Slw 3 сталь немагнитная

Обновлено: 16.05.2024

Изобретение относится к металлургии. Предложена немагнитная сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,01-0,03; азот 0,001-0,1; марганец 20-45; хром 0,01-17,2; никель 0,001-6,0; кремний 4,0-4,5; железо - остальное. При этом верхний предел содержания хрома в стали ограничен определенными соотношениями марганца, никеля и азота, которые приводятся в зависимых пунктах формулы. Заявленная сталь имеет коррозионную стойкость в морской воде от 0,0022 до 0,08 мм/год, ударную вязкость 2,0-3,6 МДж/м 2 , предел текучести 360-450 МПа и показатели пластичности =40-70%; =50-70%. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к экономичным аустенитным высококремнистым низкоуглеродистым хромомарганцевым и хромомарганцевоникелевым с содержанием 5-6% никеля сталям.

Известны высокомарганцевые немагнитные стали с кремнием, в которых высокая концентрация хрома в аустенитном твердом растворе достигается за счет наличия в их составе углерода и азота; кроме того, они зачастую содержат дефицитные легирующие элементы, такие как медь, титан, цирконий, ниобий, тантал, молибден, кобальт, никель, магний, кальций, иттрий, церий и другие, повышающие стоимость и усложняющие технологию выплавки стали. В качестве аналогов служат: авторское свидетельство СССР N 564361, кл. C 22 C 38/38, 1977, авторское свидетельство СССР N 1130618, кл. C 22 C 38/38, 1983, авторское свидетельство СССР N 1463794, кл. C 22 C 38/58, 1989.

Основным недостатком этих сталей-аналогов является то, что они представляют собой пересыщенный твердый раствор аустенита, и поэтому величина ударной вязкости их при комнатной и криогенных температурах сильно зависит от характера термической обработки, достигая наибольших значений лишь в закаленном состоянии. По этой же причине в зонах сварного шва возникает высокая вероятность выделения карбидов, нитридов и других избыточных фаз, способствующих появлению хрупкости, а также резкому снижению коррозийной стойкости. Следовательно, такие стали не могут обеспечить надлежащую надежность и долговечность работы сварных конструкций и ответственных изделий в общем и химическом машиностроении, атомной энергетике и т.д.

По технической сущности и содержанию основных компонентов наиболее близкой заявляемому изобретению является немагнитная сталь - прототип (авторское свидетельство СССР N 1463794, кл. C 22 C 38/58, 1987 г.), содержащая, мас.%: Углерод - 0,01 - 0,05 Марганец - 18 - 22 Хром - 4,5 - 5,5 Никель - 4,0 - 6,0 Азот - 0,01 - 0,05 Кремний - 3,5 - 4,5
Алюминий - 1,5 - 2,1
Ванадий - 0,2 - 0,6
Железо - Остальное
при условии, что сумма алюминия и ванадия находится в пределах 1,7 - 2,3 [1].

Эта сталь-прототип имеет высокие показатели величины ударной вязкости, пластичности и повышенные значения прочности, однако она недостаточно коррозионностойкая в морской воде, так как концентрация хрома в стали составляет всего лишь 5%. Кроме того, она содержит ванадий и алюминий, которые так же, как и кремний, вводятся в состав аустенитной стали за счет снижения в ней концентрации хрома.

Технический результат, свидетельствующий о высоких значениях величин ударной вязкости и пластичности, о повышенных показателях прочности и о повышении коррозионной стойкости, обеспечивается введением в состав низкоуглеродистой немагнитной хромомарганцевой стали кремния и достижением в аустенитном твердом растворе максимально возможной концентрации хрома.

Предельные значения хрома, полученные из этих соотношений, отражают границу между однофазной аустенитной и двухфазной аустенито-ферритной областями. Поэтому стали с концентрацией хрома, удовлетворяющей эти соотношения, принадлежат исключительно аустенитной области и, следовательно, они немагнитны.

Согласно первому условию, выраженному соотношением (1), в немагнитной стали, содержащей в качестве примесей 0,001% никеля и 0, 001% азота, максимальная концентрация хрома не может быть выше 11,7%.

