[go: up one dir, main page]

RU2458176C1 - Cold resistant steel of high strength - Google Patents

Cold resistant steel of high strength Download PDF

Info

Publication number
RU2458176C1
RU2458176C1 RU2011111691/02A RU2011111691A RU2458176C1 RU 2458176 C1 RU2458176 C1 RU 2458176C1 RU 2011111691/02 A RU2011111691/02 A RU 2011111691/02A RU 2011111691 A RU2011111691 A RU 2011111691A RU 2458176 C1 RU2458176 C1 RU 2458176C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
molybdenum
nickel
resistant steel
manganese
Prior art date
Application number
RU2011111691/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Владимирович Галкин (RU)
Виталий Владимирович Галкин
Сергей Владимирович Денисов (RU)
Сергей Владимирович Денисов
Юрий Павлович Демидченко (RU)
Юрий Павлович Демидченко
Виктор Андреевич Малышевский (RU)
Виктор Андреевич Малышевский
Тамара Григорьевна Семичева (RU)
Тамара Григорьевна Семичева
Елена Игоревна Хлусова (RU)
Елена Игоревна Хлусова
Сергей Анатольевич Голосиенко (RU)
Сергей Анатольевич Голосиенко
Виктор Валерьевич Орлов (RU)
Виктор Валерьевич Орлов
Александр Витальевич Маслеников (RU)
Александр Витальевич Маслеников
Андрей Борисович Милейковский (RU)
Андрей Борисович Милейковский
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат"
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат", Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" filed Critical Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат"
Priority to RU2011111691/02A priority Critical patent/RU2458176C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2458176C1 publication Critical patent/RU2458176C1/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: cold resistant steel contains the following component ratio, wt %: carbon 0.08 - 0.11, silicium 0.15 - 0.40, manganese 0.30 - 0.60, chrome 0.30 - 0.70, nickel 1.80 - 2.20, cuprum 0.40 - 0.70, molybdenum 0.25 - 0.35, niobium 0.02 - 0.05, aluminium 0.01 - 0.05, calcium 0.005 - 0.050, sulphur 0.001 - 0.010, phosphorus 0.001 - 0.015, ferrum - the rest. Crack resistance coefficient value at welding Pcm does not exceed 0.26%.
EFFECT: steel is very strong with guaranteed value of flow point and high.
3 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве толстолистового проката из стали высокой прочности улучшенной свариваемости для применения в судостроении, топливно-энергетическом комплексе, транспортном и тяжелом машиностроении, мостостроении и других отраслях промышленности.The invention relates to metallurgy and can be used in the production of plate steel from high strength steel with improved weldability for use in shipbuilding, fuel and energy complex, transport and heavy engineering, bridge building and other industries.

Для изготовления ответственных сварных конструкций используется низкоуглеродистая хромоникельмолибденовая сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,07-0,11; кремний 0,17-0,37; марганец 0,30-0,60; хром 0,30-0,70; никель 1,80-2,30; медь 0,40-0,70; молибден 0,25-0,35; ванадий 0,02-0,05; алюминий 0,005-0,04; элемент из группы, содержащей кальций, барий, 0,005-0,05; сера 0,003-0,015; фосфор 0,003-0,015; железо - до 100, при условии, что сумма (никель+медь) не менее 2 мас.%; сумма (сера+фосфор) не более 0,025 мас.% [1]. В листовом прокате толщиной до 30 мм сталь обеспечивает высокую прочность при сохранении высокой пластичности, ударной вязкости при +20 и -40°С, сопротивляемости хрупким и коррозионно-механическим разрушениям, хорошей свариваемости, изотропности свойств и сопротивления слоистому разрыву.For the manufacture of critical welded structures, low-carbon chromium-nickel-molybdenum steel is used, containing components in the following ratio, wt.%: Carbon 0.07-0.11; silicon 0.17-0.37; manganese 0.30-0.60; chrome 0.30-0.70; nickel 1.80-2.30; copper 0.40-0.70; molybdenum 0.25-0.35; vanadium 0.02-0.05; aluminum 0.005-0.04; an element from the group containing calcium, barium, 0.005-0.05; sulfur 0.003-0.015; phosphorus 0.003-0.015; iron - up to 100, provided that the amount (nickel + copper) is not less than 2 wt.%; the amount (sulfur + phosphorus) of not more than 0.025 wt.% [1]. In sheet metal with a thickness of up to 30 mm, steel provides high strength while maintaining high ductility, impact strength at +20 and -40 ° C, resistance to brittle and corrosion-mechanical damage, good weldability, isotropic properties and resistance to layering.

