×
10.07.2015
216.013.5cd5

Результат интеллектуальной деятельности: ВЫСОКОПРОЧНАЯ ХЛАДОСТОЙКАЯ БЕЙНИТНАЯ СТАЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным хладостойким бейнитным сталям, используемым для изготовления сварных балок, стрел, поворотных механизмов и других элементов подъемно-транспортной техники. Сталь содержит мас.%: углерод 0,10-0,15, кремний от 0,2 до менее 0,3, марганец 0,9-1,5, хром 1,0-1,4, никель 0,1-0,5, молибден от более 0,5 до 0,6, медь 0,1-0,5, ниобий 0,02-0,06, алюминий 0,01-0,06, бор 0,0015-0,005, азот от более 0,01 до не более 0,012, фосфор не более 0,015, сера не более 0,005, железо и неизбежные примеси - остальное. Сталь обладает повышенной ударной вязкостью при отрицательных температурах, а также высокой прочностью и свариваемостью при сохранении пластичности. 2 табл., 1 пр.
Основные результаты: Высокопрочная хладостойкая бейнитная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, медь, ванадий, никель, алюминий, никель, азот, кальций, ниобий, титан, серу, фосфор, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Изобретение относится к металлургии, в частности к высокопрочным конструкционным сталям повышенной хладостойкости, используемым при производстве элементов подъмно-транспортной техники.

Высокопрочная сталь, используемая для изготовления конструкций и деталей тяжелого машинного оборудования и несущих конструкций подъемных кранов, должна сочетать высокие прочностные характеристики (не менее 700 МПа), пластические и вязкостные свойства при низких температурах (-70°C), не обладать склонностью к трещинообразованию.

Известен состав низколегированной стали [1], имеющей следующий химический состав, мас.%:

Углерод 0,08-0,16
Марганец 1,40-1,70
Кремний 0,17-0,37
Ванадий 0,06-0,12
Ниобий 0,06-0,12
Алюминий 0,015-0,04
Сера 0,015-0,035
Фосфор 0,010-0,030
Бор 0,0008-0,004
Церий 0,005-0,01
Железо Остальное

Данная сталь имеет недостаточную пластичность и ударную вязкость на образцах Шарли при -70°C, толстые листы из нее не выдерживают холодный изгиб на 180 град без образования трещин.

Известна также низколегированная сталь [2], имеющая следующий химический состав, мас.%:

Углерод 0,10-0,18
Марганец 1,2-1,7
Кремний 0,4-0,7
Хром 0,5-1,0
Алюминий 0,04-0,10
Ванадий 0,05-0,15
Титан 0,02-0,06
Азот 0,010-0,022
Медь 0,2-0,5
Цирконий 0,005-0,10
Железо Остальное

Недостатки известной стали состоят в ее низкой пластичности и ударной вязкости при -70°C на образцах Шарпи. Кроме того, сталь склонна к трещиноообразованию как горячей прокатке толстых листов, так и при испытании на холодный загиб на 180 град.

Наиболее близкой по своему составу и свойствам к предлагаемой стали является низколегированная сталь [3], содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Углерод 0,08-0,15
Кремний 0,1-0,6
Марганец 1,0-1,8
Хром 0,3-0,9
Медь 0,1-0,5
Ванадий 0,02-0,1
Алюминий 0,01-0,06
Никель 0,7-1,5
Азот 0,002-0,015
Кальций 0,002-0,030
Ниобий 0,01-0,05
Титан 0,004-0,035
Сера не более 0,010
Фосфор не более 0,020
Железо Остальное

Недостаток стали известного состава состоит в том, что она имеет недостаточную прочность и ударную вязкость при -70°C на образцах Шарпи.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении прочности, ударной вязкости при отрицательных температурах при сохранении свариваемости.

Для решения поставленной технической задачи применяют высокопрочную хладостойкую бейнитную сталь, содержащую углерод, марганец, кремний, хром, никель, медь, азот, алюминий, бор, молибден, ниобий, серу, фосфор, железо и неизбежные примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,10-0,15
Марганец 0,9-1,5
Кремний от 0,2 до менее 0,3
Хром 1,0-1,4
Никель 0,1-0,5
Медь 0,1-0,5
Азот от более 0,01 до не более 0,012
Алюминий 0,01-0,06
Бор 0,0015-0,005
Молибден от более 0,5 до 0,6
Ниобий 0,02-0,06
Сера не более 0,005
Фосфор не более 0,015
Железо и неизбежные примеси Остальное

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что комплексное легирование при указанном соотношении концентраций элементов позволяет измельчить структуру и повысить дисперсность стали. В результате возрастает прокаливаемость, прочность и ударная вязкость стали при минусовых температурах.

