RU2584315C1 - Structural cryogenic austenite high-strength corrosion-resistant, including bioactive media, welded steel and method of processing - Google Patents
Structural cryogenic austenite high-strength corrosion-resistant, including bioactive media, welded steel and method of processing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584315C1 RU2584315C1 RU2015121315/02A RU2015121315A RU2584315C1 RU 2584315 C1 RU2584315 C1 RU 2584315C1 RU 2015121315/02 A RU2015121315/02 A RU 2015121315/02A RU 2015121315 A RU2015121315 A RU 2015121315A RU 2584315 C1 RU2584315 C1 RU 2584315C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- nitrogen
- resistant
- content
- deformation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии конструкционных сталей, содержащих в качестве основы железо с заданным соотношением легирующих и примесных элементов, и предназначено для различных отраслей промышленности, в том числе для изготовления криогенных высокопрочных сварных конструкций, используемых при транспортировке сжиженных газов.The invention relates to the metallurgy of structural steels containing iron as a basis with a given ratio of alloying and impurity elements, and is intended for various industries, including for the manufacture of cryogenic high-strength welded structures used in the transportation of liquefied gases.
Известна нержавеющая аустенитная сталь (RU 2102522 С1, опубл. 20.01.1998). Известная сталь содержит углерод, хром, никель, марганец, азот, кремний, ванадий, медь, молибден, церий, селен, железо при следующем соотношении, мас. %: углерод 0,01-0,06, хром 18-22, никель 15-18, марганец 2-10, азот 0,2-0,5, кремний 0,01-0,45, ванадий 0,1-0,5, медь 0,1-1,5, молибден 0,1-2,5, церий 0,005-0,25, селен 0,05-0,25, железо - остальное, причем при содержании марганца менее 5 содержание азота около 0,3, при содержании марганца более 5 содержание азота 0,4-0,5.Known stainless austenitic steel (RU 2102522 C1, publ. 20.01.1998). Known steel contains carbon, chromium, nickel, manganese, nitrogen, silicon, vanadium, copper, molybdenum, cerium, selenium, iron in the following ratio, wt. %: carbon 0.01-0.06, chromium 18-22, nickel 15-18, manganese 2-10, nitrogen 0.2-0.5, silicon 0.01-0.45, vanadium 0.1-0 5, copper 0.1-1.5, molybdenum 0.1-2.5, cerium 0.005-0.25, selenium 0.05-0.25, iron - the rest, and with a manganese content of less than 5, the nitrogen content is about 0.3, with a manganese content of more than 5, the nitrogen content of 0.4-0.5.
Аустенитная сталь по патенту RU 2102522 обладает повышенным комплексом технологических, механических свойств, а также стабильностью аустенитной структуры и может быть использована для изготовления высоконагруженных деталей машин и аппаратов криогенной техники.The austenitic steel according to the patent RU 2102522 has an increased set of technological, mechanical properties, as well as the stability of the austenitic structure and can be used for the manufacture of highly loaded parts of machines and apparatuses of cryogenic technology.
Недостатки этой стали заключаются в следующем.The disadvantages of this steel are as follows.
Сталь неэкономична, так как имеет высокие содержания дорогостоящих элементов никеля (до 18%) и молибдена (до 2,5%). Так содержание никеля выше, чем в классической аустенитной нержавеющей стали 18-10. В настоящее время для стабилизации аустенитной структуры применяются марганец и азот. Ряд составов стали в заявленных пределах содержаний элементов не могут быть реализуемы. Например, в данной стали при содержании марганца более 5% допускается содержание азота 0,4-0,5%. Фактически при содержаниях меди выше 1,0% и марганца менее 10% содержание азота должно быть меньше заявленного, так как при затвердевании слитков при содержаниях азота 0,4-0,5% будут образовываться пузыри.Steel is uneconomical since it has high contents of expensive elements nickel (up to 18%) and molybdenum (up to 2.5%). So the nickel content is higher than in the classic austenitic stainless steel 18-10. Currently, manganese and nitrogen are used to stabilize the austenitic structure. A number of steel compositions within the declared limits of the element contents cannot be realized. For example, in this steel with a manganese content of more than 5%, a nitrogen content of 0.4-0.5% is allowed. In fact, with copper contents above 1.0% and manganese less than 10%, the nitrogen content should be less than declared, since bubbles will form during solidification of the ingots at 0.4-0.5% nitrogen.
Прототипом первого и второго объектов предложенного изобретения является коррозионно-стойкая высокопрочная немагнитная сталь и способ ее получения и обработки (RU 2392348 С2, опубл. 20.06.2010).The prototype of the first and second objects of the proposed invention is a corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel and the method of its production and processing (RU 2392348 C2, publ. 06/20/2010).
Сталь имеет следующий состав: углерод - 0,02-0,06, кремний - 0,10-0,60, марганец - 9,5-12,5, хром - 19,0-21,0, никель - 4,5-7,5, молибден - 1,2-2,0, ванадий - 0,08-0,22, кальций - 0,005-0,010, натрий - 0,005-0,010, ниобий - 0,05-0,15, магний - 0,0005-0,001, азот - 0,40-0,60, алюминий - 0,005-0,01, железо и примеси - остальное, при этом в качестве примесей она содержит серу 0,003-0,012 мас. %, фосфор 0,004-0,025 мас. %, свинец 0,0002-0,005 мас. %, висмут 0,0002-0,005 мас. %, олово 0,0002-0,005 мас. %, мышьяк 0,0002-0,005 мас. % и медь 0,05-0,2 мас. %.Steel has the following composition: carbon - 0.02-0.06, silicon - 0.10-0.60, manganese - 9.5-12.5, chromium - 19.0-21.0, nickel - 4.5 -7.5, molybdenum - 1.2-2.0, vanadium - 0.08-0.22, calcium - 0.005-0.010, sodium - 0.005-0.010, niobium - 0.05-0.15, magnesium - 0 , 0005-0.001, nitrogen - 0.40-0.60, aluminum - 0.005-0.01, iron and impurities - the rest, while it contains sulfur as 0.003-0.012 wt. %, phosphorus 0.004-0.025 wt. %, lead 0.0002-0.005 wt. %, bismuth 0.0002-0.005 wt. %, tin 0.0002-0.005 wt. %, arsenic 0.0002-0.005 wt. % and copper 0.05-0.2 wt. %
Известную сталь выплавляют в печах по стандартной технологии. Для придания стали повышенного уровня прочности, более стабильных характеристик механических свойств, пониженной склонности к межкристаллитной коррозии, повышенной износоустойчивости в ледовых условиях, улучшенной свариваемости, низкой магнитной проницаемости и повышенной горячей технологической пластичности сталь подвергают термодеформационной обработке по специальному режиму.Known steel is smelted in furnaces using standard technology. To give steel a higher level of strength, more stable characteristics of mechanical properties, a reduced tendency to intergranular corrosion, increased wear resistance in ice conditions, improved weldability, low magnetic permeability and increased hot process plasticity, the steel is subjected to thermal deformation treatment in a special mode.
Способ термодеформационной обработки коррозионно-стойкой высокопрочной немагнитной стали, включающий нагрев слитка, деформацию слитка в пластину в температурном диапазоне 1240-1000°С с суммарной степенью деформации 40-94%, охлаждение пластины на воздухе для контроля качества поверхности и ее зачистки, деформирование полученной пластины в диапазоне температур 1240-1000°С с фиксацией суммарной степени деформации 45-65% по 10-14% за проход в лист, толщина которого в 2,5-3,5 раза меньше толщины пластины, подстуживают полученный лист на воздухе до 1000-950°С, контролируют температуру по его поверхности и окончательно деформируют за 2-3 прохода по 8-12% за проход с последующим ускоренным охлаждением со скоростью 10-50°С/с до температуры 100-150°С по поверхности листа и дальнейшим охлаждением на воздухе.Method of thermo-deformation processing of corrosion-resistant high-strength non-magnetic steel, including heating the ingot, deformation of the ingot into the plate in the temperature range 1240-1000 ° C with a total degree of deformation of 40-94%, cooling the plate in air to control the quality of the surface and its cleaning, deformation of the resulting plate in the temperature range 1240-1000 ° С with fixing the total degree of deformation of 45-65% by 10-14% per passage into the sheet, the thickness of which is 2.5-3.5 times less than the thickness of the plate, the resulting sheet is air-cooled to 1000- 950 ° C, co troliruyut temperature on its surface is deformed and finally for 2-3 passes of 8-12% over a pass, followed by accelerated cooling at a rate 10-50 ° C / s to a temperature of 100-150 ° C on the surface of the sheet and subsequent cooling in air.
Недостатки этой стали и способа ее получения заключаются в следующем.The disadvantages of this steel and its production method are as follows.
Данная сталь кристаллизуется с образованием γ- и δ-фаз. При значительном числе комбинаций основных элементов Cr, Ni, Mn, V, Nb, Mo химического состава, определяемого данным изобретением, не могут быть получены по стандартной технологии заявленные содержания азота, так как предлагаемое 0,40-0,60% содержание азота в стали при данных комбинациях химического состава превышает его стандартную растворимость в металле при температурах выплавки, а количество азота, которое возможно ввести в жидкий металл при температуре выплавки, превышает растворимость его в выделяющихся при затвердевании γ- и δ-фазах, поэтому избыточный азот будет выделяться в газовую фазу и образовывать пузыри и пористость в слитке. Кроме того, одновременное получение в стали V, Nb, Al, Са, Mg, Na в заявленных соотношениях технически сложно и при промышленном производстве нереализуемо, неизбежны непопадания в анализ по этим элементам и выпады свойств готового металла, если они действительно зависят от содержаний этих элементов и их соотношения.This steel crystallizes with the formation of γ and δ phases. With a significant number of combinations of the basic elements of Cr, Ni, Mn, V, Nb, Mo, the chemical composition determined by this invention, the declared nitrogen content cannot be obtained by standard technology, since the proposed 0.40-0.60% nitrogen content in steel with these combinations of chemical composition, it exceeds its standard solubility in the metal at smelting temperatures, and the amount of nitrogen that can be introduced into the liquid metal at the smelting temperature exceeds its solubility in the γ and δ phases released during solidification, therefore in excess nitrogen will be released into the gas phase and form bubbles and porosity in the ingot. In addition, the simultaneous production of V, Nb, Al, Ca, Mg, Na in steel in the stated proportions is technically difficult and unrealizable in industrial production; misses in the analysis of these elements and loss of the properties of the finished metal are inevitable if they really depend on the contents of these elements and their relationship.
Недостатками технологии термодеформационной обработки по патенту RU 2392348 С2, опубл. 20.06.2010 являются излишняя детализация операций, затрудняющая реализацию и контроль технологии, кроме того, при рекомендуемом режиме нагрева перед деформацией при некоторых соотношениях элементов структура стали при нагреве ≥ 1200°С состоит из нескольких фаз, включая δ-феррит. Например, при наибольших по патенту содержаниях Cr, Mn, Nb и наименьших С и Ni, при содержании азота 0,40-0,5% и при 1200-1320°С сталь имеет структуру α + γ + (Nb, Cr)N. Следовательно, при заявленной температуре нагрева по патенту 1240°С невозможно перед прокаткой получить гомогенную γ-структуру и аустенитную готовую сталь.The disadvantages of the technology of thermal deformation processing according to patent RU 2392348 C2, publ. 06/20/2010 are excessive detailing of operations that impedes the implementation and control of the technology, in addition, with the recommended heating mode before deformation, for some element ratios, the steel structure when heated ≥ 1200 ° C consists of several phases, including δ-ferrite. For example, at the highest contents of Cr, Mn, Nb and the lowest C and Ni, at a nitrogen content of 0.40-0.5% and at 1200-1320 ° C, the steel has the structure α + γ + (Nb, Cr) N. Therefore, at the claimed heating temperature according to the patent 1240 ° C, it is impossible to obtain a homogeneous γ-structure and austenitic finished steel before rolling.
В предлагаемом изобретении достигается технический результат, заключающийся в получении конструкционной криогенной аустенитной высокопрочной коррозионно-стойкой, в том числе в биоактивных средах, свариваемой стали и способа ее получения и обработки, пригодной для различных отраслей промышленности, в том числе для изготовления криогенных высокопрочных сварных конструкций, используемых при транспортировке сжиженных газов, при следующих ее характеристиках:In the present invention, a technical result is achieved, which consists in obtaining structural cryogenic austenitic high-strength corrosion-resistant, including in bioactive environments, welded steel and the method for its preparation and processing, suitable for various industries, including for the manufacture of cryogenic high-strength welded structures, used in the transportation of liquefied gases, with the following characteristics:
- прочности при комнатной температуре, σв≥800 МПа, σ0,2≥600 МПа;- strength at room temperature, σ in ≥800 MPa, σ 0.2 ≥600 MPa;
- вязкости в области криогенных температур, KCU(-163)°С≥34 Дж/см2;- viscosity in the region of cryogenic temperatures, KCU (-163) ° С ≥34 J / cm 2 ;
- хорошей свариваемости;- good weldability;
- экономичности, так как имеет небольшое содержание никеля;- profitability, as it has a low nickel content;
- стабильной аустенитной структуре в высокотемпературной области, исключающей образование δ-феррита;- stable austenitic structure in the high-temperature region, excluding the formation of δ-ferrite;
- коррозионной устойчивости в кислой среде и морской воде;- corrosion resistance in an acidic environment and sea water;
- высокой антиадгезивной устойчивости по отношению к коррозионно-активным микроорганизмам (сульфатвосстанавливающим бактериям);- high anti-adhesive stability against corrosive microorganisms (sulfate-reducing bacteria);
- технологичности в связи с тем, что при сравнительно небольшом содержании марганца требуемое содержание азота может быть получено при выплавке при нормальном давлении в существующих агрегатах.- manufacturability due to the fact that with a relatively low manganese content, the required nitrogen content can be obtained by smelting at normal pressure in existing units.
Указанный технический результат в первом объекте изобретения достигается следующим образом.The specified technical result in the first object of the invention is achieved as follows.