Согласно второму условию, выраженному соотношением (2), в немагнитной стали, содержащей 5-6% никеля и 0,001% азота, максимальная концентрация хрома не может быть выше 14,8%.

За пределами этих максимальных концентраций хрома в структуре сталей образуется феррит, который в процессе термического воздействия при температуре ниже 800-850 o C превращается в хрупкую интерметаллидную фазу.

Установлено 4, что в тройной Fe-Cr-Mn и в псевдотройной Fe-Cr-Mn-5% Ni системах, начиная с 18% и 12% марганца соответственно, растворимость хрома в аустенитном твердом растворе линейно снижается с повышением в нем содержания марганца. Однако в этих же системах, но содержащих дополнительно 4,0 - 4,5% кремния, картина коренным образом меняется, и уже растворимость хрома в аустенитном твердом растворе линейно возрастает с повышением содержания в нем марганца. Этот факт лежит в основе изобретения и обуславливает достижение поставленной цели.

Условиями, регламентирующими верхний и нижний пределы концентрации ингредиентов в стали, являются ее немагнитность и отсутствие в ее структуре хрупких составляющих.

При ниже 20% марганца в структуре стали образуется ферромагнитная мартенситная фаза, а при выше 45% марганца возникает хрупкая высокомарганцевая фаза. Легирование стали кремнием ниже 4% и выше 4,5% не целесообразно, так как в первом случае существенно снижается эффект твердорастворного упрочнения аустенита, а во втором случае в структуре возникает высококремнистая хрупкая составляющая.

Верхний предел содержания никеля в стали, равный 5-6%, обусловлен тем, что при этих концентрациях он наиболее эффективен в качестве элемента, расширяющего аустенитную область, а также экономическими соображениями. В свою очередь, нижний предел содержания никеля, равный 0,001%, обусловлен возможным наличием его в качестве примеси.

Верхний предел концентрации азота, равный 0,1%, обусловлен тем, что при нем гарантировано получение не пронизанных порами, здоровых слитков стали, а нижний предел содержания азота, равный 0,001%, обусловлен наличием его в стали в качестве примеси.

Верхние пределы концентрации хрома в немагнитной стали 11,7%, 14,8% и 17,2% строго ограниченны условиями, накладываемыми вышеприведенными соотношениями (1), (2) и (3) соответственно, а нижний предел содержания хрома, равный 0,01%, обусловлен возможным наличием его в качестве примеси.

Углерод в немагнитной стали является неизбежной примесью и содержание его в пределах 0,01 - 0,03% зависит от состава исходных материалов и способа выплавки. Известно, что концентрация углерода более 0,03% может привести в процессе длительного термического воздействия к образованию в структуре стали карбидных включений и, следовательно, к снижению ударной вязкости и коррозионной стойкости.

Выплавка сталей производилась в магнезитовых тиглях в индукционной печи. Слитки массой 6 кг ковались на прутки сечением 15 х 15 мм при температуре 900 - 1000 o C. Свойства сталей определялись после закалки в воде с 1000 o C, а ударная вязкость и коррозионная стойкость оценивались также и после ступенчатого отжига с 1000 до 600 o C, протекавшего в течение 12 ч. Продолжительность коррозионных испытаний в синтетической морской воде составляла 2000 ч.

Составы сталей, соответствующие изобретению и прототипу, приведены в табл. 1. Результаты испытаний на коррозию и механические свойства представлены в табл. 2. Эти данные свидетельствуют о том, что в заявляемой области концентраций у сталей с минимальным хромом имеется существенное превосходство в прочности, а у сталей с максимальной концентрацией хрома - большое превосходство в коррозионной стойкости по сравнению с прототипом. Но все эти стали в пределах заявляемой области концентраций обладают высокими значениями величины ударной вязкости и пластичности.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1463794. Немагнитная сталь. Пирцхалаишвили В.А. и др., опубл. в Б.И. 1989, N 9.

2. Пирцхалаишвили В.А. Аустенитная область системы Fe - Cr - Mn - Ni. В кн.: Структура и физико-механические свойства немагнитных сталей. М.: Наука, 1986, с. 24.