Углерод упрочняет сталь. При содержании углерода менее 0,10% не достигается требуемая прочность стали, а при его содержании более 0,15% ухудшается свариваемость и пластичность стали.

Кремний раскисляет сталь, повышает ее прочностные характеристики. При концентрации кремния менее 0,2% прочность стали ниже допустимой, а при концентрации 0,3% или более снижается пластичность.

Марганец раскисляет и упрочняет сталь, связывает серу. При содержании марганца менее 0,9% прочность стали недостаточна. Совместное легирование марганцем и хромом способствует увеличению прочности. Превышение указанных пределов нецелесообразно, т.к. с увеличением прочностных характеристик происходит снижение пластичности, вязкости, хладостойкости и увеличивается склонность стали к трещинообразованию.

При содержании никеля менее 0,1% снижается прочность и ударная вязкость стали. Увеличение содержания никеля более 0,5% не ведет к дальнейшему увеличению требуемых свойств, а лишь увеличивает себестоимость стали.

Медь способствует повышению прочностных свойств. Но если содержание этого элемента для данного состава превышает 0,5%, то может иметь место снижение ударной вязкости стали при отрицательных температурах.

Азот в стали является карбонитридообразующим элементом, обеспечивающим ее упрочнение. Содержание азота 0,010% или менее не позволяет обеспечить требуемый уровень прочности. Содержание азота более 0,012% приводит к снижению вязкостных и пластических свойств, что недопустимо.

Алюминий раскисляет сталь и измельчает зерно. Он связывает азот и нитриды. Карбонитриды алюминия являются мелкодисперсными упрочняющими частицами. При содержании алюминия менее 0,01% снижается прочность стали. Увеличение содержания этого элемента более 0,05% приводит к снижению пластических и вязкостных свойств и загрязняет сталь неметаллическими включениями, которые приводят к снижению прочностных характеристик, хладостойкости и ударной вязкости.

Бор упрочняет твердый раствор по механизму внедрения, повышает прокаливаемость, прочность и износостойкость стали, измельчает микроструктуру. При содержании бора менее 0,0015% его влияние незначительно. Увеличение влияния бора более 0,005% приводит к появлению по границам зерен избыточных фаз (боридов), что снижает ударную вязкость стали при отрицательных температурах.

Молибден повышает прочность и вязкость стали, измельчая зерно микроструктуры. При содержании молибдена 0,5% или менее прочность стали ниже требуемого уровня, а увеличение его содержания более 0,6% ухудшает пластичность и вязкость и приводит к перерасходу легирующих элементов.

Введение в состав ниобия способствует получению ячеистой дислокационной микроструктуры, обеспечивающей сочетание высоких прочностных свойств металла и высокой ударной вязкости при пониженных температурах. Ниобий применяют не только для дисперсионного упрочнения стали, но и для эффективного повышения ее вязкости за счет измельчения зерен.

Ниобий повышает прочность и ударную вязкость стали, измельчая зерно микроструктуры. При содержании ниобия менее 0,02% прочность и ударная вязкость стали ниже требуемого уровня, а увеличение содержания ниобия более 0,06% нецелесообразно, т.к. не ведет к дальнейшему улучшению свойств, а лишь увеличивает расход легирующих элементов.

Ограничение серы и фосфора обусловлено их негативным влиянием на прочностные характеристики, снижение пластичности и ударной вязкости. Сера скапливается в стали в виде сульфидов, которые являются концентраторами напряжений, вокруг которых возникают и развиваются трещины. При увеличении содержания фосфора происходит снижение ударной вязкости при отрицательных температурах иуменьшение доли волокна в изломе.

Бейнитная структура гарантирует хладостойкость при -70°C и обеспечивает прочностные характеристики термоулучшенной стали, соответствующие классу прочности не менее 700 МПа.

Пример реализации.

Сталь выплавляли в электродуговой печи, разливали в слябы. Слябы подвергали термической обработке при следующих технологических параметрах: скорость нагрева металла - 20-30°C/час; температура нагрева - 870°C; продолжительность выдержки 12 час; скорость охлаждения до температуры 200°C - не более 50°C/час. Затем слябы нагревали до температуры 1240-1260°C и прокатывали на толстолистовом стане 2800 в листы до конечной толщины при температуре конца прокатки 850-890°C (при толщине готового проката 10,0-20,0 мм) или при температуре конца прокатки не более 930°C (при толщине готового проката 20,1-40,0 мм). Для листов производили закалку с температуры 930°C. Затем прокат всех толщин подвергали отпуску при температуре нагрева 690-700°C и времени выдержки 1,1-2,2 мин/мм в зависимости от толщины проката.