Конструкционная криогенная аустенитная высокопрочная коррозионно-стойкая, в том числе в биоактивных средах, свариваемая сталь, содержащая углерод, хром, никель, марганец, молибден, кремний, азот, алюминий, железо, и примеси, в качестве которых она содержит серу, фосфор, олово, свинец, висмут и мышьяк, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас. %:Structural cryogenic austenitic high-strength corrosion-resistant, including in bioactive environments, weldable steel containing carbon, chromium, nickel, manganese, molybdenum, silicon, nitrogen, aluminum, iron, and impurities, as it contains sulfur, phosphorus, tin , lead, bismuth and arsenic, characterized in that it additionally contains copper in the following ratio of components, wt. %:
С - 0,05-0,07,C - 0.05-0.07,
Cr - 18,0-20,0,Cr - 18.0-20.0,
Ni - 5,0-7,0,Ni - 5.0-7.0,
Mn - 9,0-11,0,Mn - 9.0-11.0,
Мо - 1,4-1,8,Mo - 1.4-1.8,
Si - 0,25-0,35,Si - 0.25-0.35,
Cu - 2,0-2,2,Cu - 2.0-2.2,
N - 0,28-0,32,N - 0.28-0.32,
Al - 0,015-0,035,Al - 0.015-0.035,
S≤0,0025,S≤0.0025,
Р≤0,010,P≤0.010,
Sn≤0,005,Sn≤0.005,
Pb≤0,005,Pb≤0.005,
Bi≤0,005,Bi≤0.005,
As≤0,005,As≤0.005,
Fe - остальное.Fe is the rest.
При этом содержание азота и меди связано соотношением N×Cu = 0,610-0,650.In this case, the nitrogen and copper contents are related by the ratio N × Cu = 0.610-0.650.
Указанный технический результат во втором объекте изобретения достигается следующим образом.The specified technical result in the second object of the invention is achieved as follows.
Способ термодеформационной обработки конструкционной криогенной аустенитной высокопрочной коррозионно-стойкой, в том числе в биоактивных средах, стали включает нагрев слитка, деформацию слитка в заготовку с суммарной степенью деформации 40-90% в температурном диапазоне 1250-1100°С, охлаждение заготовки на воздухе и зачистку, прокатку полученной заготовки при температурах 1200-1080°С с суммарной степенью обжатия 45-70% и окончательную прокатку за 2-3 прохода с суммарной степенью обжатия 30-80% при температурах 1150-1080°С с получением проката, который затем подвергают охлаждению со скоростью 20-100°С/с.The method of thermal deformation processing of structural cryogenic austenitic high-strength corrosion-resistant, including in bioactive media, steel includes heating the ingot, deformation of the ingot into the workpiece with a total degree of deformation of 40-90% in the temperature range of 1250-1100 ° C, cooling the workpiece in air and cleaning rolling the resulting billet at temperatures of 1200-1080 ° C with a total degree of compression of 45-70% and final rolling in 2-3 passes with a total degree of compression of 30-80% at temperatures of 1150-1080 ° C to obtain a rolled product that costs m is subjected to cooling at a rate of 20-100 ° C / sec.
Преимуществами предложенной в изобретении стали и способа ее обработки является то, что при заявленном содержании основных элементов С, Cr, Ni, Mn, Мо, Cu и соотношении содержаний меди и азота из условия N×Cu = 0,610-0,650 равновесная структура стали ниже температуры солидуса и до 1080°С состоит из γ-фазы, что гарантированно обеспечивает получение в реальных технологических условиях чисто аустенитной структуры и требуемого комплекса свойств.The advantages of the steel proposed in the invention and its processing method are that when the declared content of the main elements is C, Cr, Ni, Mn, Mo, Cu and the ratio of the copper and nitrogen contents from the condition N × Cu = 0.610-0.650, the equilibrium structure of the steel is lower than the solidus temperature and up to 1080 ° C consists of a γ-phase, which is guaranteed to provide in real technological conditions a purely austenitic structure and the required set of properties.
Предлагаемая сталь отличается также высокой экономичностью, так как имеет небольшое содержание никеля, и высокой технологичностью, так как требуемое содержание азота может быть получено при выплавке при нормальном давлении в существующих агрегатах.The proposed steel is also characterized by high efficiency, as it has a low nickel content, and high processability, since the required nitrogen content can be obtained by smelting at normal pressure in existing units.
Содержание углерода в пределах 0,05-0,07% способствует получению в стали аустенитной структуры обеспечивает совместно с азотом необходимое упрочнение стали в процессе термической и термодеформационной обработки и достаточную коррозионную стойкость и свариваемость. При большем содержании углерода в стали уменьшается коррозионная стойкость, повышается склонность к МКК, увеличивается склонность к хрупкому разрушению и ухудшается свариваемость.The carbon content in the range of 0.05-0.07% contributes to the formation of an austenitic structure in steel, which, together with nitrogen, provides the necessary hardening of the steel during heat and thermal deformation processing and sufficient corrosion resistance and weldability. With a higher carbon content in steel, corrosion resistance decreases, the tendency to MCC increases, the tendency to brittle fracture increases, and weldability deteriorates.
Хром, никель, марганец и молибден в заданных пределах при содержании меди 2,0-2,2 мас.% и азота 0,28-0,32 мас.% при всех возможных комбинациях содержаний этих элементов в области составов, определяемой изобретением, обеспечивают в готовой стали стабильную чисто аустенитную структуру, требуемые механические свойства, коррозионную стойкость в кислой среде и морской воде, высокую антиадгезивную устойчивость по отношению к коррозионно-активным микроорганизмам (сульфат восстанавливающим бактериям) и пригодность для изготовления хладостойких высокопрочных сварных конструкций, используемых при транспортировке сжиженных газов и нефтепродуктов.Chromium, nickel, manganese and molybdenum within specified limits with a copper content of 2.0-2.2 wt.% And nitrogen 0.28-0.32 wt.% For all possible combinations of the contents of these elements in the composition range defined by the invention, provide in the finished steel, a stable pure austenitic structure, the required mechanical properties, corrosion resistance in acidic medium and sea water, high anti-adhesive resistance to corrosive microorganisms (sulfate reducing bacteria) and suitability for the manufacture of cold-resistant high fusion welded structures used in the transportation of liquefied gases and petroleum products.
При содержании легирующих элементов (Cr, Ni, Mn, Мо) ниже заявляемого предела невозможно добиться чисто аустенитной структуры и заданных свойств, а также требуемых по изобретению содержаний азота. При больших содержаниях этих элементов хотя и получается аустенитная структура, но образующийся γ-твердый раствор обладает повышенным уровнем прочности при горячей пластическом деформации. Повышенное содержание Cr и Мо затрудняет растворение избыточных фаз. Повышенное содержание марганца затрудняет процесс выплавки стали, при повышенном содержании никеля сталь неэкономична.When the content of alloying elements (Cr, Ni, Mn, Mo) below the claimed limit, it is impossible to achieve a purely austenitic structure and desired properties, as well as the nitrogen content required by the invention. At high contents of these elements, although an austenitic structure is obtained, the resulting γ-solid solution has an increased level of strength during hot plastic deformation. The increased content of Cr and Mo makes it difficult to dissolve the excess phases. The high content of manganese complicates the process of steelmaking, with a high content of nickel, steel is uneconomical.
При заявленном содержании Cr, Ni, Mn, Мо обеспечивают высокую растворимость азота в жидкой фазе и в аустените, в результате чего при всех возможных комбинациях содержаний элементов в области составов, определяемой изобретением, и содержании азота 0,28-0,32 мас.% сталь кристаллизуется без образования пузырей и пор в слитке или непрерывно-литой заготовке. При меньшем содержании азота не достигаются требуемые механические свойства, при большем содержании азота возможно образование пузырей и пор в слитке.When the declared content of Cr, Ni, Mn, Mo provide a high solubility of nitrogen in the liquid phase and in austenite, as a result of which, with all possible combinations of the contents of the elements in the composition range defined by the invention, and the nitrogen content of 0.28-0.32 wt.% steel crystallizes without the formation of bubbles and pores in an ingot or continuously cast billet. With a lower nitrogen content, the required mechanical properties are not achieved, with a higher nitrogen content, bubbles and pores may form in the ingot.
Медь придает стали данного состава повышенную стойкость в биоактивных средах. При содержании меди 2,0-2,2 мас.% и соотношении содержаний меди и азота N×Cu = 0,610-0,650 равновесная структура стали ниже температуры солидуса и до 1080°С состоит из γ-фазы, что гарантированно обеспечивает получение в промышленных условиях чисто аустенитной структуры и требуемого комплекса свойств. При меньшем содержании меди в структуре стали ниже температуры солидуса появляется δ-фаза и уменьшаются коррозионная устойчивость в биоактивных средах. Большое содержание меди нежелательно, так как возможна неоднородность расплава и соответственно готовой стали по химсоставу и свойствам.Copper gives steel of this composition increased resistance in bioactive environments. With a copper content of 2.0-2.2 wt.% And a ratio of copper and nitrogen contents N × Cu = 0.610-0.650, the equilibrium structure of the steel below the solidus temperature and to 1080 ° C consists of a γ phase, which is guaranteed to ensure production in industrial conditions a purely austenitic structure and the required set of properties. At a lower copper content in the steel structure below the solidus temperature, the δ phase appears and the corrosion resistance in bioactive media decreases. A high copper content is undesirable, since the heterogeneity of the melt and, accordingly, the finished steel in chemical composition and properties is possible.
Алюминий в указанных пределах 0,015-0,035 мас.% обеспечивает необходимую степень раскисления стали и содержание кислорода. При меньшем содержании алюминия не обеспечивается требуемая степень раскисления стали и возможно образование оксидов хрома, большее содержание алюминия приводит к образованию высокотемпературных нитридов алюминия и затрудняет получение чисто аустенитной структуры.Aluminum in the specified range of 0.015-0.035 wt.% Provides the necessary degree of deoxidation of steel and oxygen content. With a lower aluminum content, the required degree of steel deoxidation is not ensured and chromium oxides are possible, a higher aluminum content leads to the formation of high-temperature aluminum nitrides and makes it difficult to obtain a purely austenitic structure.
