Аустенитная сталь и стальная продукция
Формула / Реферат
1. Аустенитная нержавеющая сталь, отличающаяся тем, что она имеет состав, мас.%: максимум 0,03 С, максимум 0,5 Si, максимум 6 Mn, 28-30 Cr, 21-24 Ni, 4-6 (Mo+W/2), причем содержание W составляет максимум 0,7, 0,5-0,9 N, максимум 1,0 Cu, остальное составляют железо и примеси при обычном их содержании, возникающем при производстве стали.
2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит 0,015-0,025 С.
3. Сталь по п.2, отличающаяся тем, что она содержит 0,020 С.
4. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит максимум 0,3, предпочтительно максимум 0,25 Si.
5. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере 4 Mn.
6. Сталь по п.5, отличающаяся тем, что она содержит 4,5-5,5, предпочтительно примерно 5,0% Mn.
7. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит 28,0-29,0, предпочтительно 28,5 Cr.
8. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит 22-23, предпочтительно 22,0-22,6 Ni.
9. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит 5-6, предпочтительно примерно 5,5 Mo.
10. Сталь по п.9, отличающаяся тем, что она содержит максимум 0,5, предпочтительно максимум 0,3 и наиболее предпочтительно максимум 0,1 W.
11. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере 0,6 N.
12. Сталь по п.11, отличающаяся тем, что она содержит 0,6-0,8 N.
13. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере 0,5, предпочтительно 0,7-0,8 Cu.
14. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она возможно также содержит один или более элементов, которые увеличивают ковкость в горячем состоянии, таких как максимум 0,005 В, максимум 0,1 Ce+La, максимум 0,05 Al, максимум 0,01 Ca, максимум 0,01 Mg.
15. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит Cr, Mo и N в таких количествах, что может быть получена величина PRE по меньшей мере 60, где PRE=Cr+3,3Mo+1,65W+30N.
16. Сталь по п.15, отличающаяся тем, что величина PRE составляет по меньшей мере 64, предпочтительно примерно 66.
17. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит максимум 0,3 Si, 5-6 (Mo+W/2), где количество W составляет максимум 0,7, и 0,6-0,9 N, и тем, что после тепловой обработки при температуре 1150-1220шC сталь имеет гомогенную микроструктуру, главным образом состоящую из аустенита и, по существу, лишенную вредных количеств вторичных фаз.
18. Стальная продукция, отличающаяся тем, что она была произведена из стали, имеющей состав согласно любому из предыдущих пунктов, где производство включает непрерывное литье названной стали для формирования плоских или длинных видов продукции.
19. Стальная продукция по п.18, отличающаяся тем, что без всякой переплавки ее подвергли горячей прокатке до конечного размера максимум 50 мм со степенью обжатия по меньшей мере 1:3, и ее микроструктура имеет низкий уровень сегрегации.
20. Стальная продукция по п.19, отличающаяся тем, что сталь содержит максимум 0,3 Si, 5-6 (Mo+W/2), где количество W максимум 0,7, и 0,6-0,9 N, и указанная стальная продукция после тепловой обработки при температуре 1150-1220шC имеет микроструктуру, главным образом состоящую из аустенита, которая, по существу, лишена вредных количеств вторичных фаз.