Из табл. 1 и 2 следует, что предложенная сталь (составы 2-3) имеет более высокие прочность и ударную вязкость при температуре -40°C и -70°C, что обеспечивается в том числе и бейнитной структурой. Кроме того, сталь характеризуется высокой пластичностью и свариваемостью. Свариваемость подтверждается значением коэффициента трещиностойкости не более 0,30%, рассчистанного по формуле (1).

Pcm=C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5*В (1)

При запредельных концентрациях элементов (составы 1, 4-5) прочность и ударная вязкость стали ухудшаются, снижается пластичность. Также более низкие свойства по ударной вязкости имеет сталь прототип (состав 4).

Литература

1. Авторское свидетельство СССР 1523589, МПК С22С 38/12 1989 г.

2. Авторское свидетельство СССР 595416, МПК С22С 38/28, 1978 г.

3. Патент Российской Федерации №2255999, МПК С22С 38/50, С22С 38/58 2005 г., прототип.

Высокопрочная хладостойкая бейнитная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, медь, ванадий, никель, алюминий, никель, азот, кальций, ниобий, титан, серу, фосфор, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 121-130 из 134.
24.07.2020
№220.018.36a2

Способ производства горячекатаного рулонного проката

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам производства сталей для изготовления из рулонного проката деталей для машиностроения, в т.ч. элементов автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин. Способ включает выплавку стали в сталеплавильном агрегате, выпуск стали в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727398
Дата охранного документа: 21.07.2020
31.07.2020
№220.018.3a69

Высокопрочный бетон

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при изготовлении сооружений специального назначения. Технический результат - повышение трещиностойкости и повышение коррозионной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727990
Дата охранного документа: 28.07.2020
06.08.2020
№220.018.3d20

Рулонный прокат для обсадных и насосно-компрессорных труб и способ его производства

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству рулонного проката толщиной 4-20 мм для изготовления высокопрочных насосно-компрессорных и обсадных труб, преимущественно малого диаметра, эксплуатируемых в агрессивных средах, содержащих сероводород и углекислый газ. Прокат выполнен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002728981
Дата охранного документа: 03.08.2020
20.04.2023
№223.018.4f00

Способ производства низколегированного рулонного проката

Изобретение относится к области металлургии, в частности к прокатному производству, и может быть использовано для изготовления рулонного проката из низколегированных трубных сталей с повышенной коррозионной стойкостью. Способ производства низколегированного рулонного проката включает получение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793012
Дата охранного документа: 28.03.2023
21.04.2023
№223.018.4fa4

Способ производства прямошовных труб большого диаметра из низколегированной стали

Изобретение относится к области производства стальных труб большого диаметра для магистральных трубопроводов. Способ производства прямошовных труб большого диаметра из низколегированной стали включает фрезеровку продольных кромок, их подгибку, формовку штрипсового проката в трубную заготовку,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002792989
Дата охранного документа: 28.03.2023
14.05.2023
№223.018.54dc

Способ производства горячекатаных листов из низколегированной стали для изготовления ответственных металлоконструкций

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления толстых листов для металлоконструкций ответственного назначения, применяемых в судостроении, топливно-энергетическом комплексе, тяжелом машиностроении, в том числе для конструкций, работающих при высоких (до 250°C)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002737690
Дата охранного документа: 02.12.2020
21.05.2023
№223.018.6a25

Способ производства высокопрочного оцинкованного проката

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочного горячекатаного оцинкованного проката для изготовления металлоконструкций. Способ включает выплавку стали, разливку стали с получением заготовки, ее аустенитизацию, горячую прокатку, охлаждение, смотку проката в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795601
Дата охранного документа: 05.05.2023
21.05.2023
№223.018.6a26

Способ производства высокопрочного оцинкованного проката

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочного горячекатаного оцинкованного проката для изготовления металлоконструкций. Способ включает выплавку стали, разливку стали с получением заготовки, ее аустенитизацию, горячую прокатку, охлаждение, смотку проката в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795601
Дата охранного документа: 05.05.2023
21.05.2023
№223.018.6b1e

