×
10.04.2019
219.017.01cd

МАРТЕНСИТНОСТАРЕЮЩАЯ СТАЛЬ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к металлургии, а именно к составам высокопрочных мартенситностареющих сталей, а также к изделиям, выполненным из них. Сталь содержит следующие компоненты, мас.%: углерод 0,005-0,02; никель 15-20,0; кобальт 11,5-13,5; молибден 3,5-5,0; титан 0,5-2,0; алюминий 0,05-1,80; бор 0,001-0,005; РЗМ 0,001-0,010; железо и неизбежные примеси, при этом соотношение титана, алюминия и кобальта связано зависимостью: Ti+Al /Со= 0,08+0,25, a ΣB+РЗМ= 0,005-0,012. Сталь может дополнительно содержать хром 0,3-3,0 мас. %. Изделия могут быть выполнены из такой стали в виде прутка диаметром до 100 мм, листа толщиной 1-5 мм или бесшовных труб диаметром от 24 до 159 мм. Сталь данного состава и изделия из нее имеют повышенные прочностные характеристики, хорошую штампуемость в холодном состоянии, повышенную пластичность после упрочняющей термообработки и полируемость. 3 з. п.ф-лы, 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии, к составам высокопрочных мартенситностареющих сталей, а также к изделиям, выполненным из них, и может быть использовано при производстве прутка, листа или труб, применяемых в машиностроении для высоконагруженных изделий, в частности сильфонов.

Известна мартенситностареющая сталь, содержащая, вес.%:
Углерод - До 0,03
Никель - 6,0 - 11,0
Кобальт - 7,0 - 11,0
Молибден - 4,0 - 9,0
Титан - 0,10 - 1,0
Алюминий - 0,05 - 0,15
Бор - До 0,10
Цирконий - До 0,10
Кремний - До 0,10
Марганец - До 0,10
Кальций - До 0,10
Хром - До 0,3 0 или 8,1 - 9,0
Фосфор - До 0,010
Сера - До 0,010
Железо - Остальное
(Выложенная заявка Японии 7-243003 С 22 С 38/00, опубл. 19.09.1995).

Недостатком этой стали является пониженная растворимость титана и алюминия в малоникелевом твердом растворе и как следствие низкая склонность к упрочнению при старении. В то же время повышенное содержание молибдена приводит к образованию избыточного количества пограничных выделений фазы Лавеса, вызывающей охрупчивание.

Судя по значениям твердости HRC (от 47,3 до 55,4), уровень прочности стали по данному патенту не стабилен и характеризуется значительным разбросом значений.

Известно изделие - холоднокатаная полоса толщиной 3-5 мм, выполненная из мартенситностареющей стали следующего состава, %:
Углерод - ≤0,02
Кремний - ≤0,1
Марганец - ≤0,2
Фосфор - ≤0,01
Сера - ≤0,01
Азот - ≤0,01
Никель - 15 - 25
Кобальт - ≤10
Молибден - ≤7,0
Алюминий - ≤0,2
Титан - ≤1,5
Железо и неизбежные примеси - Остальное
(Акцептованная заявка Японии 5-8255 C 21 D 9/46, C 22 C 38/00, опубл. 01.02.1993).

Отсутствие в составе стали бора отрицательно сказывается на качестве поверхности горячекатаного проката из-за наличия тонких поверхностных плен.

Известна высокопрочная и высоковязкая мартенситностареющая сталь, содержащая, %:
Углерод - <0,05
Кремний - <0,2
Марганец - <0,1
Никель - 16 - 18,8
Кобальт - 9,5 - 15
Молибден - 4 - 5,2
Титан - 0,2 - 1,6
Алюминий - <0,15
Бор - 0,0005 - 0,0020
Сера - <0,05
Фосфор - <0,05
Железо и примеси - Остальное
Сталь обрабатывают на твердый раствор при нагреве до 780-850oС, затем подвергают старению. Предел прочности на растяжение 240-260 кг с/мм2, K 131-150 кг/мм2. (Акцептованная заявка Японии 4-63145 С 22 С 38/00 опубл. 08.10.1992). В составе стали содержится недостаточное количество элементов-раскислителей, в связи с чем часть титана участвует в образовании окислов, что приводит к снижению штампуемости и полируемости. При содержании <0,15% алюминия не достигается требуемый уровень прочности.