Текст
012333 Техническая область изобретения Настоящее изобретение относится к аустенитной нержавеющей стали с хорошей прочностью, хорошей ударной вязкостью, хорошей свариваемостью и хорошей коррозионной устойчивостью, в частности с хорошей устойчивостью к точечной коррозии и щелевой коррозии. Изобретение также относится к продукции, изготовленной из аустенитной нержавеющей стали. Предшествующий уровень техники Когда нержавеющая аустенитная сталь Avesta 254 SMO, содержащая немного более чем 6% молибдена (Mo) (US-A-4 078 920), была, более чем двадцать лет назад, представлена на рынке, был достигнут значительный технический прогресс, поскольку ее коррозионные и прочностные характеристики были существенно лучше, чем у существовавших тогда высоколегированных сталей. В данном тексте термины "содержание" и "процентное содержание" всегда относятся к содержанию в "% по массе", а в случае, когда приведена только численная величина, она относится к содержанию в мас.%. Чувствительность к точечной коррозии - это Ахиллесова пята нержавеющих сталей. Хорошо известно, что элементы хром (Cr), молибден (Mo) и азот (N) предотвращают точечную коррозию, и существует большое число сталей, которые хорошо защищены от этого типа коррозии. Такие стали являются улучшенными также и в отношении устойчивости r щелевой коррозии, на которую сходным образом действует те же самые элементы. Супераустенитные стали представляют особый класс. Супераустенитные стали обычно определяются как стали, имеющие эквивалентный показатель устойчивости к точечной коррозии PRE40. PRE часто определяют как % Cr + 3,3% Mo + 30% N. Большое число супераустенитных сталей было описано в последние тридцать лет, но лишь ограниченное их число имеет коммерческое значение. Из числа этих сталей можно упомянуть названные выше 254 SMO (EN 1.4547, UNSS31254), 19-25hMo (EN 1.4529, UNS N08926) и AL-6XN (UNS N08367) (US-A-4 545 826, McCunn et al.). Эти супераустенитные стали относятся к типу 6Mo-сталей, имеющих примерно 20% Cr, 6% Mo и 0,20%N, что дает PRE46; и после 1980-ых их использовали с большим успехом. Большое воздействие N на точечную коррозию делает интересным его добавление свыше примерно 0,2%. Традиционно, чтобы растворить большое количество N в стали использовали высокое содержание марганца. Примером такой стали является сталь 4565 (EN 1.4565, UNS S34565), имеющая 24% Cr, 6%Mn, 4,5% Mo и 0,4% N и уровень PRE, сходный с 6 Мо-сталями, согласно вышеупомянутому (DE-CI-37 29 577, Thyssen Edelstahlwerke). Увеличенное содержание Mo, разумеется, ценно для того, чтобы дополнительно увеличивать устойчивость к точечной коррозии. Это было сделано со сталью Avesta 654 SMO, (EN UNS S 32654),имеющей 24% Cr, 3,5% Mn, 7,3% Mo, 0,5% N (US-A-5 141 705). Эта сталь имеет уровень PRE60, и во многих отношениях она имеет коррозионную устойчивость, равную устойчивости лучших никелевых сплавов. При высоком содержании Cr и Mo, целых 0,5% N может быть растворено при довольно умеренном содержании Mn. Высокое содержание N придает стали хорошую прочность в сочетании с хорошей ковкостью. Вполне сходным вариантом 654 SMO, в котором определенная часть Mo заменена на W, является сталь В 66 (EN 1.4659, UNS S 31266) (US-A-5494636, Dupoiron et al.). Для полностью аустенитных сталей с высоким содержанием Mo проблему составляет серьезная склонность Mo к сегрегации. Это приводит к образованию сегрегационных зон в слитках или отливках непрерывной плавки, в значительной мере сохраняющихся в конечных продуктах и порождающих осаждение интерметаллических фаз, таких как сигма-фаза. Этот феномен особенно заметен в наиболее высоколегированных сталях, и для того чтобы ему противодействовать или снизить его эффект на последних стадиях, существуют разнообразные процедуры. При непрерывном литье сталей, имеющих тенденцию к сегрегации, существует риск возникновения макросегрегаций, что ведет к разнообразным проблемам для конечного продукта. Макросегрегации образуются легирующими элементами, распределенными между твердой фазой и остальным расплавом, во время литья, так что между разными областями отвердевшей заготовки возникают различия в составе, в зависимости от охлаждения, потоков и режима затвердевания. Так называемые А- и V-сегрегации являются классическими