Способ эксплуатации опорных валков непрерывных широкополосных прокатных станов

Изобретение относится к эксплуатации опорных валков непрерывных прокатных широкополосных станов. Осуществляют чередование работы опорного валка по клетям стана в контакте со смежным рабочим валком с перешлифовками для снятия поврежденного слоя. Величину съема при перешлифовке опорного валка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795664
Дата охранного документа: 05.05.2023
21.05.2023
№223.018.6b1f

Способ эксплуатации опорных валков непрерывных широкополосных прокатных станов

Изобретение относится к эксплуатации опорных валков непрерывных прокатных широкополосных станов. Осуществляют чередование работы опорного валка по клетям стана в контакте со смежным рабочим валком с перешлифовками для снятия поврежденного слоя. Величину съема при перешлифовке опорного валка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795664
Дата охранного документа: 05.05.2023
Показаны записи 81-89 из 89.
18.01.2019
№219.016.b131

Способ производства горячекатаного проката из конструкционной стали

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству, и может быть использовано для получения рулонного проката для изготовления нефтепроводных труб группы Кс по ГОСТ 52203-04 без дополнительной термообработки. Для получения проката с феррито-перлитной структурой, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677426
Дата охранного документа: 16.01.2019
14.02.2019
№219.016.b9f0

Способ производства конструкционного проката из низколегированной стали

Изобретение относится к области металлургии. Для получения проката с прочностными характеристиками: σт≥490 МПа, σв≥570 МПа, ударной вязкостью KCU-40 не менее 40 Дж/см, и исключения образования торцевых трещин при изготовлении деталей операцией вырубки способ производства коррозионно-стойкого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679675
Дата охранного документа: 12.02.2019
20.02.2019
№219.016.bc4b

Способ прогнозирования развития кардиотоксичности у пациенток с раком молочной железы в течение 12 месяцев после химиотерапии препаратами антрациклинового ряда

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в кардиологии, ангиологии, кардиохирургии, онкологии, терапии, реабилитологии. Задача изобретения - разработка объективного высокоинформативного способа прогнозирования кардиотоксичности после химиотерапии препаратами антрациклинового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680139
Дата охранного документа: 18.02.2019
01.03.2019
№219.016.d00c

Способ производства горячекатаного проката

Изобретение предназначено для получения качественной поверхности полосы при производстве горячекатаных полос из стали с содержанием алюминия до 0,05%, в том числе травленых. Способ включает горячую прокатку на широкополосном стане, охлаждение водой до температуры смотки и смотку полос в рулоны....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002445177
Дата охранного документа: 20.03.2012
03.03.2019
№219.016.d29f

Способ производства коррозионностойкого проката из низколегированной стали

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству термически обработанного листового проката из штрипсовых сталей, предназначенных для изготовления электросварных нефтегазопроводных и нефтепромысловых труб, используемых в условиях пониженных температур для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681074
Дата охранного документа: 01.03.2019
10.09.2019
№219.017.c972

Способ производства хладостойкого листового проката повышенной прочности

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к производству конструкционных сталей для применения в судостроении, строительстве и др. отраслях. Для повышения прочности, хладостойкости и улучшения свариваемости стали способ производства высокопрочного горячекатаного проката в толщинах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699696
Дата охранного документа: 09.09.2019
23.02.2020
№220.018.0577

Способ прогнозирования антрациклин-индуцированной кардиотоксичности у женщин с раком молочной железы

Изобретение относится к области медицины, в частности к кардиологии, онкологии и реабилитологии. Предложен способ прогнозирования развития антрациклин-индуцированной кардиотоксичности после полихимиотерапии антибиотиками антрациклинового ряда у пациенток с раком молочной железы. Посредством...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714683
Дата охранного документа: 19.02.2020
12.04.2023
№223.018.43b6

Способ прогнозирования прогрессирования хронической сердечной недостаточности, индуцированной антрациклинами, у пациенток с раком молочной железы в течение 24 месяцев

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, онкологии и реабилитологии, и может быть использовано для оценки риска прогрессирования хронической сердечной недостаточности (ХСН) у пациенток с раком молочной железы в течение 24 месяцев наблюдения после химиотерапии препаратом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793672
Дата охранного документа: 04.04.2023
16.06.2023
№223.018.79ea

Способ идентификации гриба heterobasidion annosum

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ идентификации гриба Heterobasidion annosum, на основе ПЦР, включающий выделение ДНК из растительного субстрата или мицелия гриба, проведение амплификации ПЦР в реальном времени, заключающейся в денатурации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002735911
Дата охранного документа: 10.11.2020
+ добавить свой РИД