3. Диаграммы состояния металлических систем. /Под ред. Петровой Л.А. М.: ВИНИТИ, 1986. Вып. 30, т. 2, с. 462, с. 672.

4. Franks K., Binder W., Thompson J. - Trans. ASM, 1955, v. 47, p. 231.

5. Kreiner H. - Arch. Eisenhuttenw., 1957, Bd. 28, H. 2, S. 81.

1. Немагнитная сталь, содержащая углерод, азот, марганец, хром, никель, кремний и железо, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:
Углерод - 0,01 - 0,03
Азот - 0,001 - 0,1
Марганец - 20 - 45
Хром - 0,01 - 17,2
Никель - 0,001 - 6
Кремний - 4 - 4,5
Железо - Остальное
2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что верхний предел содержания хрома ограничивается следующим соотношением: хром 9 + 0,6 x % марганца, для никеля - 0,001% и азота - 0,001%.

3. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что верхний предел содержания хрома ограничивается следующим соотношением: хром 13 + 0,04 х % марганца, для (5 - 6)% никеля и 0,001% азота.

4. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что верхний предел содержания хрома ограничивается следующим соотношением: хром 15 + 0,05 х % марганца, для (5 - 6)% никеля и (0,08 - 0,1)% азота.

Изобретение относится к металлургической промышленности и касается состава жаропрочной стали, используемой для производства жаропрочных специальных литых и деформируемых изделий и арматуры, работающих в условиях стационарного и переменного температурно-силового воздействия, а также длительного абразивного изнашивания при высоких температурах

Изобретение относится к области металлургии, в частности к коррозионно-стойким нержавеющим сталям, предназначенным для медицинских целей, изготовления фармацевтического оборудования, инструмента, используемого в пищевой промышленности, контактирующего непосредственно с продуктами питания, и столовых приборов

Изобретение относится к металлургии стали, в частности к производству полосовой заготовки для профилирования

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным сталям, и может быть использовано при производстве центробежных труб, предназначенных для изготовления змеевиков трубчатых печей, роликов и других деталей, работающих в агрессивных средах при высоких температурах и давлениях

Изобретение относится к аустенитной нержавеющей стали, содержащей включения выбранного состава, полученные произвольно, состав в зависимости от общего состава стали выбирают таким, чтобы физические свойства этих включений благоприятствовали их горячей трансформации стали

Изобретение относится к металлургии, в частности, к коррозионностойкой аустенитной стали, используемой при производстве немагнитных труб для корпусов и охранных кожухов телеметрических систем для контроля траектории при бурении и других изделий, работающих в условиях знакопеременной нагрузки

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к износостойкой хладостойкой стали для изготовления ножей, зубьев и коронок горнодобывающей техники и рыхлителей бульдозеров, работающих в гидро-, абразивноизнашиваемых условиях

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к составам коррозионностойкой стали, используемой для изготовления корпусов погруженных МГД насосов для перекачки алюмоцинкового расплава

Изобретение относится к аустенитной стали для оболочек ТВЭЛов реакторов на быстрых нейтронах и направлено на повышение сопротивляемости распуханию в оболочках ТВЭЛов при выгораниях выше 10,0-12,0% при сохранении на высоком уровне технологичности, фазовой и структурной стабильности и других характеристик

Изобретение относится к черной металлургии в частности к составу жаростойкой аустенитной стали для изготовления деталей, работающих в условиях высоких температур, теплосмен и агрессивных сред, например для изготовления цепей вращающихся печей для обжига клинкера в цементной промышленности

Изобретение относится к металлургии, а именно к сталям, используемым в машиностроении для изготовления конструкций, подвергающихся ударно-абразивному износу и работающих при температуре ниже 40oС

Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочному сплаву, который может быть использован для изготовления реакционных труб установок производства этилена, водорода, аммиака, сероуглерода, метанола и др

Изобретение относится к металлургии деформируемых высокопрочных коррозионно-стойких сталей, используемых в судостроении, гидротурбостроении, в частности при производстве деталей судовых гребных винтов и рабочих колес гидротурбин, работающих в коррозионной среде под действием значительных статических и циклических нагрузок

Изобретение относится к металлургии, а именно к ферритной стали с улучшенной обрабатываемостью на прутковом токарном автомате

Маломагнитные стали

Маломагнитные стали применяют в приборостроении в тех случаях, когда ферромагнитные материалы нельзя применять, так как они влияют на точность показания приборов. В качестве немагнитных материалов применяют стали и чугуны с аустенитной структурой. Аустенитные немагнитные стали содержат углерод, никель, хром, марганец и иногда другие элементы. Эта сталь после быстрого охлаждения в воде с 600 °С становится полностью немагнитной. Недостатки стали: пониженная теплопроводность, обрабатываемость резанием, высокая стоимость. Более низкую стоимость имеют аустенитные никельмарганцевые стали Н12ХГ, 55Г9Н9, ЭИ269 (4—5,5 % Mn, 18,5—21,5 Ni) и другие. Они обладают более высокими механическими свойствами и более устойчивы в условиях нагрева, хорошо деформируются в нагретом состоянии, а после нормализации или закалки и в холодном состоянии. [2]

Также например маломагнитная сталь марки ЭИ-269 применялась для накладных листов под компасы (b) , так как они чувствительны к магнитным материалам (обычным сталям) вблизи них. [3]

Маломагнитные стали в судостроении

Маломагнитные стали применяются для изготовления корпусов и частей судов, которые имеют повышенные требования к немагнитности для защиты от магнитных мин (b) , торпед (b) с магнитными взрывателями и прочих приборов, использующих данный принцип — например, для тральщиков (b) и подводных лодок (b) . Для таких судов зачастую простого размагничивания (b) недостаточно и требуется иметь корпус и внутреннее насыщение корабля с минимальной магнитной проницаемостью. Для подводных лодок, вдобавок, это важно с точки зрения обнаружения.

При этом даже если корпус судна сделан из другого немагнитного материала (например, стеклопластика (b) как на тральщиках проекта 1252 (b) и проекта 12700 (b) или дерева), всё равно остаётся необходимость иметь на корпусе тяжелонагруженные стальные детали. Например клюзы (b) , мортиры гребных валов (b) , кнехты (b) и прочие дельные вещи (b) , которые невозможно изготовить из пластика или цветных сплавов в виду их недостаточно высоких механических свойств.

Для этих целей разработана широкая номенклатура специальных сталей (например некоторые стали ЭИ, АК, ЮЗ, ММЛ и др.) идущих как на изготовление сортового проката, так и на изготовление поковок и отливок.

В Германии в 1950-х годах были построены три подводные лодки проекта 201 (b) , корпуса которых изготавливались из маломагнитных сталей, однако из-за повышенной склонности к коррозии этот опыт более не повторялся.

Маломагнитные стали в электромашиностроении

В электромашиностроении от материала требуются иногда немагнитность и механическая прочность одновременно. Вместо цветных металлов для этой цели применяют более дешёвые немагнитные аустенитные стали (b) . Аустенитные нержавеющие или износоустойчивые стали пригодны как немагнитные, если по прочностным свойствам они удовлетворяют поставленным требованиям. Однако сталь 110Г13Л (b) часто не проходит по прочностным и технологическим свойствам, а аустенитные нержавеющие стали слишком дороги в качестве материала для деталей большой массы (например, для немагнитных бандажных колец в турбогенераторах). В этом случае применяют стали, легированные марганцем, хромом, алюминием при сравнительно повышенном содержании углерода и ограниченном содержании никеля.

Раньше в качестве немагнитных применяли стали с высоким содержанием никеля . В настоящее время найдены составы с меньшим содержанием дефицитного никеля или даже совершенно без никеля где в качестве аустенитообразователя выступает марганец. Марганец как аустенитообразователь действует в два раза слабее никеля, поэтому для получения устойчивого аустенита увеличивают содержание углерода. Если полностью отказаться от присадки никеля, то аустенитная (b) структура и немагнитность могут быть получены в стали состава: 11–14,5 % Mn (b) , 0,9–1,3 % С (b) . Это — сталь Гадфильда (b) с присущей ей склонностью сильно упрочняться при деформировании и, следовательно, плохо подвергаться обработке давлением, резанием и т. д., что в данном случае является недостатком. При одновременном требовании немагнитности и высокой коррозионной устойчивости следует применять нержавеющие стали или цветные металлы.