Известно изделие - высокоскоростной ротор - выполненное из мартенситностареющей стали, содержащей, %:
Никель - 17 - 19
Кобальт - 12 - 13
Молибден - 3,5 - 4,5
Титан - 1,6 - 1,75
Алюминий - 0,05 - 0,15
Железо и примеси - Остальное
После термической обработки прочность стали составляет 255-270 кг/мм2.

(Выложенная заявка Японии 59-136417 C 21 D 8/00, С 22 С 38/14 опубл. 06.08.1984).

Отсутствие бора, РЗМ предопределяет недостаточно хорошую способность к формоизменению в горячем и холодном состоянии и низкое качество поверхности (пленистость).

Известна мартенситностареющая сталь и выполненные из нее изделия, например листы, крепежные детали, шасси автомобилей, режущий инструмент и т.д. Сталь содержит, %:
Углерод - До 0,15
Никель - 14 - 22
Кобальт - 12 - 25
Молибден - 0,9 - 4,0
Титан - До 0,4
Цирконий - До 0,1
Ванадий - До 2,0
Магний - До 0,025
Хром - До 3,0
Алюминий - До 0,4
Кремний - До 1,0
Марганец - До 1,0
Вольфрам - До 2,0
Бор - До 0,01
Берилий - До 1,0
Медь - До 6,0
Тантал - До 4,0
Азот - До 0,4
Ниобий - До 3,0
Железо - Остальное
(Патент США 3532491 НКИ 75-123, опубл. 06.10.1970 гг. описание, прототип).

Сталь содержит повышенное количество кобальта (12-25%), что значительно удорожает ее. В то же время концентрация молибдена, титана недостаточна для получения стабильно высокого уровня прочности.

Для стали по данному патенту характерен значительный разброс значений по механическим характеристикам, что определяется изменением количества остаточного аустенита, например, для сталей группы "А" (табл. 5, патент США 3532491).

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании высокопрочной мартенситностареющей стали, сочетающей повышенную прочность, штампуемость в холодном состоянии и способность к полировке.

Технический результат изобретения заключается в повышении прочностных характеристик, улучшении штампуемости в холодном состоянии, повышении пластичности после упрочняющей термообработки, полируемости.

Указанный технический результат достигается тем, что мартенситностареющая сталь, содержащая углерод, никель, кобальт, молибден, титан, алюминий, бор, железо и неизбежные примеси, согласно изобретению, дополнительно содержит РЗМ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 0,005 - 0,020
Никель - 15,0 - 20,0
Кобальт - 11,5 - 13,50
Молибден - 3,5 - 5,0
Титан - 0,5 - 2,0
Алюминий - 0,05 - 1,80
Бор - 0,001 - 0,005
РЗМ - 0,001 - 0,010
Железо и неизбежные примеси - Остальное
при этом соотношение титана, алюминия и кобальта связано зависимостью
0,08÷0,25, а ΣB+РЗМ=0,005-0,012.

Сталь может дополнительно содержать хром 0,3-3,0 мас.%. Технический результат достигается также тем, что изделия выполнены из мартенситностареющей стали указанных составов, в том числе в виде прутка диаметром до 100 мм, листа толщиной 1-5 мм или бесшовных труб диаметром от 24 до 159 мм.

Сущность изобретения заключается в том, что в стали регламентировано соотношение титана и алюминия в зависимости от концентрации кобальта, введены РЗМ и ограничено суммарное содержание бора и PЗM.

Сумма титана и алюминия выбрана, исходя из того, что растворимость этих элементов в твердом растворе зависит от концентрации кобальта, что в свою очередь предопределяет эффективность упрочняющих фаз при последующем старении, а именно их количество и дисперсность. От этого зависит как уровень прочности, так и способность к полированию (получению зеркальной поверхности), что является определяющим с точки зрения обеспечения эксплуатационной надежности изделий (сильфонов).

Никель, кобальт и молибден являются традиционными элементами, формирующими основу мартенситностареющих высокопрочных сталей. Пределы по содержанию этих элементов обеспечивают получение стабильной мартенситной структуры после закалки и выбраны по следующим соображениям.

При содержании менее 15% никеля снижается способность к образованию в мартенсите при старении упрочняющей интерметаллидной фазы, при содержании более 20% возрастает количество остаточного аустенита и соответственно снижается уровень прочности.

Содержание кобальта в пределах 11,5-13,5% является оптимальным для данной стали, так как обеспечивает достаточно высокий уровень прочности в сочетании с высоким сопротивлением хрупкому разрушению. При содержании молибдена более 5% возрастает склонность к образованию по границам зерен фазы Лавеса, что повышает чувствительность к хрупкому разрушению; при содержании его менее 3,5% не достигается необходимый уровень прочности.

Введение РЗМ в предлагаемую сталь сделало возможным осуществить наиболее полно процесс раскисления при выплавке в условиях необходимости обеспечения содержания углерода менее 0,02% при низком содержании марганца и кремния, а также положительно влияет на дисперсность упрочняющих фаз.

Действие титана и алюминия основано на их способности образовывать интерметаллидные фазы при нагреве мартенситной структуры в интервале 450-520oС; в результате чего возрастают прочностные свойства. Пределы по содержанию титана 0,5-2,0% и алюминия 0,05-1,80% определены, исходя из условий обеспечения сочетания высокой прочности и достаточного уровня пластичности. Соотношение титана, алюминия и кобальта в предлагаемой стали должно определяться зависимостью

Выполнение этого условия предопределяет достижение совокупности таких свойств, как уровень прочности, способность к десформированию в холодном состоянии и получению зеркальной поверхности при полировке. Это связано с влиянием кобальта на изменение растворимости интерметаллидных фаз в мартенсите и одновременно на процесс упорядочения.

Пределы по суммарному содержанию В и РЗМ от 0,05 до 0,12% выбраны, исходя из их влияния на штампуемость в закаленном состоянии. Указанные пределы являются оптимальными, так как при этом достигается необходимая степень деформационного упрочнения несостаренного мартенсита в процессе холодной штамповки. Одновременно введение В и РЗМ в пределах от 0,05 до 0,12% изменяет состояние границ аустенитных зерен, что сопровождается улучшением полируемости.

Заданные пределы по содержанию легирующих элементов в предлагаемой стали обеспечивают полный комплекс требуемых эксплуатационных характеристик за счет формирования преимущественно мартенситной структуры при наличии 5-10% остаточного аустенита с выделениями дисперсных интерметаллидных фаз типа Ni3, Ti, Ni3, Al, Fe2, Mo, R-фазы (при наличии хрома).

Оптимальный размер частиц Ni3, Ti, Ni3, Al - , R-фазы и Fe2Mo - .

В случае, если предлагаемая сталь содержит хром в количестве от 0,3 до 3%, то в структуре стали появляется дополнительно небольшое количество остаточного аустенита, который способствует повышению пластичности и вязкости при пониженных температурах.

Примеры осуществления изобретения
Опытные стали в пределах заявленного состава, а также прототип выплавляли в вакуумно-индукционной печи с разливом металла в изложницы для слитков массой 10 кг. Химический состав приведен в таблице 1. Слитки ковали на прутки и полосы. Нагрев слитков под ковку на пруток диаметром 16 мм и полосу толщиной 5 мм производили при температуре 1120oС. Прокатку полос на лист толщиной 2 мм производили при температуре 1100oС. B результате было получено изделие в виде листа толщиной 2 мм.

На образцах исследовали стандартными методами механические свойства при растяжении, способность к формоизменению в холодном состоянии (штампуемость)1,2(1Справочник "Теория прокатки", Целиков А., Томленов А.Д. - М., Металлургия, 1982 г.,с.131; 2 Шулика Н.А. ж. Заводская лаборатория, 1985 г., 7,с.85 -86) определяли возможность достижения зеркальной поверхности при механической полировке (ГОСТ 2789-77).

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Из сопоставления результатов оценки комплекса служебных характеристик, приведенных в табл. 2, следует, что заявленная сталь, не уступая по прочностным свойствам прототипу (и даже превосходя их), превосходит его по пластичности, штампуемости и полируемости.