Кремний в указанных пределах способствует эффективному раскислению стали и удалению неметаллических включений, а также обеспечивает допустимую величину эквивалентной концентрации хрома Crэ. При большем содержании кремния увеличивается Crэ и в структуре стали возможно появление феррита. При меньшем содержании кремния затрудняется процесс раскисления стали.Silicon within the specified limits contributes to the effective deoxidation of steel and the removal of non-metallic inclusions, and also provides an acceptable value for the equivalent concentration of chromium Cr e . At a higher silicon content, Cr e increases and ferrite may appear in the steel structure. With a lower silicon content, the process of steel deoxidation is hindered.
Присутствие примесей усложняет получение заданной структуры и свойств и уменьшает эффект введения азота в сталь. Поэтому, как правило, стали, легированные азотом, выплавляются по технологии чистой стали. Требуемый по изобретению предел содержаний вредных примесей Р≤0,010, S≤0,0025, Sn≤0,005, Pb≤0,005, As≤0,005, Bi≤0,005 в стали обеспечивает наибольший при заданном составе уровень свойств. При большем содержании примесей проявляется их отрицательное влияние на структуру и свойства стали и процессы структурообразования. Существенно меньшее содержание примесей в настоящее время технологически трудно реализуемо.The presence of impurities makes it difficult to obtain a given structure and properties and reduces the effect of introducing nitrogen into steel. Therefore, as a rule, steels alloyed with nitrogen are smelted using pure steel technology. The content of harmful impurities required by the invention P≤0.010, S≤0.0025, Sn≤0.005, Pb≤0.005, As≤0.005, Bi≤0.005 in steel provides the highest level of properties for a given composition. With a higher content of impurities, their negative effect on the structure and properties of steel and the processes of structure formation is manifested. A significantly lower content of impurities is currently technologically difficult to implement.
При способе термодеформационной обработки по изобретению сталь обладает чисто аустенитной структурой и требуемым комплексом механических и физических характеристик. При несоблюдении температур нагрева перед деформацией, начала и окончания операций термодеформационной обработки, степени обжатия и скорости охлаждения по операциям получение чисто аустенитной стали и достижение заявленных по изобретению ее характеристик невозможно.In the method of thermal deformation processing according to the invention, the steel has a purely austenitic structure and the required complex of mechanical and physical characteristics. If the heating temperatures before deformation, the beginning and end of the operations of thermal deformation processing, the degree of compression and the cooling rate for operations are not observed, it is impossible to obtain pure austenitic steel and achieve its characteristics declared according to the invention.
Пример реализации технологии выплавки и обработки сталиAn example of the implementation of steelmaking and steel processing technology
В опытном порядке сталь заявленного состава была выплавлена в вакуумной индукционной печи вместимостью 50 кг по жидкому металлу с использованием описанных выше особенностей технологии выплавки азотсодержащих коррозионно-стойких сталей. Использовали чистые шихтовые материалы: железо Армко, электролитический никель, металлические хром и марганец, азотированный феррохром.Experimentally, the steel of the claimed composition was smelted in a vacuum induction furnace with a capacity of 50 kg for liquid metal using the above-described features of the technology for smelting nitrogen-containing corrosion-resistant steels. Pure charge materials were used: Armco iron, electrolytic nickel, metallic chromium and manganese, nitrided ferrochrome.
Полученный слиток после зачистки нагревали до температуры 1250°С и ковали в температурном интервале 1250-1100°С со степенью деформации 75%, затем поковки охлаждали на воздухе и зачищали.After stripping, the obtained ingot was heated to a temperature of 1250 ° C and forged in the temperature range of 1250-1100 ° C with a degree of deformation of 75%, then the forgings were cooled in air and cleaned.
Далее поковки прокатывали с суммарной степенью деформации 70% (до толщины 10,5 мм) в диапазоне температур 1200-1080°С за 9 проходов (частные обжатия 20-30%) с промежуточными подогревами. После прокатки полученные заготовки охлаждали на воздухе.Further, the forgings were rolled with a total degree of deformation of 70% (to a thickness of 10.5 mm) in the temperature range of 1200-1080 ° C for 9 passes (partial reduction of 20-30%) with intermediate heating. After rolling, the resulting blanks were cooled in air.
Заключительную прокатку проводили по схеме высокотемпературной термомеханической обработки. Металл нагревали до 1150°С и деформировали за 3 прохода с суммарной степенью деформации 70% (до толщины 3,2 мм, частные обжатия 25-30%) в диапазоне 1150-1080°С с промежуточными подогревами. Окончательное охлаждение проката проводили со скоростью 100°С/с водой. Далее прокат зачищали и разрезали на требуемые размеры. Механические свойства полученного металла представлены в таблице.The final rolling was carried out according to the scheme of high-temperature thermomechanical processing. The metal was heated to 1150 ° C and deformed in 3 passes with a total degree of deformation of 70% (to a thickness of 3.2 mm, partial reduction of 25-30%) in the range of 1150-1080 ° C with intermediate heating. The final cooling of the rolled products was carried out at a rate of 100 ° C / s with water. Then the rolled metal was stripped and cut to the required dimensions. The mechanical properties of the obtained metal are presented in the table.
Коррозионная стойкость разработанного сплава в кислой среде (0,5М H2SO4, рН 0,44) и морской воде (3% NaCl) по разным показателям (МКК, общая, питтинговая и щелевая коррозия) не ниже или выше, чем у коррозионно-стойких нержавеющих сталей типа (05-12)Х18Н(8-10) и 06Х18АН(8-10).The corrosion resistance of the developed alloy in an acidic environment (0.5 M H 2 SO 4 , pH 0.44) and sea water (3% NaCl) according to various indicators (MCC, total, pitting and crevice corrosion) is not lower or higher than that of corrosion -resistant stainless steels of the type (05-12) X18H (8-10) and 06X18AN (8-10).
Полученная сталь в микробиологических средах, обогащенных сероводородом и благоприятных для размножения сульфатвосстанавливающих бактерий, имеет антиадгезивную способность на уровне сталей 05Х14Н7Д2АМБТ и 05Х14Н9Д2АМБТ и значительно выше, чем у стали 07Х14Н5Д2МБТ без азота. Количество адгезированных микроорганизмов (клеток/см2) на образцах полученной стали в сравнимых условиях испытаний в 20 раз меньше, чем для стали 07Х14Н5Д2МБТ.The steel obtained in microbiological media enriched with hydrogen sulfide and favorable for the propagation of sulfate reducing bacteria has a release ability at the level of 05Kh14N7D2AMBT and 05Kh14N9D2AMBT steels and is significantly higher than that of 07Kh14N5D2MBT steel without nitrogen. The number of adhered microorganisms (cells / cm 2 ) on the samples of the obtained steel under comparable test conditions is 20 times less than for steel 07X14N5D2MBT.
Claims (2)
С - 0,05-0,07
Cr - 18,0-20,0
Ni - 5,0-7,0
Mn - 9,0-11,0
Мо - 1,4-1,8
Si - 0,25-0,35
Cu - 2,0-2,2
N - 0,28-0,32
Al - 0,015-0,035
S≤0,0025
Р≤0,010
Sn≤0,005
Pb≤0,005
Bi≤0,005
As≤0,005
Fe - остальное,
при этом содержание азота и меди связано соотношением N × Cu = 0,610-0,650.1. Structural cryogenic austenitic high-strength corrosion-resistant, including in bioactive environments, weldable steel containing carbon, chromium, nickel, manganese, molybdenum, silicon, nitrogen, aluminum, iron and impurities, as it contains sulfur, phosphorus, tin, lead, bismuth and arsenic, characterized in that it additionally contains copper in the following ratio of components, wt.%:
C - 0.05-0.07
Cr - 18.0-20.0
Ni - 5.0-7.0
Mn - 9.0-11.0
Mo - 1.4-1.8
Si - 0.25-0.35
Cu - 2.0-2.2
N - 0.28-0.32
Al - 0.015-0.035
S≤0.0025
P≤0.010
Sn≤0.005
Pb≤0.005
Bi≤0.005
As≤0.005
Fe - the rest,
wherein the nitrogen and copper content is related by the ratio N × Cu = 0.610-0.650.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015121315/02A RU2584315C1 (en) | 2015-06-04 | 2015-06-04 | Structural cryogenic austenite high-strength corrosion-resistant, including bioactive media, welded steel and method of processing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015121315/02A RU2584315C1 (en) | 2015-06-04 | 2015-06-04 | Structural cryogenic austenite high-strength corrosion-resistant, including bioactive media, welded steel and method of processing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2584315C1 true RU2584315C1 (en) | 2016-05-20 |
Family
ID=56012085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015121315/02A RU2584315C1 (en) | 2015-06-04 | 2015-06-04 | Structural cryogenic austenite high-strength corrosion-resistant, including bioactive media, welded steel and method of processing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2584315C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631067C1 (en) * | 2016-10-28 | 2017-09-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Method for producing sheets from cold-resistant high-strength austenitic steel |
RU2683173C1 (en) * | 2018-05-31 | 2019-03-26 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | High-strength nonmagnetic corrosion-resistant steel |
RU2735777C1 (en) * | 2020-05-07 | 2020-11-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Method of producing rolled semi-products from austenitic corrosion-resistant steel |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3940266A (en) * | 1972-03-28 | 1976-02-24 | Armco Steel Corporation | Austenitic stainless steel |
