×
20.06.2013
216.012.4ca5

ИЗНОСОСТОЙКАЯ МЕТАСТАБИЛЬНАЯ АУСТЕНИТНАЯ СТАЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, а именно к аустенитным метастабильным сталям, используемым для изготовления изделий, работающих в условиях интенсивного абразивного воздействия или подвергаемых значительным ударным нагрузкам, в том числе для изготовления горнодобывающего и дробильного оборудования, ковшей экскаваторов, траков гусеничных машин, шнеков, бил молотковых дробилок, деталей землеройных и почвообрабатывающих машин. Сталь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,10-0,30, марганец 3,50-4,0, хром 11,50-12,50, никель 2,80-3,50, азот 0,20-0,25, ванадий 0,08-0,15, титан 0,01-0,20, церий 0,005-0,03, кальций 0,005-0,02, кремний 0,10-0,50, железо и неизбежные примеси остальное. Повышаются прочностные характеристики и износостойкость стали в условиях интенсивного абразивного воздействия или воздействия значительных ударных нагрузок. 1 табл.
Основные результаты: Износостойкая аустенитная метастабильная сталь, содержащая углерод, марганец, хром, никель, азот, ванадий, титан, церий, кальций, железо и естественные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии, а именно к аустенитным метастабильным сталям, и может найти применение для изготовления изделий, работающих в условиях интенсивного абразивного воздействия или подвергаемых значительным ударным нагрузкам, в том числе для изготовления горнодобывающего и дробильного оборудования, ковшей экскаваторов, траков гусеничных машин, шнеков, бил молотковых дробилок, деталей землеройных и почвообрабатывающих машин.

Известна аустенитная метастабильная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, азот, ванадий, титан, алюминий, кальций и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,9-1,3; марганец 6,0-10,0; кремний 0,3-0,7; хром 1,0-1,8; никель 0,7-3,0; азот 0,06-0,12; ванадий 0,1-0,3; титан 0,08-0,15; алюминий 0,05-0,1; кальций 0,01-0,08; железо - остальное. Известная сталь в отливках после закалки имеет аустенитную структуру и обладает высокой износостойкостью при ударном воздействии и удовлетворительной ударной вязкостью при пониженной температуре. (RU 2017859, С22С 38/58, опубликовано 15.08.1994)

Недостатком этой стали является недостаточно высокие механические характеристики при легировании на нижнем уровне, а также повышенная стабильность аустенита при комнатной температуре при легировании на верхнем уровне, в результате чего мартенситное превращение, обеспечивающее высокую износостойкость, при абразивном воздействии не происходит. Мартенситное превращение в этой стали при легировании на верхнем уровне возможно только лишь при низкотемпературной деформации.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является метастабильная аустенитная сталь для высоконагруженных деталей, содержащая углерод, марганец, хром, никель, азот, ванадий, титан, церий, кальций, барий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод ≤0,06; марганец 7,50-8,50; хром 14,00-16,00; никель 8,50-9,50; азот 0,20-0,40; ванадий 0,90-1,50; титан 0,01-0,20; церий 0,015-0.02; кальций 0,001-0,02; барий 0,001-0,01; железо - остальное. При этом отношение содержания ванадия и титана к азоту и углероду составляет 3,1-3,3. Известная сталь после ковки, закалки и старения обладает повышенными значениями пластичности и вязкости при криогенных температурах. (RU 2173351, С22С 38/58, опубликовано 10.09.2001).

Недостатками этой стали являются недостаточные механические характеристики при высоком уровне легирования марганцем, хромом, никелем и ванадием, а также повышенная стабильность аустенита при комнатной температуре, в результате чего мартенситное превращение, обеспечивающее высокую износостойкость, при абразивном воздействии не происходит. Мартенситное превращение в этой стали возможно только лишь при низкотемпературной деформации.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение прочностных характеристик и износостойкости стали в условиях интенсивного абразивного воздействия или воздействия значительных ударных нагрузок.

Технический результат достигается тем, что износостойкая аустенитная метастабильная сталь содержит углерод, марганец, хром, никель, азот, ванадий, титан, церий, кальций, кремний, железо и естественные примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,10-0,30
Марганец 3,50-4,0
Хром 11,50-12,50
Никель 2,80-3,50
Азот 0,20-0,25
Ванадий 0,08-0,15
Титан 0,01-0,20
Церий 0,005-0,03
Кальций 0,005-0,02
Кремний 0,10-0,50
Железо и естественные примеси остальное.

Предлагаемые диапазоны концентраций компонентов являются оптимальными с точки зрения достижения технического результата.

Углерод в концентрации 0,10-0,30 мас.% обеспечивает высокую технологичность в процессе выплавки стали, высокую прочность и износостойкость стали. При более низком содержания углерода снижаются механические свойства и износостойкость стали за счет уменьшения содержания углерода в твердом растворе, а при более высоком содержании углерода ускоряется коалесценция карбидов и карбонитридов, что повышает прочностные характеристики, но снижает ударную вязкость. Кроме того, увеличивается стабильность аустенита, что снижает износостойкость стали при интенсивном абразивном воздействии.

Оптимальное сочетание содержания хрома, марганца, никеля, ванадия, углерода и азота обеспечивает высокую износостойкость стали за счет формирования структуры метастабильного аустенита, способного при интенсивном абразивном воздействии превращаться в мартенсит. Более низкое содержание хрома уменьшает упрочнение твердого раствора, а более высокое содержание чем 12,50 мас.%, нецелесообразно, так как требуемый уровень свойств уже обеспечен.

Оптимальное содержание ванадия в сочетании с титаном и церием обеспечивает вывод азота из твердого раствора, что делает сталь метастабильной и обеспечивает превращение аустенита в мартенсит при абразивном или ударном воздействии.

Дополнительное введение в сталь кремния в количестве 0,10-0,50 мас.% повышает прочностные характеристики стали и уменьшает стабильность аустенита.

Изобретение можно проиллюстрировать результатами сравнительных испытаний стали по изобретению и стали - ближайшего аналога (таблица).

Выплавку сталей проводили в 150-кг индукционной печи с разливкой металла на литые заготовки. Полученные отливки подвергали нагреву в интервале температур 1050-1070°С с последующей закалкой в воду и дробеструйной обработке для упрочнения поверхностного слоя стали. Известную сталь закаливали в воду с температуры 1150°С и отпускали при 650°С в течение 10 ч.

Механические свойства сталей оценивали по стандартной методике при комнатной температуре, а износостойкость определяли по результатам абразивной пескоструйной обработки с углом атаки 80 градусов.

Из представленных данных следует, что сталь по изобретению обеспечивает достижение поставленного технического результата: повышение прочностных характеристик, а также износостойкости стали в условиях интенсивного абразивного воздействия

Результаты сравнительных испытаний
Компоненты сталей Содержание компонентов, мас. %
Сталь по изобретению Известная сталь
Углерод 0,10 0,15 0,30 0,06
Марганец 3,50 3,80 4,00 8,00
Кремний 0,10 0,30 0,50 -
Хром 11,50 12,00 12,50 15,00
Никель 2,80 3,25 3,50 9,00
Азот 0,20 0,22 0,25 0,30
Ванадий 0,08 0,10 0,15 1,20
Титан 0,01 0,10 0,20 0,15
Церий 0,005 0,02 0,03 0,02
Кальций 0,005 0,015 0,02 0,02
Барий - - - 0,01
Фосфор 0,020 0,015 0,025 0,015
Сера 0,015 0,020 0,025 0,015
Железо и примеси остальное остальное остальное остальное
Механические свойства сталей
σ02,. Н/мм2 750 765 780 620
σВ, Н/мм2 940 920 950 780
δ, % 24 22 20 20
KCV, Дж/см2 250 230 225 180
Износостойкость сталей
Время испытаний, ч 10 10 10 10
Потери веса, мг 100 95 90 250

Износостойкая аустенитная метастабильная сталь, содержащая углерод, марганец, хром, никель, азот, ванадий, титан, церий, кальций, железо и естественные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 30 items.
20.03.2013
№216.012.2f64

Полый слиток

Изобретение относится к металлургии. Слиток имеет расширяющуюся кверху стенку с конусностью φ и кольцевую прибыль по всему верхнему периметру слитка. При Н/Т≥1 конусность стенки φ на расстоянии 2Т от торца слитка составляет 5-6%, а толщина тела кольцевой прибыли Т составляет 1,1T (1+1/а) или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477667
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.04.2013
№216.012.3710

Способ электрошлакового переплава

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при выплавке слитков электрошлаковым переплавом расходуемых электродов. Способ включает переплав расходуемого электрода на переменном токе с наложением на шлаковую и металлическую ванны переменного электромагнитного поля. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479649
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.05.2013
№216.012.448c

Способ перемешивания шлаковой ванны при электрошлаковом переплаве расходуемого электрода

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии и может быть использовано при изготовлении слитка стали электрошлаковым переплавом расходуемого электрода. В способе продувку ведут смесью азота с кислородом с расходом 0,7-1,2 л на 1 кг переплавляемого расходуемого электрода при 1,43-2,45 л/мин, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483125
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.07.2013
№216.012.544b

Способ электрошлакового переплава

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при выплавке слитков электрошлаковым переплавом расходуемых электродов. В способе используют по меньшей мере две затравки, которые выполняют в виде цилиндра или параллелепипеда, изолируют от корпуса кристаллизатора и размещают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487182
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.09.2013
№216.012.6bf2

Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным коррозионно-стойким сталям, используемым для изготовления рабочих колес гидротурбин и насосов, работающих в условиях циклических знакопеременных нагрузок, кавитационной эрозии и интенсивного коррозионного воздействия в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493285
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2013
№216.012.6f64