Углерод0,005-0,02Никель15-20,0Кобальт11,5-13,5Молибден3,5-5,0Титан0,5-2,0Алюминий0,05-1,80Бор0,001-0,005РЗМ0,001-0,010ЖелезоинеизбежныепримесиОстальноеприэтомсоотношениетитана,алюминияикобальтасвязанозависимостью103800000008-DOC.tiftifdrawing46аΣB+РЗМ=0,005-0,012.1.Мартенситно-стареющаясталь,содержащаяуглерод,никель,кобальт,молибден,титан,алюминий,бор,железоинеизбежныепримеси,отличающаясятем,чтоонадополнительносодержитРЗМприследующемсоотношениикомпонентов,мас.%:12.Мартенситно-стареющаястальпоп.1,отличающаясятем,чтоонадополнительносодержитхром0,3-3,0мас.%.23.Изделие,выполненноеизмартенситно-стареющейстали,отличающеесятем,чтооновыполненоизсталиполюбомуизпп.1и2.34.Изделиепоп.3,отличающеесятем,чтооновыполненоввидепруткадиаметромдо100мм,листатолщиной1-5ммилибесшовныхтрубдиаметромот24до159мм.4
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 17.
23.02.2019
№219.016.c747

Регулятор давления газа

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в устройствах регулирования давления газа. Техническим результатом является повышение точности поддержания регулируемых давлений при изменении давления и расхода рабочего газа путем обеспечения работы в режимах "после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02231105
Дата охранного документа: 20.06.2004
23.02.2019
№219.016.c749

Магнитный подшипник

Магнитный подшипник содержит ротор из магнитного материала, присоединенный к валу, статор из магнитного материала, расположенный напротив ротора, и подвижный элемент из магнитного материала, установленный между ними. Подвижный элемент подшипника выполнен в виде шариков, свободно расположенных в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02237201
Дата охранного документа: 27.09.2004
23.02.2019
№219.016.c74c

Устройство для формования сильфона

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при холодной штамповке сильфонов из тонкостенных цилиндрических заготовок. Устройство для формования сильфона содержит матрицу, нажимные крышки и гидравлическую головку с манжетой и разделительными прокладками. По...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02229356
Дата охранного документа: 27.05.2004
08.03.2019
№219.016.d495

Способ получения высокообогащенных изотопов ванадия

Изобретение может быть использовано при проведении физических исследований. Получают оксихлорид ванадия из соединения с концентрацией изотопа хлор-35 не ниже 85%. Для получения повышенной концентрации изотопа хлор-35 можно использовать двухфазный физико-химический метод разделения в аппаратах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02226424
Дата охранного документа: 10.04.2004
29.03.2019
№219.016.f454

Агрегат газовых центрифуг

Агрегат газовых центрифуг относится к устройствам для непрерывного разделения смесей газов с различными молекулярными массами, к агрегатам газовых центрифуг, из которых формируются многоступенчатые каскады на разделительных предприятиях. Агрегат газовых центрифуг содержит установленные двумя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002327527
Дата охранного документа: 27.06.2008
29.04.2019
№219.017.3ea7

Магнитная опора вертикального ротора

Предложенное устройство относится к верхним магнитным опорам высокооборотных роторов с вертикальной осью вращения, посредством которых роторы удерживаются в вертикальном положении, например, роторов накопителей энергии, центрифуг, гироскопов и подобных устройств. Опора включает ферромагнитное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002265757
Дата охранного документа: 10.12.2005
29.04.2019
№219.017.3f26

Магнитная опора вертикального ротора

Изобретение относится к машиностроению и, преимущественно, к магнитным опорам вертикальных роторов быстровращающихся приборов, накопителей энергии, центрифуг, в которых верхняя магнитная опора ротора обеспечивает радиальную жесткость и центровку ротора относительно корпуса и, одновременно,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02242287
Дата охранного документа: 20.12.2004
29.04.2019
№219.017.4323

Агрегат газовых центрифуг

Изобретение относится к устройствам для непрерывного разделения смесей газов с различными молекулярными массами в поле центробежных сил, а именно к агрегатам газовых центрифуг, из которых формируются многоступенчатые каскады на разделительных предприятиях. Агрегат газовых центрифуг включает в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002323049
Дата охранного документа: 27.04.2008
09.05.2019
№219.017.4a6f

Магнитная опора вертикального ротора

Предложенное решение относится к машиностроению, а именно к магнитным опорам вертикальных роторов быстровращающихся приборов, гироскопов, накопителей энергии, центрифуг, генераторов, турбомолекулярных насосов и подобных устройств. Предложенная магнитная опора содержит кольцевой аксиально...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002272676
Дата охранного документа: 27.03.2006
09.05.2019
№219.017.4a74

