Результат интеллектуальной деятельности: ВЫСОКОПРОЧНАЯ КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ

Изобретение относится к высокопрочным сталям для высоконагруженных деталей и может быть использовано в машиностроении, приборостроении.

В настоящее время наиболее близким аналогом к заявляемой стали является сталь марки 40ХН2СВА-ВД (изготовлена по ТУ 26-03-84). Высокие механические свойства такой стали получаются закалкой деталей в масло. При сложной геометрической форме деталей возможно образование трещин, изменение геометрических размеров. Кроме того, эта сталь имеет низкую коррозионную стойкость.

Известна сталь марки 20Х13 по ГОСТ 5632-72 (2004), которая обладает достаточно высокой коррозионной стойкостью, но высокая геометрическая стабильность получается после разгона маховика со скоростью, превышающей рабочую в 1,5-2 раза, что требует изготовления разгонных установок и связано с повышенной опасностью проведения испытаний (патент РФ №2216842).

Техническая задача направлена на устранение указанных недостатков, а именно на повышение механических свойств, коррозионной стойкости, возможности устранения трещин при термической обработке, снижение трудоемкости при изготовлении изделий сложных геометрических форм в приборостроении в соответствии с возросшими требованиями современной техники.

Поставленная задача достигается тем, что была разработана сталь следующего состава, мас.%:

Углерод - 0,28-0,35,

Хром - 12-14,

Никель - 1,5-2,

Кремний - 0,5-08,

Марганец - 0,5-0,8,

Молибден - 0,4-0,8.

Содержание углерода 0,28-0,35% выбрано из повышения хрупкости стали при его большем содержании.

Для увеличения прокаливаемости разработанной стали при охлаждении в вакууме (не на воздухе) вводится 0,5-0,8% кремния, что позволяет закалкой в вакууме достигать твердости 51 HRC по всему сечению заготовки массой до 20 кг. Никель, марганец и молибден вводятся в сталь для повышения пластичности (вязкости). Для определенного соотношения содержания химических элементов в пределах заявленных диапазонов достигается относительное удлинение δ=9÷10% при временном сопротивлении разрыву σ_В=1300÷1500 МПа.

Технология выплавки и ковки стандартные. Отличием от указанных сталей является то, что при ковке необходимо медленное охлаждение поковок вместе с печью, но для механической обработки следует производить закалку с охлаждением на воздухе и высокий отпуск.

Плавка и ковка заготовок проводилась на Евраз (ООО «Ремонтно-механический завод»), г.Новокузнецк.

Выпущены технические условия ЕИЖА.300000.092 ТУ-2010 «Поковки из стали марки 30Х13Н2СМ». Имеются сертификаты соответствия, заключение по ультразвуковому контролю, протокол проверки материала (копии прилагаются).

В результате применения указанной стали повысились механические свойства, коррозионная стойкость, исключена возможность возникновения трещин и деформаций при термической обработке деталей.

Пример: сталь, содержащая 0,3% углерода, 13% хрома, 2% никеля, 0,5% кремния, 0,7% марганца и 0,5% молибдена, после закалки в вакууме с температуры 1050°С и отпуска при 590°С в течение 2 ч имеет твердость 345 HB, относительное удлинение δ=9,7% и временное сопротивление разрыву σ_В=1240 МПа (испытание на растяжение по ГОСТ 1497-84).

Изготовлены высокоскоростные маховики для изделий космической техники.