Получили применение и железомарганцовистые стали, прочность которых обусловлена образованием не α-, а ε- немагнитного мартенсита (b) . Такие стали содержат примерно 17 % марганца с дополнительным легированием кремнием и некоторыми другими элементами, в том числе и нитридообразующими. Из-за низкого содержания углерода при умеренной прочности они обладают высокой пластичностью и хорошей свариваемостью, нечувствительностью к коррозионному растрескиванию. [4]

Примеры маломагнитных сталей

Маломагнитная сталь ЮЗ и ЮЗХ

(другое название 45Г17Ю3)

Сталь разработана в ЦНИИ «Прометей» (b) совместно с предприятиями СССР и РФ. Изготавливается в виде листового проката в толщинах 2-60 мм и профилей различного сортамента. Используется в судостроении (например, в качестве маломагнитного материала цельносборных корпусов различных судов), в строительстве, электротехнике (трансформаторы и т. п.) и горнодобывающей промышленности (лотки для транспортировки горной породы и т. п.). К достоинствам данной стали относятся: сталь имеет устойчивую аустенитную структуру при обычных температурах, которая сохраняется при любых деформациях и наклёпе; сталь хорошо сваривается всеми видами сварки и легко поддается механической обработке. [5]

Маломагнитные стали ММЛ

Свариваемые немагнитные аустенитные стали марок ММЛ-1, ММЛ-2 и ММЛ-3 используются для изготовления фасонных отливок для деталей корпусов, механизмов и оборудования судов всех классов, типов и назначений, а также балласта, к которым предъявляется требование по немагнитности (относительной магнитной проницаемости) μ не более 1,005 гс/э. [6]

Назначение и условия работы

Не допускается использование сталей ММЛ для литых деталей работающих на трение или требующих поверхностного упрочнения азотированием, а также деталей арматуры и им подобных деталей. [6]

Slw 3 сталь немагнитная

В электромашиностроении от материала требуются иногда немагнитность и механическая прочность одновременно.

Вместо цветных металлов для этой цели применяют более дешевые немагнитные аустенитные стали. Аустенитные нержавеющие (см. гл. XIX) или износоустойчивые (см. гл. XX) стали пригодны как немагнитные, если по прочностным свойствам они удовлетворяют поставленным требованиям. Однако сталь часто не проходит по прочностным и технологическим свойствам, а аустенитные нержавеющие стали слишком дороги в качестве материала для деталей большой массы (например, для немагнитных бандажных колец в турбогенераторах). В этом случае применяют стали, легированные марганцем, хромом, алюминием при сравнительно повышенном содержании углерода и ограниченном содержании никеля.

Аустенитная структура получается в результате закалки, а упрочнение — при холодном наклепе (если в закаленном состоянии прочность недостаточна). Сталь должна обладать устойчивым аустенитом, т. е. точка должна лежать ниже чтобы деформация при комнатной температуре не вызывала образования мартенсита.

Состав некоторых промышленных немагнитных сталей приведен в табл. 100.

Раньше в качестве немагнитных применяли стали с высоким содержанием никеля . В настоящее время найдены составы с меньшим содержанием дефицитного никеля или даже совершенно без никеля где в качестве аустенитообразователя выступает марганец. Марганец как аустенитообразователь действует в два раза слабее никеля, поэтому для получения устойчивого аустенита увеличивают содержание углерода. Если полностью отказаться от присадки никеля, то аустенитная структура и немагнитность могут быть получены в стали состава: Это — сталь типа стали Гадф и льда с присущей ее склонностью сильно упрочняться при деформировании и, следовательно, плохо подвергаться обработке давлением, резанием и т. д., что в данном случае является недостатком. Присадка алюминия в марганцовистые аустенитные стали сильно уменьшает их склонность к упрочнению при деформации.

