КОРРОЗИОННОСТОЙКИЙ СТАЛЬНОЙ МАТЕРИАЛ

Полезная модель относится к области металлургии, в частности к материалам на основе плакированной коррозионностойкой стали и может быть использован в машиностроении. Преимущественное применение этот материал может найти в вагоностроении для строительства котлов по перевозке и хранению продуктов, которые требуют применения материала стойкого против коррозии в агрессивных средах (например, таких как: аммоний азотнокислый, аммоний сернокислый, аммоний фосфат).
Известен ряд коррозионностойких материалов на основе нержавеющих сталей ферритного класса марок 15Х25Т, 08Х17Т, 08Х13 и др. (содержащие 13-28% хрома), поставляемые по ГОСТ 5632-72 которые являются полноценными заменителями никельсодержащих сталей с 10% никеля во многих коррозионных средах. Однако ферритные стали значительно уступают по свариваемости, аустенитным и аустенитно-ферритным сталям, что связано со значительным ростом зерна в околошовной зоне сварных соединений, обуславливающих ее хрупкость, не устраняемую дальнейшей обычной печной термообработкой, поэтому указанный класс сталей находит ограниченное применение в сварных металлоконструкциях.
В последнее время разработан ряд ферритных сталей, легированных ниобием, ванадием, алюминием (М.О.Мрозова, «Новые коррозионностойкие материалы и технологии их получениям. Химическое и нефтяное машиностроение, №12, 1987 г.)
Известен материал на основе плакированной коррозионностойкой стали (а. с. СССР №1688603), состоящий из основного слоя (Ст. 10) и коррозионностойких плакирующих слоев, содержащих углерод, марганец, кремний, хром, серу, железо, ниобий и ванадий при следующем соотношении компонентов; масс.%:
Углерод - 0,1-0,2
Кремний - 0,2-0,8
Марганец - 0,2-0,8
Хром - 12,0-25,0
Сера - 0,005-0,035
Фосфор - 0,005-0,035
Ниобий - 0,3-1,20
Ванадий - 0,1-1,0
Железо - остальное
при условии выполнения соотношения
Сталь не склонна к МКК по ГОСТ 6032-75, имеет величину зерна 4 в ЗТВ по ГОСТ 5639-65, имеет хорошую свариваемость. Недостаток этой стали высокая стоимость плакирующего металла из-за наличия дорогостоящих ниобия и ванадия.
Известен материал, состоящий из основного и плакирующего слоя из стали марки 10Х18Н10Т по ГОСТ 5632-61. Недостаток этой стали высокая стоимость.
Задачей полезной модели является разработка стального материала, расширяющего арсенал коррозионностойких сталей с высокими физико-механическими свойствами, аналогичными известным материалам того же назначения.
Технический результат достигается за счет снижения стоимости стали без ухудшения свойств.
Коррозионностойкий стальной материал содержит стальной основной слой и плакирующий слой. Плакирующий слой выполнен из ферритной стали с мелкозернистой структурой и содержит ингредиенты при следующем соотношении, масс.%:
Углерод - 0,1-0,17
Кремний - 0,2-0,8
Марганец - 0,3-0,5
Хром - 14-28
Никель - 0,3-0,4
Сера - 0,005-0,02
Фосфор - 0,003-0,03
Железо - остальное
Плакирующий слой выполнен из коррозионностойкой ферритной стали марки 12Х14Н÷15Х28Н с зерном феррита 8-12 баллов. На фиг.1 изображен корозионностойкий стальной материал, содержащий основной слой 1 и плакирующий слой 2.
Коррозионностойкий стальной материал, содержащий основной слой и плакирующий слой из коррозионностойкой ферритной стали марки 12Х14Н÷15Х28Н Феррит имеет мелкозернистую структуру с балом 8-10 по ГОСТ 5639-65, которая обеспечивает незначительное увеличение зерна в зоне термического влияния (ЗТВ) после сварки (см.таб.2)
На заготовку (пластину) из стали марки 09Г2С размерами 30×150×400 мм наплавлялся на одну большую грань плакирующий слой из стали марки 15Х25Н. Толщина плакирующего слоя составила 3,2 мм. Затем наплавленная пластина прокатывалась на
полосу толщиной 10 мм. После прокатки плакированные полосы термически обрабатывались электроконтактным нагревом по режиму:
1. нагрев под закалку 5-10°С в сек., закалка в воде, t нагрева под закалку 870-920°С, выдержка 1-10 сек.
2. нагрев под отпуск 5-10°С в сек., t отпуска = 580-620°С, выдержка 120-180 сек., охлаждение водой или на воздухе.
Химический состав плакирующего слоя приведен в таблице 1.
Физике - механические свойства материала приведены в таблице 2.
Механические и коррозионные испытания показали, что предлагаемая плакированная сталь 12Х14Н÷15Х28Н + ст.09Г2С лист 10 мм по свойствам удовлетворяет требованиям, предъявляемым к плакированным сталям марки ст.10Х18Н10Т+09Г2С и ее сварным соединениям. Микроструктура плакирующего слоя феррит с мелким зерном 10-12 по ГОСТ 5639-65.
После сварки в зоне термического влияния (З.Т.В.) плакирующего слоя величина зерна незначительно увеличивается до бала 6-8 что, обеспечивает достаточную пластичность стали.
Испытания плакирующего слоя по методу AM ГОСТ 6032-75 не выявили склонности его к межкристаллитной коррозии.
Использование в заявляемом коррозионностойком материале стали основного слоя из ст.09Г2С и плакирующего слоя из ферритной стали 12К14Н-15 с новым составом ингредиентов позволит снизить себестоимость двухслойной стали и сэкономить дорогостоящий дефицитный никель.
Таб. 1
Лист№
Содержание элементов, масс%
С
Si
Mn
Сr
Ni
S
P
Fe
1
0,1
0,7
0,31
14,46
0,37
0,005
0,031
84,024
2
0,17
0,68
0,31
18,73
0,37
0,004
0,03
79,706
3
0,14
0,68
0,31
25,02
0,30
0,004
0,029
73,517
Таб.2
Материал
Лист №
Предел прочности, МПА
Относительное удлинение, %
Относительное сужение, %
Величина зерна ЗТВ, плакирующего слоя ГОСТ 5639-65
Коррозионные потери, г/м<sup>2</sup>, год
Склонность к ММКпоГОСТ6032-75
Суперфосфат двойной
Сульфат аммония
Хлористый калий
Аммиачная селитра
СТ.09Г2С + 12Х14Н-15Х28Н
1
390
38
56
12
0,6
1,2
12
0,4
Не склонен
2
390
39
56
12
0,6
1,1
12
0,4
Не склонен
3
430
35
59
11
0,7
1,1
14
0,4
Не склонен
Ст.09Г2С + 10Х18Н10Т
Известный материал
380-430
38
50
4
0,7
1,1
12,0
0,4
Не склонен