для слитков, так же как центральные сегрегации при непрерывном литье. Установлено, что Mo - это элемент, имеющий особенно высокую тенденцию к сегрегации, и поэтому стали с самым высоким содержанием Mo часто демонстрируют серьезные макросегрегации. Такие макросегрегации трудно устранить на последующих этапах производства, и они чаще всего приводят к осаждению интерметаллических фаз. Такие фазы могут стать причиной расслоения при прокатке, а также ухудшить такие характеристики продукта, как коррозионная устойчивость и ударная вязкость. Поэтому супераустенитные стали с очень высоким содержанием Mo часто имеют центральные сегрегации в непрерывно отливаемых заготовках, что значительно ограничивает возможность производить однородные листы с оптимальными характеристиками. Эти проблемы особенно проявляются в листах с увеличенной толщиной, а листы с толщиной больше 15 мм едва ли удается производить без ущерба для их характеристик. Следовательно, существует необходимость в высоколегированной аустенитной нержавеющей стали, которая не имела бы склонности к макросегрегации и которая могла бы быть использована при про-1 012333 изводстве продукции с большей толщиной. Краткий обзор изобретения Целью настоящего изобретения является, соответственно, получить новую аустенитную нержавеющую сталь, которая является высоколегированной, особенно в отношении Cr, Mo и N. Так называемая супераустенитная сталь характеризуется очень хорошей коррозионной устойчивостью и прочностью. Сталь в разнообразных технологических формах, таких как листы, болванки и трубы, подходит для использования в агрессивных окружающих средах в химической промышленности, на электростанциях и в разнообразных видах применения с морской водой. Изобретение направлено особенно на получение материала, который преимущественно мог бы быть использован в следующих областях применения: в промышленных установках в открытом море (морская вода, кислая нефть и газ); в теплообменниках и конденсаторах (морская вода); на опреснительных установках (соленая вода); в оборудовании очистки топочных газов (хлорсодержащие кислоты); в оборудовании конденсации топочных газов (сильные кислоты) - на заводах серной и фосфорной кислот (сильные кислоты); в трубах и оборудовании для получения нефти и газа (кислые нефть и газ); в оборудовании и трубах установок отбеливания целлюлозы и на хлоратных сооружениях (хлорид,окисляющие кислоты и растворы, соответственно); в танкерах и автоцистернах (все типы химикатов). Эту цель достигают посредством аустенитной нержавеющей стали, имеющей следующий состав,мас.%: максимум 0,03 С, максимум 0,5 Si, максимум 6 Mn, 28-30 Cr, 21-24 Ni, 4-6% (Mo + W/2), причем содержание W максимум 0,7, 0,5-0,9 N, максимум 1,0 Cu, остальное составляют железо и примеси при обычном их содержании, возникающем при производстве стали. Было показано, что ограничивая содержание Mo и добавляя в сплав больше легирующего Cr, получают супераустенитную сталь, имеющую очень хорошую устойчивость к точечной коррозии и заметно пониженную склонность к сегрегации структуры. Помимо упомянутых легирующих элементов сталь может также содержать малые количества других элементов, при условии, что они не воздействуют отрицательно на желательные характеристики стали, т.е. те характеристики, которые упомянуты выше. Сталь может, например, содержать бор в количестве до 0,005% В для обеспечения дополнительного увеличения ковкости стали при горячей обработке. В случае, если сталь содержит церий, то она обычно также содержит другие редкоземельные металлы, поскольку такие элементы, включая церий, обычно добавляют в виде мишметалла с содержанием до 0,1%. Кроме того, к стали могут также быть добавлены кальций и магний с содержанием до 0,01% и к стали может быть добавлен алюминий с содержанием до 0,05%, соответственно для разных целей. При рассмотрении разнообразных легирующих материалов, кроме того, учитывается следующее. В этой стали углерод следует рассматривать, главным образом, как нежелательный элемент, поскольку углерод значительно снижает растворимость N расплаве. Углерод также увеличивает тенденцию к осаждению вредных карбидов Cr, и по этим причинам он не должен присутствовать в количестве выше 0,03%, а предпочтительно оно должно быть 