Меню

17 4ph сталь свойства

Сталь 07Х16Н4Д4Б / 17-4PH – свойства, особенности, специфика применения

Ещё одним, довольно важным фактором, который делает эту сталь настолько популярной – это относительная дешевизна в производстве.

На сегодняшний день сталь 07Х16Н4Д4Б / 17-4PH является одним из наиболее часто применяемых хромово-никелевых разновидностей сплавов не только на территории постсоветского пространства, но и во всем мире в целом. В этой статье вы найдете больше информации о составе этой стали, ее основных свойствах, а также ключевых и наиболее характерных сферах применения.

Состав

Согласно номенклатуре, которая применяется на территории большинства постсоветских государств – основные компоненты, входящие в состав этого вида стали зашифрованы в его названии: 07Х16Н4Д4Б. Второе, применяемое больше в западных странах название сплава, 17-4PH, не несёт в себе никакой полезной информации и является скорее нарицательным. Если разбирать основной состав, то сплав состоит:

  • 0,07% углерода;
  • Порядка 16% хрома;
  • Около 4% никеля;
  • Не более 4% меди;
  • Молибден в составе сплава отсутствует.

Важно сообщить, что может присутствовать незначительная разница в количестве составляющих компонентов в конечном продукте. Особенно это характерно для разнообразных сплавов отечественного производства. Разница хоть и будет незначительной, но специфика технологического процесса подразумевает наличие подобной разницы практически в каждой последующей партии продукта.

Характерные свойства

Среди наиболее выраженных характерных свойств этого сплава стоит отметить чрезвычайную по сравнению с другими видами стали прочность и удельную теплоемкость. Даже в сравнении со сплавом 05Х16Н4Д2Б, который способен выдерживать до 1 200 градусов Цельсия, этот вид стали значительно лучше, поскольку способен выдерживать температуру до 1 500 градусов.

Прочность сплава обуславливается, в первую очередь, разнообразными особенностями структуры кристаллической решётки сплава, которая по форме напоминает тетраедер. В конечном счете, хоть это и не самый прочный из всех видов стали, но в сочетании с высокой удельной теплоемкостью это делает 07Х16Н4Д4Б действительно ценным сплавом.

Доминирующие сферы применения

Именно прочность и температурная стойкость этого сплава в первую очередь и обуславливает весь необходимый спектр его разнообразных полезных свойств, а также специфику его применения в современных сферах жизни человека и машиностроении. Среди наиболее частых сфер применения стоит выделить:

  • Создание высокопрочных корпусов для различной техники;
  • Производство деталей и форм для термического литья;
  • Разработка электронных компонентов, требующих высокой термической устойчивости;

Ещё одним, довольно важным фактором, который делает эту сталь настолько популярной – это относительная дешевизна в производстве.

Источник

высокопрочная коррозионностойкая сталь аустенитно- мартенситного класса

Изобретение относится к металлургии, в частности к созданию высокопрочной корозионно-стойкой стали аустенитно-мартенситного класса, предназначенной для изготовления высоконагруженных крупногабаритных деталей машин, таких как шасси, рамы, лонжероны, узлы поворота, силовой крепеж и др., работающих при температуре от -70 до +300°С. Заявленная сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,18-0,21; хром 13-14; никель 4-4,5; молибден 2,3-2,8; кремний 1,7-2,5; кобальт 3,5-4,5; азот 0,06-0,09; марганец 0,1-1,0; иттрий 0,001-0,05; церий 0,001-0,05; лантан 0,001-0,05; железо остальное. При этом сумма Y+Ce+La0,l %, а соотношение компонентов, определяющих фазовый состав стали, характеризуется следующими формулами:
Км=Cr+Mo+l,5Ni+30(C+N)+0,7(Mn+Si)=30-35;
Кф=Cr+Mo+2Si-=5-5,5,
где Км — эквивалент мартенситообразования, а Кф — эквивалент ферритообразования. Техническим результатом изобретения является повышение прочности, пластичности, ударной вязкости и сопротивления коррозионному растрескиванию. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения

1. Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь аустенитно-мартенситного класса, содержащая углерод, хром, никель, молибден, кремний, азот, марганец, железо, отличающаяся тем, что сталь дополнительно содержит кобальт, иттрий, церий и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод — 0,18 — 0,21
Хром — 13 — 14
Никель — 4 — 4,5
Молибден — 2,3 — 2,8
Кремний — 1,7 — 2,5
Кобальт — 3,5 — 4,5
Азот — 0,06 — 0,09
Марганец — 0,1 — 1,0
Иттрий — 0,001 — 0,05
Церий — 0,001 — 0,05
Лантан — 0,001 — 0,05
Железо — Остальное
при этом сумма Y+Ce+La 0,1%.

2. Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь аустенитно-мартенситного класса по п.1, отличающаяся тем, что соотношение компонентов, определяющих фазовый состав стали, характеризуется следующими формулами:
Км = Cr+Mo+1,5Ni+30(C+N)+0,7(Mn+Si) = 30-35,
Кф = Cr+Mo+2Si- <1,5Ni+30(C+N)+0,7Mn>= 5-5,5,
где Км — эквивалент мартенситообразования;
Кф — эквивалент ферритообразования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным коррозионно-стойким сталям аустенитно-мартенситного класса, обладающих супервысокой прочностью, хорошей свариваемостью и высоким сопротивлением коррозионному растрескиванию. Сталь предназначена для изготовления высоконагруженных крупногабаритных деталей машин: шасси, рамы, лонжероны, узлы поворота, силовой крепеж и др., работающих при t = -70 — +300 o C во всеклиматических условиях, в том числе в морской среде.

Известны коррозионно-стойкие стали для силовых деталей машин, в том числе самолетных конструкций: 17-4PH (США) (New developments in high strength stainless steels, DMIC Report 223, January 3, 1966 г.) и сталь 13X11H6M2C (а.с. 647355, БИ N 6 от 15.02.79 г.).

Сталь 17-4PH имеет следующий химический состав, мас.%:
C — 0,07
Cr — 15,5-17,5
Ni — 3-5
Nb — 0,15-0,45
Cu — 3-5
Si — 1,0
Fe — Остальное
После закалки с 1040 o C и отпуска при 470 o C 1 час сталь имеет следующие механические свойства: в = 133 кгс/мм 2 , 0,2 = 120 кгс/мм 2 , = 10,5%, = 35%, a v = 2 кгсм/см 2 .

Сталь имеет достаточно высокое сопротивление коррозионному растрескиванию, но недостаточный уровень прочностных характеристик и пониженные значения пластичности ( и ) и вязкости (a v ).

Сталь 13Х11Н6М2С имеет следующий химический состав, мас.%:
C — 0,10-0,16
Cr — 10,5-12,5
Ni — 5,6-7
Mo — 1,5-3
Si — 1,3-2,7
N — 0,006-0,05
Mn — 0,5
Fe — Остальное
Сталь после закалки и отпуска обладает следующими механическими свойствами: в = 154-158 кгс/мм 2 , 0,2 = 131-135 кгс/мм 2 , = 12-13%, = 42-55%, a н = 6-7,5 кгсм/см 2 .

Указанная сталь имеет недостаточный уровень прочности и из-за пониженного содержания хрома недостаточную коррозионную стойкость, что затрудняет ее применение для деталей и узлов, работающих в морской среде. Кроме того, сталь не сбалансирована по фазовому составу: при содержании в стали ферритообразующих элементов (Cr, Si, Mo) на верхнем пределе, а аустенитообразующих (C, Ni, N) — на нижнем, в стали может быть до 13% дельта-феррита, который резко снижает пластичность и вязкость, особенно в поперечном волокну направлении. Кроме того, при неблагоприятном сочетании легирующих элементов сталь может быть либо чисто аустенитной, либо мартенситной, что приводит к нестабильности механических свойств.

Известна коррозионно-стойкая сталь аустенитно-мартенситного класса 18Х14Н4АМ3 (а.с. N 829716, БИ 18 от 15.05.81 г.), принятая авторами за прототип, следующего химического состава, мас.%:
C — 0,17-0,20
Cr — 13-14,5
Ni — 4-4,5
Mo — 2,3-2,8
N — 0,05-0,10
Si — 0,1-0,7
Mn — 0,1-1,0
Fe — Остальное
Эта сталь имеет высокий комплекс механических и коррозионных свойств. После закалки, обработки холодом и отпуска сталь имеет следующие свойства: в = 164-176 кгс/мм 2 , 0,2 = 135-140 кгс/мм 2 , 5 = 15,5-16,5%, = 50-55%, a н = 10-12 кгсм/см 2 .

Недостатками стали является недостаточная прочность для таких узлов, как шасси самолета, а также крупное зерно после закалки (

2 балла), что при жестких условиях испытания приводит к получению пониженных характеристик (ударная вязкость образцов с трещиной — a ту , коэффициент интенсивности напряжений K 1с ).