Теплостойкая сталь для водоохлаждаемых изложниц

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению водоохлаждаемых изложниц для производства центробежно-литых труб. Сталь содержит, в мас.%: углерод 0,16-0,25, кремний 0,10-0,60, марганец 0,60-1,20, хром 1,5-2,50, никель 0,60-1,50, молибден 0,18-0,75, ванадий 0,08-0,15,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494167
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.11.2013
№216.012.7ce6

Электрод для ручной дуговой сварки

Изобретение может быть использовано для сварки или наплавки изделий из 13% хромистых сталей, работающих в условиях высоких нагрузок, повышенного износа и коррозионного воздействия. Стержень электрода выполнен из стали, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод не более...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497647
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7e1e

Способ электрошлакового переплава и устройство для его осуществления

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве расходуемого электрода для выплавления слитка. Датчики уровня шлаковой ванны размещают в стенке кристаллизатора, а переплав осуществляют с использованием дополнительного источника питания и двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497959
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.12.2013
№216.012.8946

Способ модифицирования чугуна с шаровидным графитом

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к модифицированию легированного чугуна с шаровидным графитом, который используют в качестве быстроизнашивающихся деталей, например, мелющих элементов рудо- и углеразмольных мельниц. Способ включает засыпку на зеркало...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500824
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.02.2014
№216.012.9df2

Способ электрошлаковой выплавки заготовки корпуса с патрубком

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для выплавления фасонных заготовок, в частности корпусов фонтанной арматуры, с фланцами и патрубками. Переплав расходуемого электрода в шлаковой ванне с выплавкой вертикального корпуса и горизонтальных патрубков и увеличением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506142
Дата охранного документа: 10.02.2014
Showing 1-10 of 50 items.
20.03.2013
№216.012.2f64

Полый слиток

Изобретение относится к металлургии. Слиток имеет расширяющуюся кверху стенку с конусностью φ и кольцевую прибыль по всему верхнему периметру слитка. При Н/Т≥1 конусность стенки φ на расстоянии 2Т от торца слитка составляет 5-6%, а толщина тела кольцевой прибыли Т составляет 1,1T (1+1/а) или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477667
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.04.2013
№216.012.3710

Способ электрошлакового переплава

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при выплавке слитков электрошлаковым переплавом расходуемых электродов. Способ включает переплав расходуемого электрода на переменном токе с наложением на шлаковую и металлическую ванны переменного электромагнитного поля. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479649
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.05.2013
№216.012.448c

Способ перемешивания шлаковой ванны при электрошлаковом переплаве расходуемого электрода

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии и может быть использовано при изготовлении слитка стали электрошлаковым переплавом расходуемого электрода. В способе продувку ведут смесью азота с кислородом с расходом 0,7-1,2 л на 1 кг переплавляемого расходуемого электрода при 1,43-2,45 л/мин, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483125
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.07.2013
№216.012.544b

Способ электрошлакового переплава

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при выплавке слитков электрошлаковым переплавом расходуемых электродов. В способе используют по меньшей мере две затравки, которые выполняют в виде цилиндра или параллелепипеда, изолируют от корпуса кристаллизатора и размещают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487182
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.09.2013
№216.012.6bf2

Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным коррозионно-стойким сталям, используемым для изготовления рабочих колес гидротурбин и насосов, работающих в условиях циклических знакопеременных нагрузок, кавитационной эрозии и интенсивного коррозионного воздействия в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493285
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2013
№216.012.6f64

Теплостойкая сталь для водоохлаждаемых изложниц

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению водоохлаждаемых изложниц для производства центробежно-литых труб. Сталь содержит, в мас.%: углерод 0,16-0,25, кремний 0,10-0,60, марганец 0,60-1,20, хром 1,5-2,50, никель 0,60-1,50, молибден 0,18-0,75, ванадий 0,08-0,15,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494167
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.11.2013
№216.012.7ce6

Электрод для ручной дуговой сварки

Изобретение может быть использовано для сварки или наплавки изделий из 13% хромистых сталей, работающих в условиях высоких нагрузок, повышенного износа и коррозионного воздействия. Стержень электрода выполнен из стали, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод не более...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497647
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7e1e

Способ электрошлакового переплава и устройство для его осуществления

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электрошлаковом переплаве расходуемого электрода для выплавления слитка. Датчики уровня шлаковой ванны размещают в стенке кристаллизатора, а переплав осуществляют с использованием дополнительного источника питания и двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497959
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.12.2013
№216.012.8946

Способ модифицирования чугуна с шаровидным графитом

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к модифицированию легированного чугуна с шаровидным графитом, который используют в качестве быстроизнашивающихся деталей, например, мелющих элементов рудо- и углеразмольных мельниц. Способ включает засыпку на зеркало...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500824
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.02.2014
№216.012.9df2

Способ электрошлаковой выплавки заготовки корпуса с патрубком

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано для выплавления фасонных заготовок, в частности корпусов фонтанной арматуры, с фланцами и патрубками. Переплав расходуемого электрода в шлаковой ванне с выплавкой вертикального корпуса и горизонтальных патрубков и увеличением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506142
Дата охранного документа: 10.02.2014
+ добавить свой РИД