Известна сталь, принятая за прототип, следующего химического состава, мас.% [2]:Known steel adopted for the prototype of the following chemical composition, wt.% [2]:

УглеродCarbon 0,08-0,120.08-0.12 КремнийSilicon 0,2-0,40.2-0.4 МарганецManganese 0,45-0,750.45-0.75 ХромChromium 1,05-1,301.05-1.30 МедьCopper 0,35-0,650.35-0.65 НикельNickel 1,05-2,201.05-2.20 МолибденMolybdenum 0,10-0,180.10-0.18 АлюминийAluminum 0,01-0,060.01-0.06 ВанадийVanadium 0,04-0,060.04-0.06 НиобийNiobium 0,02-0,050.02-0.05 КальцийCalcium 0,005-0,0500.005-0.050 СераSulfur 0,001-0,0050.001-0.005 ЖелезоIron Остальное,Rest,

причем величина коэффициента трещиностойкости при сварке Рcm, рассчитываемого по формулеmoreover, the value of the coefficient of crack resistance during welding P cm , calculated by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

не должна быть выше 0,28%.should not be higher than 0.28%.

Известная сталь обеспечивает высокие требования по хладостойкости до минус 80°С, улучшенную свариваемость (по величине коэффициента трещиностойкости), высокую трещиностойкость по критерию CTOD в зоне термического влияния сварного шва. Основным недостатком указанной стали является недостаточный уровень прочности - не обеспечивается гарантированная величина предела текучести не менее 590 МПа.Known steel provides high requirements for cold resistance up to minus 80 ° C, improved weldability (in value of coefficient of crack resistance), high crack resistance according to the CTOD criterion in the heat affected zone of the weld. The main disadvantage of this steel is an insufficient level of strength - the guaranteed value of the yield strength of at least 590 MPa is not provided.

Техническим результатом изобретения является разработка конструкционной стали высокой прочности с гарантированной величиной предела текучести от 590 до 715 МПа, обладающей высокой хладостойкостью при температурах до минус 60°С.The technical result of the invention is the development of structural steel of high strength with a guaranteed yield strength of 590 to 715 MPa, which has high cold resistance at temperatures up to minus 60 ° C.

Технический результат достигается тем, что хладостойкая сталь высокой прочности, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, ниобий, молибден, алюминий, кальций, серу и железо, дополнительно содержит фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved by the fact that high-strength cold-resistant steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, copper, niobium, molybdenum, aluminum, calcium, sulfur and iron additionally contains phosphorus in the following ratio of components, wt.%:

УглеродCarbon 0,08-0,110.08-0.11 КремнийSilicon 0,15-0,400.15-0.40 МарганецManganese 0,30-0,600.30-0.60 ХромChromium 0,30-0,700.30-0.70 НикельNickel 1,80-2,201.80-2.20 МедьCopper 0,40-0,700.40-0.70 МолибденMolybdenum 0,25-0,350.25-0.35 НиобийNiobium 0,02-0,050.02-0.05 АлюминийAluminum 0,01-0,050.01-0.05 КальцийCalcium 0,005-0,0500.005-0.050 СераSulfur 0,001-0,0100.001-0.010 ФосфорPhosphorus 0,001-0,0150.001-0.015 ЖелезоIron Остальное,Rest,

причем величина коэффициента трещиностойкости при сварке Рcm, рассчитываемого по формулеmoreover, the value of the coefficient of crack resistance during welding P cm , calculated by the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

(п.4.2.2 части XII «Правил классификации, постройки и оборудования ПБУ И МСП», Российский морской регистр судоходства, 2006), не должна быть выше 0,26%.(Clause 4.2.2 of Part XII of the Rules for Classification, Construction and Equipment of RAS and SMEs, Russian Maritime Register of Shipping, 2006) should not be higher than 0.26%.