Технической задачей настоящего изобретения является создание супервысокопрочной коррозионно-стойкой стали ( в = 180 кгс/мм 2 ), обладающей стабильно высокими пластичностью и вязкостью, а также высокими характеристиками надежности — коэффициентом интенсивности напряжения K 1с , сопротивлением коррозионному растрескиванию.

Эта задача достигается за счет дополнительного легирования кобальтом, иттрием, церием и лантаном при следующем соотношении компонентов, мас.%:
C — 0,18-0,21
Cr — 13-14
Ni — 4-4,5
Mo — 2,3-2,8
Si — 1,7-2,5
Co — 3,5-4,5
N — 0,06-0,09
Mn — 0,1-1,0
Y — 0,001-0,05
Ce — 0,001-0,05
La — 0,001-0,05
Fe — Остальное
При этом сумма Y+Ce+La0,1, т. к. большее содержание может повысить склонность к горячим трещинам.

Соотношение аустенито- и ферритообразующих элементов, определяющих фазовый состав в стали, должно определяться следующими равенствами:
K м = Cr+Mo+1,5Ni+30(C+N)+0,7(Mn+Si) = 30-35,
K ф = Cr+Mo+2Si- <1,5Ni+30(C+N)+0,7Mn>= 5-5,5,
где K м — эквивалент мартенситообразования,
K ф — эквивалент ферритообразования.

Подобранное соотношение легирующих элементов (K м и K ф ) позволяет получить стабильную структуру феррита и заданное соотношение мартенсита и аустенита (80-85% мартенсита, 15-20% остаточного аустенита) и обеспечить требуемый высокий уровень механических и коррозионных свойств.

Легирование стали повышенным содержанием Si и введенным Co позволяет получить высокий предел прочности в = 180 кгс/мм 2 .

Кроме того, повышенное содержание кремния обеспечивает высокую коррозионную стойкость в том числе сопротивление коррозионному растрескиванию.

Легирование церием и лантаном уменьшает содержание примесей на границах зерен, легирование иттрием позволяет получить достаточно мелкое зерно (

4 балла), что обеспечивает высокие и стабильные характеристики пластичности и вязкости.

В лабораторных условиях в открытой печи с последующим электрошлаковым переплавом были произведены плавки предложенного химического состава (табл. 1).

Новая сталь после термообработки по оптимальному режиму: закалка + обработка холодом и отпуск обладает следующими механическими свойствами (табл. 2):
предел прочности в = 180-190 кгс/мм 2
предел текучести 0,2 = 142-150 кгс/мм 2
относительное удлинение 5 = 18-20%
относительное сужение = 52-60%
ударная вязкость a v = 6-10 кгсм/см 2 (r н = 0,25 мм)
ударная вязкость с трещиной a ту = 3,5-5 кгсм/см 2
коэффициент интенсивности напряжения:
K 1с +20 = 450-480 кгс/мм 3/2
K 1с -50 = 290-310 кгс/мм 3/2
Сопротивление коррозионному растрескиванию — при приложенном напряжении = 0,8 0,2 сталь выдерживает более 6 месяцев без разрушения в камере соляного тумана 5% NaCl, t = 35 o C (КСТ-35).

Как видно из приведенных данных, при весьма высоких значениях прочности в = 180-190 кгс/мм 2 сталь имеет высокие характеристики пластичности ( , ), вязкости (a н , a v , a ту ), высокий коэффициент интенсивности напряжения (K 1с ), высокое сопротивление коррозионному растрескиванию в камере соляного тумана (КСТ-35).

По сравнению с известной сталью (прототип) новая сталь обладает более высокими механическими свойствами: предел прочности ( в ) выше на 10-20 кгс/мм 2 , значение ударной вязкости (a v и a ту ) выше в 1,5 раза, значения коэффициента интенсивности напряжений (K 1с ) выше на 10-20%.

Таким образом, применение предложенной стали позволит снизить вес тяжелонагруженных деталей, эксплуатирующихся при t = -70 — +300 o C во всеклиматических условиях, и обеспечить стабильные и высокие характеристики надежности самолетов нового поколения.

Эта сталь может быть применена для высоконагруженных силовых конструкций (детали шасси, рамы, лонжероны, узлы поворота и др.), эксплуатирующихся во всеклиматических условиях и гидросамолете.

Источник

Читайте также:  Твердый как сталь человек
Adblock
detector
Классы МПК: C22C38/52 с кобальтом
Автор(ы): Вознесенская Н.М. , Каблов Е.Н. , Шалькевич А.Б. , Петраков А.Ф. , Воронин Г.Ф. , Будский Е.В.
Патентообладатель(и): Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов
Приоритеты: