жаростойкая сталь

Формула изобретения

Жаростойкая сталь, содержащая углерод, хром, кремний, марганец, титан, алюминий, никель, редкоземельный металл и железо, отличающаяся тем, что она содержит гадолиний при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод	0,2-0,5
Хром	24-28
Кремний	0,3-2,6
Марганец	0,3-1,2
Титан	0,1-1,5
Алюминий	1,5-2,7
Никель	1,5-5,5
Гадолиний	0,1-0,2
Железо	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к изысканию новых жаростойких сталей, работающих в условиях стационарного температурно-силового воздействия, может применяться в качестве материала насадки горелок, форсунок, а также конструкций, подверженных облучению, в том числе оболочек урановых стержней, корпусов и трубопроводов реакторов, корпусов синхрофазотронов.

Известна жаростойкая сталь состава, вес.%: углерод 0,2-0,35; хром 20-22; кремний 0,8-1,5; марганец до 0,8; церий и редкоземельные элементы 0,8; железо - остальное (А.С. СССР 177624, кл. С22С 38/18, 1966).

Однако такая сталь имеет недостаточно высокие механические свойства при комнатной и повышенной температурах, а также недостаточно высокие литейные свойства и сопротивление межкристаллитной коррозии.

Наиболее близкой к предлагаемой является жаростойкая сталь (А.С. СССР 894013, кл. С22С 38/50, 1981) следующего химического состава, вес.%:

Углерод	0,2-0,5
Хром	24-30
Кремний	0,3-2,6
Марганец	0,3-1,0
Титан	0,1-1,5
Алюминий	1,5-2,7
Никель	1,5-6,0
Редкоземельные металлы лантан, церий, иттрий	0,05-0,3
Железо	Остальное

Однако известная сталь имеет недостаточно высокие литейные и механические свойства.

Задача изобретения - повышение механических, литейных свойств и радиационной стойкости стали.

Указанный технический результат достигается тем, что сталь, содержащая углерод, хром, кремний, марганец, титан, алюминий, никель, железо, дополнительно содержит редкоземельный металл гадолиний при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод	0,2-0,5
Хром	24-28
Кремний	0,3-2,6
Марганец	0,3-1,2
Титан	0,1-15
Алюминий	1,5-2,7
Никель	1,5-5,5
Гадолиний	0,1-0,2
Железо	Остальное

Предлагаемое изменение состава стали по сравнению с прототипом осуществляется с целью микролегирования и модифицирования металла за счет введения гадолиния, влияние которого основано на химической активности к кислороду, азоту и водороду, сере и другим вредным примесям в стали.

Являясь мощным раскислителем, дегазатором и десульфатором, гадолиний повышает плотность стали и понижает содержание серы. Упрочняются границы зерен, увеличивается пластичность и ударная вязкость. Увеличивается сопротивление межкристаллитной коррозии. В жидкой фазе идет рафинирование расплава.

Сталь выплавляли в индукционной печи с использованием тигля с хромомагнезитовой футеровкой методом переплава. Алюминий вводили в тигель печи перед разливкой. Редкоземельный металл гадолиний вводили в ковш.

Химический состав и результаты сравнения литейных и механических свойств предлагаемой и известной сталей приведены в табл.1 и 2.

Таблица 1
Химический состав предлагаемой и известной сталей, вес.%
Сталь	С	Cr	Si	Mn	Ti	Al	Ni	Gd	РЗМ	Fe
Предлагаемая
1	0,21	23	0,32	0,31	0,1	1,4	1,51	0,05	-	Остальное
2	0,34	28	1,15	0,75	0,7	2,2	3,5	0,1	-	Остальное
3	0,49	31	2,1	1,2	1,4	2,6	6,2	0,2	-	Остальное
Известная	0,35	27	1,15	0,7	0,8	2,1	3,7		0,15	Остальное

Таблица 2
Литейные и механические свойства предлагаемой и известной сталей
Сталь	Литейные свойства			Механические свойства			Окалино-стойкость (потеря веса г/м2 за 1 ч при 1000°С)
	Жидко-текучесть, мм	Линейная усадка, %	Трещино-устойчивость (площадь трещин, мм2)	Предел прочности, кг/мм2 при		Ударная вязкость, кгс/см2
				20°С	900°С
Предлагаемая
1	610	2,0	1,9	60,2	13,7	2,1	0,65
2	650	2,1	1,5	62	12,2	2,5	0,6
3	690	2,14	1,2	63,2	11.9	2,8	0,5
Известная	620	2,15	2,0	59,7	10,7	1,75	0,84

Введение в сталь гадолиния, кроме улучшения литейных и механических свойств, повышает радиационную стойкость конструкций, подверженных облучению (оболочек урановых стержней, корпуса и трубопроводы реакторов, корпуса синхрофазотронов).

Гадолиний является наиболее эффективным элементом, который поглощает тепловые нейтроны за счет большего сечения захвата тепловых нейтронов (свыше 6000 барн), чем другие элементы ряда РЗМ.