Содержание углерода в указанных пределах способствует обеспечению высокой прочности стали. Превышение указанных пределов нецелесообразно вследствие существенного снижения пластичности, вязкости, хладостойкости, а также повышения закаливаемости и увеличения склонности стали к образованию горячих и холодных трещин при сварке.The carbon content in these limits helps to ensure high strength steel. Exceeding the specified limits is impractical due to a significant decrease in ductility, viscosity, cold resistance, as well as an increase in hardenability and an increase in the tendency of steel to form hot and cold cracks during welding.

Пределы содержания марганца, хрома, меди и никеля обеспечивают необходимую прочность стали и ее вязкость при отрицательных температурах посредством твердорастворного упрочнения, а также прокаливаемость за счет повышения стабильности аустенита в ферритной области при γ-α превращении и образования преимущественно бейнитно-мартенситных структур при закалке проката в толщинах до 30 мм.The limits of the content of manganese, chromium, copper and nickel provide the necessary strength of steel and its viscosity at negative temperatures through solid-solution hardening, as well as hardenability by increasing the stability of austenite in the ferrite region during γ-α transformation and the formation of predominantly bainitic-martensitic structures during quenching thicknesses up to 30 mm.

Молибден значительно повышает прочность стали, а также предотвращает формирование феррита и развитие отпускной хрупкости стали. При содержании свыше 0,4% молибден понижает вязкость стали.Molybdenum significantly increases the strength of steel, and also prevents the formation of ferrite and the development of temper brittleness of steel. Above 0.4%, molybdenum lowers the viscosity of steel.

Фосфор обуславливает повышенную склонность к хрупким разрушениям при понижении температуры испытаний и отпускной хрупкости за счет обогащения межзеренных границ. Ограничение содержания фосфора в указанных пределах способствует обеспечению высокой хладостойкости стали при температурах до минус 60°С при повышении предела текучести, а в сочетании с введением молибдена в указанных пределах позволяет исключить отпускную хрупкость.Phosphorus causes an increased tendency to brittle fracture with lower test temperature and temper brittleness due to enrichment of grain boundaries. The limitation of the phosphorus content in the specified limits helps to ensure high cold resistance of steel at temperatures up to minus 60 ° C with increasing yield strength, and in combination with the introduction of molybdenum within the specified limits eliminates temper brittleness.

Пример: Сталь была выплавлена в кислородном конвертере и после внепечного рафинирования и вакуумирования разлита в непрерывнолитые слябы. Химический состав приведен в таблице 1.Example: Steel was smelted in an oxygen converter and, after out-of-furnace refining and evacuation, was cast into continuously cast slabs. The chemical composition is shown in table 1.

Слябы нагревали до температуры 1200±20°С в методической печи и прокатывали на стане «5000» на листы толщиной 8-30 мм, которые подвергали термическому улучшению (закалка в воду от температуры 920±10°С с отпуском в интервале температур 620÷680°С).The slabs were heated to a temperature of 1200 ± 20 ° С in a methodical furnace and rolled on a mill “5000” onto sheets with a thickness of 8-30 mm, which were subjected to thermal improvement (quenching in water from a temperature of 920 ± 10 ° С with tempering in the temperature range 620 ÷ 680 ° C).

Механические свойства определяли на образцах, вырезанных поперек направления прокатки. Испытание на растяжение выполняли по ГОСТ 1497 на плоских образцах типа I №18 (для листов толщиной 8 мм), цилиндрических образцах типа III №6 (для листов толщиной 18 мм), цилиндрических образцах типа III №3 (для листов толщиной 30 мм). Испытания на ударный изгиб выполняли по ГОСТ 9454 на образцах с V-образным надрезом типа 12 (для листов толщиной 8 мм) и типа 11 (для листов толщиной 18 и 30 мм) при температурах минус 40°С и минус 60°С.Mechanical properties were determined on samples cut across the rolling direction. Tensile testing was performed according to GOST 1497 on flat samples of type I No. 18 (for sheets with a thickness of 8 mm), cylindrical samples of type III No. 6 (for sheets with a thickness of 18 mm), cylindrical samples of type III No. 3 (for sheets with a thickness of 30 mm). Impact bending tests were performed according to GOST 9454 on samples with a V-shaped notch of type 12 (for sheets with a thickness of 8 mm) and type 11 (for sheets with a thickness of 18 and 30 mm) at temperatures of minus 40 ° C and minus 60 ° C.