Устройство для измерения внутреннего диаметра тонкостенной цилиндрической детали

Устройство выполнено в виде емкостного датчика, образованного двумя изолированными плоскими токопроводящими кольцами. Кольца концентрично установлены в корпусе из изоляционного материала и раздвинуты одно от другого в осевом направлении. Нижнее кольцо предназначено для установки на него торца...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002272989
Дата охранного документа: 27.03.2006
Показаны записи 1-10 из 10.
23.02.2019
№219.016.c747

Регулятор давления газа

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в устройствах регулирования давления газа. Техническим результатом является повышение точности поддержания регулируемых давлений при изменении давления и расхода рабочего газа путем обеспечения работы в режимах "после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02231105
Дата охранного документа: 20.06.2004
23.02.2019
№219.016.c749

Магнитный подшипник

Магнитный подшипник содержит ротор из магнитного материала, присоединенный к валу, статор из магнитного материала, расположенный напротив ротора, и подвижный элемент из магнитного материала, установленный между ними. Подвижный элемент подшипника выполнен в виде шариков, свободно расположенных в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02237201
Дата охранного документа: 27.09.2004
23.02.2019
№219.016.c74c

Устройство для формования сильфона

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при холодной штамповке сильфонов из тонкостенных цилиндрических заготовок. Устройство для формования сильфона содержит матрицу, нажимные крышки и гидравлическую головку с манжетой и разделительными прокладками. По...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02229356
Дата охранного документа: 27.05.2004
08.03.2019
№219.016.d495

Способ получения высокообогащенных изотопов ванадия

Изобретение может быть использовано при проведении физических исследований. Получают оксихлорид ванадия из соединения с концентрацией изотопа хлор-35 не ниже 85%. Для получения повышенной концентрации изотопа хлор-35 можно использовать двухфазный физико-химический метод разделения в аппаратах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02226424
Дата охранного документа: 10.04.2004
10.04.2019
№219.017.0a4b

Магнитная опора вертикального ротора

Изобретение относится к верхней магнитной опоре ротора с вертикальной осью вращения. Магнитная опора содержит установленный в корпусе цилиндрический аксиально намагниченный магнит, размещенную на роторе соосно ферромагнитную втулку, расположенную напротив нижнего торца магнита, и кольцевую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02178343
Дата охранного документа: 20.01.2002
19.04.2019
№219.017.2d8c

Плакированная коррозионностойкая сталь и изделие, выполненное из неё

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению плакированной коррозионностойкой стали, которую можно использовать при изготовлении листов и труб для нефтяного и химического машиностроения, для строительства нефтепрповодов, тепловых сетей и т.п. Предложена плакированная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02225793
Дата охранного документа: 20.03.2004
29.04.2019
№219.017.3f26

Магнитная опора вертикального ротора

Изобретение относится к машиностроению и, преимущественно, к магнитным опорам вертикальных роторов быстровращающихся приборов, накопителей энергии, центрифуг, в которых верхняя магнитная опора ротора обеспечивает радиальную жесткость и центровку ротора относительно корпуса и, одновременно,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02242287
Дата охранного документа: 20.12.2004
09.05.2019
№219.017.5116

Способ изготовления одногофрового сильфона

Изобретение относится к способу изготовления одногофрового сильфона с цилиндрическими обечайками. При способе изготовления одногофровых сильфонов с цилиндрическими обечайками, включающем радиальную формовку гофра из трубной заготовки и ее осевую осадку в матрице с приложением внутреннего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02192325
Дата охранного документа: 10.11.2002
19.06.2019
№219.017.84d3

Способ термической правки изделий

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способам термической правки кольцевых фланцевых изделий, и может быть использовано при изготовлении тонкостенных труб с высокой точностью. Техническим результатом изобретения является одновременная термическая правка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002249630
Дата охранного документа: 10.04.2005
29.06.2019
№219.017.a21b

Способ производства углеродистой или низколегированной стали для электросварных труб повышенной коррозионной стойкости

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству углеродистых и низколегированных сталей для электросварных труб повышенной коррозионной стойкости, которые могут быть использованы для строительства трубопроводов, транспортирующих агрессивные в коррозионном отношении среды, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02184155
Дата охранного документа: 27.06.2002
+ добавить свой РИД