RU2200920C2 (en) * | 1997-12-19 | 2003-03-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Elements of technological processes, containers and pipes for storage and transportation of liquids at cryogenic temperatures |
EP1645649A1 (en) * | 2003-06-10 | 2006-04-12 | Sumitomo Metal Industries Limited | Austenitic stainless steel for hydrogen gas and method for production thereof |
RU2392348C2 (en) * | 2008-08-20 | 2010-06-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Corrosion-proof high-strength non-magnetic steel and method of thermal deformation processing of such steel |
RU2450080C2 (en) * | 2007-12-20 | 2012-05-10 | ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ, ИНК. | Sparingly alloyed corrosion-resistant austenitic stainless steel |
RU2545856C2 (en) * | 2013-08-02 | 2015-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | High-strength cryogenic austenite weldable structural steel and steel obtainment method |
-
2015
- 2015-06-04 RU RU2015121315/02A patent/RU2584315C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3940266A (en) * | 1972-03-28 | 1976-02-24 | Armco Steel Corporation | Austenitic stainless steel |
RU2200920C2 (en) * | 1997-12-19 | 2003-03-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Elements of technological processes, containers and pipes for storage and transportation of liquids at cryogenic temperatures |
EP1645649A1 (en) * | 2003-06-10 | 2006-04-12 | Sumitomo Metal Industries Limited | Austenitic stainless steel for hydrogen gas and method for production thereof |
RU2450080C2 (en) * | 2007-12-20 | 2012-05-10 | ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ, ИНК. | Sparingly alloyed corrosion-resistant austenitic stainless steel |
RU2392348C2 (en) * | 2008-08-20 | 2010-06-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Corrosion-proof high-strength non-magnetic steel and method of thermal deformation processing of such steel |
RU2545856C2 (en) * | 2013-08-02 | 2015-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | High-strength cryogenic austenite weldable structural steel and steel obtainment method |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631067C1 (en) * | 2016-10-28 | 2017-09-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Method for producing sheets from cold-resistant high-strength austenitic steel |
RU2683173C1 (en) * | 2018-05-31 | 2019-03-26 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | High-strength nonmagnetic corrosion-resistant steel |
RU2735777C1 (en) * | 2020-05-07 | 2020-11-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Method of producing rolled semi-products from austenitic corrosion-resistant steel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190226068A1 (en) | Process for manufacturing hot-rolled plate, strip or coil made of duplex stainless steel | |
JP5072285B2 (en) | Duplex stainless steel | |
KR101564152B1 (en) | High-purity ferritic stainless steel sheet having excellent oxidation resistance and high-temperature strength, and method for producing same | |
JP5685198B2 (en) | Ferritic-austenitic stainless steel | |
KR102349888B1 (en) | Two-phase stainless steel and its manufacturing method | |
TWI460293B (en) | Duplex stainless steel, duplex stainless steel slab, and duplex stainless steel material | |
JP7059357B2 (en) | Duplex stainless clad steel sheet and its manufacturing method | |
WO2006109664A1 (en) | Ferritic heat-resistant steel | |
JP2007126688A (en) | AUSTENITIC HIGH-Mn STAINLESS STEEL FOR HIGH-PRESSURE HYDROGEN GAS | |
EP3722448B1 (en) | High-mn steel and method for manufacturing same | |
CN111051553B (en) | High Mn steel and method for producing same | |
EP2684974B1 (en) | Duplex stainless steel | |
CN104152818A (en) | Duplex stainless steel and preparation method thereof | |
JP6842257B2 (en) | Fe-Ni-Cr-Mo alloy and its manufacturing method | |
JPWO2020166538A1 (en) | High Mn steel and its manufacturing method | |
JP5329632B2 (en) | Duplex stainless steel, duplex stainless steel cast, and duplex stainless steel | |
RU2584315C1 (en) | Structural cryogenic austenite high-strength corrosion-resistant, including bioactive media, welded steel and method of processing | |
US9816163B2 (en) | Cost-effective ferritic stainless steel | |
CN113544295A (en) | Super austenitic material | |
RU2657741C1 (en) | Structural cryogenic austenite high-strength corrosion-resistant weldable steel and its treatment method | |
RU2653954C2 (en) | Method of manufacturing thick-sheet rolled stock for manufacturing of electrically welded gas-and-oil pipes of large diameter category x42-x56, resistant against hydrogen-induced cracking in h2s-containing media | |
EP3686306B1 (en) | Steel plate and method for manufacturing same | |
CN104498836A (en) | Corrosion-resistant rare earth alloy steel | |
JP5136174B2 (en) | High strength steel for bolts with excellent weather resistance and delayed fracture resistance | |
JP5329634B2 (en) | Duplex stainless steel, duplex stainless steel cast, and duplex stainless steel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180418 Effective date: 20180418 |