Результаты механических испытаний (средние значения по результатам двух испытаний на растяжение и трех на ударный изгиб) приведены в таблице 2.The results of mechanical tests (average values for the results of two tensile tests and three for impact bending) are shown in table 2.

Свариваемость оценивали по результатам испытаний на растяжение образцов полной толщины с расчетной длиной

Figure 00000003
, ударных образцов типа 11 по ГОСТ 9459 с надрезом, выполненным по линии сплавления и на расстоянии 2, 5 и 20 мм от нее, а также по изменению твердости по Виккерсу на различных участках сварного соединения (таблица 3). Трещиностойкость зоны термического влияния (ЗТВ) сварки оценивали по британскому стандарту BS 7448 (часть 2) на сварных соединениях, выполненных с К-образной разделкой кромок автоматической сваркой под флюсом с погонной энергией ~ 1,0 кДж/мм. Для испытаний использовали призматические образцы с шевронным надрезом, выполненным по ЗТВ. Испытания проводили при температуре минус 40°С.Weldability was evaluated from tensile tests of full-thickness specimens with a design length
Figure 00000003
, impact specimens of type 11 according to GOST 9459 with an incision made along the fusion line and at a distance of 2, 5 and 20 mm from it, as well as by changing the Vickers hardness in different sections of the welded joint (table 3). The crack resistance of the heat affected zone (HAZ) of the welding was evaluated according to the British standard BS 7448 (part 2) on welded joints made with K-shaped cutting of edges by automatic submerged arc welding with a linear energy of ~ 1.0 kJ / mm. For testing, prismatic samples with a chevron notch made according to the HAZ were used. The tests were carried out at a temperature of minus 40 ° C.

Литературные источникиLiterary sources

1. Патент Российской Федерации №1676276, МПК С22С 38/46, 1996 г.1. Patent of the Russian Federation No. 1676276, IPC C22C 38/46, 1996

2. Патент Российской Федерации №2269588, МПК С22С 38/48, 2004 г. 2. Patent of the Russian Federation No. 2269588, IPC С22С 38/48, 2004

Хладостойкая сталь повышенной прочностиHigh-strength cold-resistant steel

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Claims (1)

Хладостойкая сталь высокой прочности, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, ниобий, молибден, алюминий, кальций, серу и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 0,08-0,11 кремний 0,15-0,40 марганец 0,30-0,60 хром 0,30-0,70 никель 1,80-2,20 медь 0,40-0,70 молибден 0,25-0,35 ниобий 0,02-0,05 алюминий 0,01-0,05 кальций 0,005-0,050 сера 0,001-0,010 фосфор 0,001-0,015 железо остальное

причем величина коэффициента трещиностойкости при сварке Рcm не должна быть выше 0,26%.
High-strength cold-resistant steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, copper, niobium, molybdenum, aluminum, calcium, sulfur and iron, characterized in that it additionally contains phosphorus in the following ratio, wt.%:
carbon 0.08-0.11 silicon 0.15-0.40 manganese 0.30-0.60 chromium 0.30-0.70 nickel 1.80-2.20 copper 0.40-0.70 molybdenum 0.25-0.35 niobium 0.02-0.05 aluminum 0.01-0.05 calcium 0.005-0.050 sulfur 0.001-0.010 phosphorus 0.001-0.015 iron rest

moreover, the value of the coefficient of crack resistance during welding P cm should not be higher than 0.26%.
RU2011111691/02A 2011-03-28 2011-03-28 Cold resistant steel of high strength RU2458176C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011111691/02A RU2458176C1 (en) 2011-03-28 2011-03-28 Cold resistant steel of high strength