0,015-0,025%, наиболее предпочтительно 0,020%. Кремний увеличивает тенденцию к осаждению интерметаллических фаз и значительно снижает растворимость N в расплаве стали. Поэтому кремний должен присутствовать с содержанием максимум 0,5%, предпочтительно максимум 0,3%, наиболее предпочтительно максимум 0,25%. Марганец добавляют в сталь для воздействия на растворимость N в стали, как это по существу известно. Поэтому марганец добавляют в сталь в количестве до 6%, предпочтительно по меньшей мере 4,0% и более предпочтительно 4,5-5,5%, наиболее предпочтительно примерно 5,0%, чтобы увеличивать растворимость N в расплавленной фазе. Высокое содержание марганца, однако, ведет к проблемам с обезуглероживанием, поскольку этот элемент, точно так же как и Cr, снижает активность углерода, из-за чего обезуглероживание становится медленнее. Марганец имеет, кроме того, высокое давление паров и высокое сродство к кислороду, что означает, что если содержание марганца высокое, то значительное количество марганца будет потеряно при обезуглероживании. Известно также, что марганец может образовывать сульфиды, которые снижают устойчивость к точечной коррозии и к щелевой коррозии. Исследование, проведенное в связи с разработкой изобретенной стали, показало также, что марганец, растворенный в аустените, вредит коррозионной устойчивости также и тогда, когда сульфиды марганца не присутствуют. По этим причинам содержание марганца ограничивают до максимум 6%, предпочтительно до максимум 5,5%, более предпочтительно до 5,0%.Cr особенно важный элемент в этой стали, как и во всех нержавеющих сталях. Cr вообще увеличивает коррозионную устойчивость. Он также увеличивает растворимость N в расплавленной фазе сильнее,чем другие элементы стали. Поэтому Cr должен находиться в стали в количестве по меньшей мере 28,0%. Однако Cr, особенно в сочетании с Mo и кремнием, увеличивает тенденцию к осаждению интерметаллических фаз, а в сочетании с N он также увеличивает тенденцию к осаждению нитридов. Это влияет,-2 012333 например, на сварку и тепловую обработку. По этой причине содержание Cr ограничивают 30%, предпочтительно максимум 29,0%, более предпочтительно 28,5%. Никель - это аустенитообразующий элемент, и его добавляют, чтобы в сочетании с другими аустенитообразующими элементами придать стали аустенитную микроструктуру. Увеличенное содержание никеля также противодействует осаждению интерметаллических фаз. По этим причинам никель должен находиться в стали в количестве по меньшей мере 21%, предпочтительно по меньшей мере 22,0%. Никель, однако, снижает растворимость N в стали, в расплавленной фазе, а также увеличивает тенденцию к осаждению карбидов в твердой фазе. Кроме того, никель - это дорогой легирующий элемент. Поэтому содержание никеля ограничивают до максимум 24%, предпочтительно до максимум 23%, более предпочтительно до максимум 22,6% Ni.Mo - это один из наиболее важных элементов этой стали благодаря тому, что он сильно увеличивает коррозионную устойчивость, особенно против точечной коррозии и щелевой коррозии, в то же время этот элемент увеличивает растворимость N в расплавленной фазе. Тенденция к осаждению нитрида также уменьшается при увеличении содержания Mo. Поэтому сталь должна содержать более 4% Mo, предпочтительно по меньшей мере 5% Mo. Однако установлено, что Mo - это элемент с особенно большой тенденцией к сегрегации. Сегрегации трудно устранить на последующих этапах производства. Более того, Mo увеличивает тенденцию к осаждению интерметаллических фаз, например, при сварке и тепловой обработке. По этим причинам содержание Mo не должно превышать 6%, и предпочтительно оно составляет примерно 5,5%. Если вольфрам входит в состав нержавеющей стали, он взаимодействует с Mo, так что приведенное выше содержание Mo является общим содержанием Mo + W/2, т.