение содержания марганца до 2-4% позволяет стабилизировать и упрочнить аустенит, что повышает прочностные свойства стали как при низких, так и при высоких температурах. Сравнительный анализ признаков, отличающих данное предложение от известных в данной области технических решений, показал, что в данном сочетании проявляется новое свойство - повышение прочностных свойств при высоких температурах. Ниже приведен пример осуществления процесса получения жаропрочной стали. Предложенную сталь выплавляли в индукционной тигельной печи емкостью 1 т с кислой футеровкой. В качестве шихтовых компонентов использовались гостированные ферросплавы, материалы. В печь загружали стальной лом, феррохром и никель. После расплавления и снятия шлака в расплав присаживались феррониобий и медь. Перед выпуском металла в печь вводился ферромарганец. Температура выдачи металла из печи 1540 - 1560oC. Образцы для механических испытаний заливались в песчано-глинистые формы при температуре 1430 - 1470oC. Химический состав предложенной и известной стали и их механических свойств приведены в таблицах 1 и 2 соответственно. По данным таблицы 2 следует, что сталь предложенного состава благодаря дополнительному вводу меди и повышению содержания Mn обеспечивает повышение прочностных свойств при высоких температурах. Литература
ГОСТ 977-88. Отливки стальные.
Класс C22C38/58 с более 1,5 % марганца по массе