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011111691/02A RU2458176C1 (en) 2011-03-28 2011-03-28 Cold resistant steel of high strength

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2458176C1 true RU2458176C1 (en) 2012-08-10

Family

ID=46849629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011111691/02A RU2458176C1 (en) 2011-03-28 2011-03-28 Cold resistant steel of high strength

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2458176C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2507296C1 (en) * 2012-09-17 2014-02-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Cold-resistant high-strength arc-steel
RU2507295C1 (en) * 2012-09-17 2014-02-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) High-strength cold-resistant arc-steel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005281842A (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Jfe Steel Kk Manufacturing method of low yield ratio steel for low temperature with excellent weld toughness
RU2269588C1 (en) * 2004-10-25 2006-02-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") Cold-resistant high strength steel
RU2359770C2 (en) * 2004-11-05 2009-06-27 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. High-strength welded steel pipe
RU2397269C2 (en) * 2008-10-15 2010-08-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") High strength weld steel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005281842A (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Jfe Steel Kk Manufacturing method of low yield ratio steel for low temperature with excellent weld toughness
RU2269588C1 (en) * 2004-10-25 2006-02-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") Cold-resistant high strength steel
RU2359770C2 (en) * 2004-11-05 2009-06-27 Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. High-strength welded steel pipe
RU2397269C2 (en) * 2008-10-15 2010-08-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") High strength weld steel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2507296C1 (en) * 2012-09-17 2014-02-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Cold-resistant high-strength arc-steel
RU2507295C1 (en) * 2012-09-17 2014-02-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) High-strength cold-resistant arc-steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2586953C2 (en) Heavy-duty structural steel and manufacturing method thereof
KR101608719B1 (en) High-tensile steel plate giving welding heat-affected zone with excellent low-temperature toughness, and process for producing same
JP6338031B1 (en) Sulfuric acid dew-point corrosion steel
JP5096088B2 (en) Welded joints with excellent toughness and fatigue cracking suppression properties
JP6338032B1 (en) Sulfuric acid dew-point corrosion steel
CN105765098B (en) Acid resistance, HAZ toughness and the excellent steel plate and line-pipes steel pipe of HAZ hardness
JP6168131B2 (en) Stainless clad steel plate
CN109642287B (en) Sulfuric acid dew point corrosion resistant steel
KR101314004B1 (en) Thick steel plate with excellent fatigue property
CN106133168B (en) High-tensile steel and its manufacturing method
RU2735605C1 (en) High-strength plate steel for main pipes resistant to high-sulfur oil gas, and method of its production, and high-strength steel pipe using high-strength plate steel for main pipes resistant to high-sulfur oil gas
RU2458176C1 (en) Cold resistant steel of high strength
CN103459637B (en) Steel plate that the fatigue resistance in thickness of slab direction is excellent and manufacture method thereof and the fillet-welded joint of this steel plate of use
RU2562734C1 (en) High-strength cold-resistant steel
JPH06316723A (en) Production of weather resistant refractory steel material for building construction, excellent in gas cutting property and weldability
RU2269588C1 (en) Cold-resistant high strength steel
JP2017078222A (en) Thick steel plate and weld joint
CN103459640B (en) The Plate Steel of the fatigue resistance excellence in thickness of slab direction and the fillet-welded joint of manufacture method and this Plate Steel of use thereof
RU2397269C2 (en) High strength weld steel
CA2719598C (en) High-strength uoe steel pipe excellent in deformability and low-temperature toughness of heat affected zone
RU2507296C1 (en) Cold-resistant high-strength arc-steel
WO2012133872A1 (en) Thick steel sheet having superior fatigue resistance properties in sheet thickness direction, method for producing same, and fillet welded joint using said thick steel sheet
RU2507295C1 (en) High-strength cold-resistant arc-steel
KR20120044139A (en) Weatherable high strength steel plate having excellent low temperature toughness of welded zone, and method for manufacturing the same
WO2024202929A1 (en) Nickel-containing steel sheet for low-temperature applications and tank for low-temperature applications in which said steel sheet is used