е. действительное содержание Mo будет ниже. Максимальное содержание вольфрама составляет 0,7% W, предпочтительно максимум 0,5%, более предпочтительно максимум 0,3%, и даже еще более предпочтительно максимум 0,1% W.N - это также важный легирующий элемент данной стали. N очень сильно увеличивает устойчивость против точечной коррозии и щелевой коррозии и радикально увеличивает прочность, причем одновременно сохраняется хорошая ударная вязкость и технологичность. N в то же время является дешевым легирующим элементом, поскольку он может быть введен в сталь из смеси воздуха и газообразногоN также является сильным, стабилизирующим аустенитлегирующим элементом, что тоже обеспечивает некоторые преимущества. Некоторые легирующие элементы вызывают сильную сегрегацию в связи со сваркой. Это особенно справедливо для Mo, который присутствует с высоким содержанием в стали по изобретению. В междендритовых областях содержание Mo чаще всего столь высоко, что риск осаждения интерметаллических фаз становится высоким. Во время исследования стали по изобретению было, как ни удивительно, показано, что ее аустенитная устойчивость столь хороша, что междендритовые области, несмотря на высокое содержание Mo, сохраняют свою аустенитную микроструктуру. Хорошая аустенитная устойчивость - это преимущество, например, при сварке без добавок, поскольку это приводит к покрытию, полученному наплавкой с помощью дуговой сварки, имеющему чрезвычайно низкое содержание вторичных фаз, а также более высокую ковкость и коррозионную устойчивость. Наиболее распространенными интерметаллическими фазами в этом типе стали являются фаза Лавеса, сигма-фаза и хи-фаза. Все эти фазы имеют очень низкую или нулевую растворимость N. По этой причине N может задержать осаждение фазы Лавеса, сигма-фазы и хи-фазы. Повышенное содержание N,соответственно, увеличит устойчивость к осаждению интерметаллических фаз. По этим причинам N должен присутствовать в стали в количестве по меньшей мере 0,5%, предпочтительно по меньшей мере 0,6% N. Однако слишком высокое содержание N увеличивает тенденцию к преципитации нитридов. Высокое содержание N ухудшает также технологичность при высоких температурах. Поэтому содержание N в стали не должно превышать 0,9%, и предпочтительно максимум 0,8% N. Предпочтительное количествоN лежит в интервале 0,6-0,8% N. Известно, что для некоторых аустенитных нержавеющих сталей медь может улучшить коррозионную устойчивость против некоторых кислот, причем устойчивость против точечной коррозии и щелевой коррозии может ухудшиться при слишком высоком содержании меди. Поэтому медь может присутствовать в стали в значительном количестве, до 1,0%. Обширные исследования показали, что имеется оптимальный диапазон содержания меди, что касается коррозионных характеристик в разнообразных средах. По этой причине медь надо добавлять в количестве по меньшей мере 0,5%, но предпочтительно содержание в диапазоне 0,7-0,8% Cu. Церий может быть добавлен в сталь, например, в виде мишметалла, чтобы улучшить технологичность стали при высоких температурах, что по существу известно. В случае, если добавлен мишметалл,сталь помимо церия также содержит другие редкоземельные металлы, такие как Al, Ca и Mg. Церий образует в стали оксисульфиды церия, которые не вредят коррозионной устойчивости, как большинство других сульфидов, таких как сульфид марганца. По этим причинам, церий и лантан могут входить в сталь в значительном количестве, максимум до 0,1%. Предпочтительно, чтобы легирующие элементы нержавеющей стали были сбалансированы друг-3 012333 относительно друга так, чтобы сталь содержала Cr, Mo и N в таком количестве, что величина PRE составляла бы по меньшей мере 60, где PRE = Cr + 3,3Mo + 1,65W + 30N. Допустимо, чтобы величина PRE была по меньшей мере 64, наиболее предпочтительно по меньшей мере 66. В особенно предпочтительном воплощении аустенитная нержавеющая сталь имеет состав, содержащий, мас.%: максимум 0,02 С,0,3 Si,5,0 Mn,28,3 Cr,22,3 Ni,5,5 Mo,0,75 Cu,0,65 N,остальное составляют железо и примеси при обычном их содержании, возникающем при производстве стали, причем после последующей тепловой обработки при температуре 1150-1220C, сталь имеет гомогенную микроструктуру, главным образом состоящую из аустенита и, по существу, свободную от вредных количеств вторичных фаз. Аустенитные нержавеющие стали, имеющие состав, как указано выше, очень хорошо подходят для непрерывного литья с получением плоских или удлиненных видов продукции. Безо всякой переплавки их можно подвергать горячей прокатке до конечных размеров до 50 мм со степенью обжатия по меньшей мере 1:3 при низком уровне сегрегации. После тепловой обработки при температуре 1150-1220C они имеют микроструктуру, образованную, главным образом, из аустенитов и, по существу, не содержащую вредных количеств вторичных фаз. Разумеется, сталь также подходит для других способов производства,таких как разливка в слитки и приемы порошковой металлургии. Краткое описание прилагаемых чертежей На фиг. 1 показаны макрофотографии разнообразных слитков в поперечном сечении. На фиг. 2 показаны микрофотографии разнообразных литейных сплавов. На фиг. 3 показаны микрофотографии некоторых репрезентативных литейных сплавов после полного отжига при 1180C в течение 30 мин и закалки в воде. Проведенные эксперименты Лабораторные слитки по 2,2 кг соответственно были изготовлены из высокохромовых сплавов, а также из коммерческих сталей 654 SMO и В 66. Для плавления использовали высокочастотную индукционную печь с N или аргоном в роли защитных газов. Подробно данные по плавлению собраны в табл. 1. В экспериментах, загрузки V274, V275, V278 и V279 обозначены 28Cr, и они представляют собой составы, которые в основном соответствуют сталям по настоящей патентной заявке. Размеры лабораторных слитков составляли: длина около 190 мм и средний диаметр 40 мм. Образцы отбирали в поперечном сечении для металлографического анализа и в продольном направлении для исследования точечной коррозии. Таблица I Металлографический анализ Образцы из литых, а также отожженных слитков были отшлифованы с торца, отполированы и протравлены. Раствор Бьеркена (5 г FeCl36H2O + 5 г CuCl2 + 100 мл HCl + 150 мл H2O + 25 мл C2H5OH) был-4 012333 использован для макроструктурного травления, а модифицированный V2A (100 мл H2O + 100 мл HCl + 5 мл HNO3 + 6 г FeCl36H2O) был использован для микроструктурного травления. Химические составы всех тестируемых загрузок приведены в табл. 2, в которой все численные данные, выделенные жирным шрифтом, отклоняются от стандартной спецификации для коммерческих сталей. Все проанализированные образцы были отобраны с нижней части слитков. Для загрузок V278 иV279 были проанализированные как верхняя, так и нижняя части, чтобы показать гомогенный химический состав слитка. Сплав 28Cr имеет высокую растворимость N, причем для этой стали было получено 0,72 мас.% N. По-видимому, возможно еще далее увеличивать содержание N. Считается, что причиной этого является то, что увеличение содержания Cr и марганца оказывает действительно положительное влияние на растворимость N. Химические составы различных отливок (% по массе). Данные, выделенные жирным шрифтом, лежат за пределами стандартной спецификации ASTM А 240 Таблица 2PRE = Cr + 3,3Mo + 1,65W + 30N Макрофотографии поперечного сечения проанализированных слитков показаны на фиг. 1, где измерено отношение объемов зон равноосных кристаллов, а результаты показаны в табл. 3. Зона равноосных кристаллов полностью сформировалась в случае загрузок V274, V276, V278 и V279, в то время как в других образцах доля зон равноосных кристаллов была очень мала, прежде всего, из-за различий в температурах выпуска плавки, обычно увеличенная температура литья приводит к увеличенной зоне призматических кристаллов. Слитки 28Cr (V278 и V279) были успешно изготовлены со слабо сегрегированной центральной линией и фактически с небольшим числом пор (наблюдаемых в продольных сечениях слитков). В табл. 3 также приведено измеренное количество интерметаллической фазы, которая согласно анализу посредством сочетания сканирующего электронного микроскопа с энергодисперсионным рентгеновским спектрометром (СЭМ-ЭРС) (Таблица 4) является сигма-фазой (-фаза). В табл. 3 также включена тврдость по Виккерсу. Измерения твердости для металлографических образцов были проведены с использованием нагрузки 1 кг. Было взято среднее от пяти измерений в промежуточной области между серединой и поверхностью. Твердость пропорциональна содержанию N в стали. Состав -фазы во всех слитках (мас.%), полученный при анализе СЭМ-ЭРС Таблица 4 Структура литья показана на фиг. 2. Количество -фазы в каждом изготовленном слитке измеряли от поверхности до середины поперечного сечения в соответствии с измерением поперечных показателейSMO) имели высокое содержание -фазы благодаря слишком низкому содержанию N. Для сплава 28Cr содержание -фазы существенно снизилось благодаря высокому содержанию N в стали. Однако, когда содержание N выше 0,53 мас.%, по границам зерен выпадает осадок игольчатой формы. Осажденные частицы такие тонкие, что было невозможно определить их состав. Предполагается, что они состоят из нитридов Cr2N. В Acta Polytechnica Scandinavia, Me No. 128, Espoo 1988, J. Tervo сообщил, что нитридыCr2N осаждаются в 654 SMO, когда содержание N выше 0,55 мас.%, и нитриды, прежде всего, образуются по границе зерен, сходных по внешнему виду. На фиг. 3 показана микроструктура, полученная при отжиге нескольких репрезентативных сплавов. В структурах образцов V272-V277 сохраняется -фаза. Из-за эффекта сегрегации используемая температура отжига (1180C) может оказаться слишком низкой для того, чтобы удалить интерметаллические фазы. Микроструктура по существу не содержит интерметаллических фаз, например, -фаза по величине не превосходит 0,6 в поперечном показателе, измеренном согласно указанному выше способу измерения. В экспериментах с 28Cr игольчатая фаза, однако, исчезла после термической обработки на твердый раствор. Полностью аустенитная структура была получена для загрузок с высоким содержанием N (V278 иV279). Переплавка точечной сваркой с дуговой сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа Поскольку температуры выпуска плавки для разных слитков варьировались, было трудно напрямую сравнивать уровни сегрегации для сплавов 28Cr (по настоящему изобретению) и 654 SMO и В 66, соответственно. Поэтому переплавку осуществляли, используя точечную сварку с дуговой сваркой вольфрамовым электродом в среде инертного газа, для каждого образца 28Cr, так же как для листов исходного 654 SMO и В 66, соответственно. Были использованы идентичные параметры сварки (I = 100 A, V = 11 вольт, t = 5 с, защитный газ Ar при скорости 10 л/мин и одинаковая длина дуги.) Уровень сегрегации сплава 28Cr сравнили с уровнем сегрегации 654 SMO и В 66, соответственно. Коэффициент распределения K определили, как это показано в табл. 5. Si и Mo - это легирующие элементы с самыми высокими коэффициентами, т.е. они являются наиболее сегрегирующими. Для W этот коэффициент заметно ниже, но все же выше, чем для Cr. Соответственно, целесообразно иметь высокое содержание Cr, который демонстрирует самую низкую склонность к сегрегации, и поддерживать очень-6 012333 низким содержанием Mo и кремния. Вольфрам здесь занимает промежуточный уровень. Анализ СЭМ-ЭРС для определения коэффициента распределения KK= CID/CD, CID - это содержание элемента в интердендритном центре; CD это содержание элемента в дендритном центре. Таблица 5 Коррозионные испытания Парные образцы были отобраны из нижней части, вблизи поверхности продольного сечения слитков, и были термообработаны на твердый раствор при 1180C в течение 40 мин, а затем закалены в воде. Затем была измерена температура точечной коррозии на поверхности образца, предварительно отшлифованной наждачной бумагой с зерном 320. Анализ был проведен согласно стандарту ASTM G510 в 3 М растворе NaBr. Вели потенциостатический мониторинг текущей плотности при +700 мВ НКЭ (SCE), при сканировании температуры от 0 до 94C. Критическая температура точечной коррозии (KTTK) была определена как температура, при которой текущая плотность превышает 100 А/см 2, т.е. точка, в которой впервые имеет место локальная точечная коррозия. Результаты опытов по точечной коррозии показаны в табл. 6. Критическая температура точечной коррозии (KTTK) для различных сплавов Таблица 6 Результаты показывают, что устойчивость к точечной коррозии является высокой для 28Cr (V2789), и в некоторых случаях она лучше, чем для коммерческих сталей. Выводы Благодаря высокому уровню Cr и марганца достигнута хорошая растворимость N в сплаве 28Cr. Эта хорошая растворимость N, основанная на повышенном содержании Cr, позволяет снизить содержание Mo, поддерживая в остальном величину PRE на том же уровне, что для 654 SMO. Увеличенное содержание N заметно снижает количество сигма-фазы. Особенно в области 0,67-0,72 мас.% N сплав 28Cr демонстрирует вполне аустенитную структуру уже на стадии литья, с незначительными игольчатыми нитридами, образующимися по границам зерен, и почти свободную от сигма-фазы. После термической обработки на твердый раствор при 1180C в течение 40 мин нитриды могли быть удалены полностью. Сплав 28Cr с предпочтительным содержанием N имеет хорошую устойчивость к точечной коррозии, подобную 654 SMO и В 66. Аустенитная нержавеющая сталь по изобретению, соответственно, очень хорошо подходит для разнообразных технологических форм, таких как листы, болванки и трубы, для использования в агрессивных окружающих средах в химической промышленности, энергетических установках и разнообразных видах применения с морской водой. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Аустенитная нержавеющая сталь, отличающаяся тем, что она имеет состав, мас.%: максимум 0,03 С, максимум 0,5 Si, максимум 6 Mn, 28-30 Cr, 21-24 Ni, 4-6 (Mo+W/2), причем содержание W составляет максимум 0,7, 0,5-0,9 N, максимум 1,0 Cu, остальное составляют железо и примеси при обычном их содержании, возникающем при производстве стали. 2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит 0,015-0,025 С.-7 012333 3. Сталь по п.2, отличающаяся тем, что она содержит 0,020 С. 4. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит максимум 0,3, предпочтительно максимум 0,25 Si. 5. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере 4 Mn. 6. Сталь по п.5, отличающаяся тем, что она содержит 4,5-5,5, предпочтительно примерно 5,0% Mn. 7. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит 28,0-29,0, предпочтительно 28,5 Cr. 8. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит 22-23, предпочтительно 22,0-22,6 Ni. 9. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит 5-6, предпочтительно примерно 5,5 Mo. 10. Сталь по п.9, отличающаяся тем, что она содержит максимум 0,5, предпочтительно максимум 0,3 и наиболее предпочтительно максимум 0,1 W. 11. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере 0,6 N. 12. Сталь по п.11, отличающаяся тем, что она содержит 0,6-0,8 N. 13. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере 0,5, предпочтительно 0,70,8 Cu. 14. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она возможно также содержит один или более элементов,которые увеличивают ковкость в горячем состоянии, таких как максимум 0,005 В, максимум 0,1 Ce+La,максимум 0,05 Al, максимум 0,01 Ca, максимум 0,01 Mg. 15. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит Cr, Mo и N в таких количествах, что может быть получена величина PRE по меньшей мере 60, где PRE=Cr+3,3Mo+1,65W+30N. 16. Сталь по п.15, отличающаяся тем, что величина PRE составляет по меньшей мере 64, предпочтительно примерно 66. 17. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит максимум 0,3 Si, 5-6 (Mo+W/2), где количество W составляет максимум 0,7, и 0,6-0,9 N, и тем, что после тепловой обработки при температуре 11501220C сталь имеет гомогенную микроструктуру, главным образом состоящую из аустенита и, по существу, лишенную вредных количеств вторичных фаз. 18. Стальная продукция, отличающаяся тем, что она была произведена из стали, имеющей состав согласно любому из предыдущих пунктов, где производство включает непрерывное литье названной стали для формирования плоских или длинных видов продукции. 19. Стальная продукция по п.18, отличающаяся тем, что без всякой переплавки ее подвергли горячей прокатке до конечного размера максимум 50 мм со степенью обжатия по меньшей мере 1:3, и ее микроструктура имеет низкий уровень сегрегации. 20. Стальная продукция по п.19, отличающаяся тем, что сталь содержит максимум 0,3 Si, 5-6(Mo+W/2), где количество W максимум 0,7, и 0,6-0,9 N, и указанная стальная продукция после тепловой обработки при температуре 1150-1220C имеет микроструктуру, главным образом состоящую из аустенита, которая, по существу, лишена вредных количеств вторичных фаз.
МПК / Метки
МПК: C22C 38/58, C22C 38/44
Метки: продукция, стальная, аустенитная, сталь
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-12333-austenitnaya-stal-i-stalnaya-produkciya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Аустенитная сталь и стальная продукция</a>
Предыдущий патент: Способ повышения качества тяжелого масла с использованием высокоактивного суспендированного катализаторного состава
Следующий патент: Производные стильбена и их применение для связывания и визуализации амилоидных бляшек
Случайный патент: Соединения из класса ацилмочевин, предназначенные для лечения кокцидиоидомикоза у теплокровных животных