Таблица 100. (см. скан) Состав немагнитных сталей, %

Такая особенность легирования марганцовистого аустенита алюминием использована в наиболее экономичной и достаточно технологичной немагнитной стали Механические свойства этой стали в закаленном состоянии следующие:

Предел прочности может быть повышен наклепом до 1500—1800 МПа при одновременном снижении пластичности. Все перечисленные аустенитные стали не являются коррозионно устойчивыми; стойкость Против коррозии у них выше, чем у обычной углеродистой стали. При одновременном требовании немагнитности и

высокой коррозионной устойчивости следует применять нержавеющие стали или цветные металлы (латуни).

Получили применение и железомарганцовистые стали, прочность которых обусловлена образованием не а немагнитным -мартенситом. Такие стали содержат примерно с дополнительным легированием кремнием и некоторыми другими элементами, в том числе и нитридообразующими. Из-за низкого содержания углерода при умеренной прочности они обладают высокой пластичностью и хорошей свариваемостью, нечувствительностью к коррозионному растрескиванию.

В ряде случаев применяют немагнитный чугун. Это достигается глубоким легированием чугуна никелем и медью, элементами, расширяющими у-область и одновременно вызывающими графитизацию. Такие чугуны обладают и более высокими механическими свойствами по сравнению с обычными серыми чугунами. Эти группы получили название «нирезист» [от слов никель и resisto (лат.) сопротивление]. В соответствии с ГОСТ 1184-80 имеются три марки нирезистов, содержащих и другие легирующие элементы в количестве согласно марочному обозначению ( — с шаровидным графитом).

Как определить металл или его марку. Стали немагнитные марки

Нержавеющий круг 12Х18Н10Т широко применяется в химической, пищевой, бумажной, фармацевтической и текстильной промышленности. Сталь марки 12Х18Н10 обладает наилучшими свойствами нержавеющих сталей (коррозионностойкая, она не закаливается, немагнитная). Из такой стали хорошо изготовлять изделия и конструкции, скрепляемые сварными швами. Изделия из этой марки хорошо себя зарекомендовали в критических температурных режимах, которые составили, от 400 до 800 градусов по С. Цена 12Х18Н10Т несколько выше учитывая 1% содержания титана.

Нержавеющий круг марки АISI304 (08X18H 10) является импортным аналогом марки 12Х18Н10 Т, AISI321 (08X18H 10).Технические характеристики и свойства очень схожи со маркой12X18h20T. Но эта марка обойдётся дешевле на 5% из-за отсутствия в ней титана.

Отечественная нержавеющая сталь 20Х23Н18 обычно применяется для изделий, применяемых при работе в высоких температурных режимах 1000 – 1100 градусов по С. Она получила своё широкое распространение благодаря своим свойствам: немагнитная, тугоплавкая, незакаливаемая. Нержавеющий круг АISI 201 является дешевым заменителем нержавеющей марки AISI 304 (08X18h20) и поэтому широко применяется. Свойства этого материала очень похожи со свойствами AISI 304. Эта сталь хорошо вытягивается, хорошо сваривается, не магнитится и легко деформируется. Санитарно-эпидемиологические исследования доказали, что AISI201 может применяться в пищевой промышленности и в медицинской промышленности. И еще один плюс, это дешевизна. Этот материал дешевле на 20-30% чем AISI304.

При производстве оборудования и общественного питания, кранов (задвижек), форсунок высокого давления и другого оборудования, где необходима устойчивость к механическим повреждениям, широкое применение нашла 40Х13. Эта сталь закаливается и износостойкая.

Инструментальные сплав

Инструментальный сплав представляет собой углеродистую или же легированную, что используется при изготовлении измерительных и режущих инструментов, штампов горячего и холодного деформирования и деталей машин, которые подвержены повышенному износу при умеренных динамических нагрузках. Доля карбона (С) в составе инструментального сплава, как правило, составляет от 0,6 % до 0, 7 %.

Улучшение качества стали

Инструментальные нержавеющие стали, с целью улучшения их эксплуатационных свойств, подвергают отпуску или же закалке, то есть, термически обрабатывают. Вследствие этого повышается уровень износостойкости и твердости инструментальной стали, – материал приобретает способность сохранять неизменную форму и размер рабочей поверхности в условиях трения с высокими давлениями. В отличие от углеродистых, инструментальные, что прошли легирование марганцем и хромом, характеризуются более высокой прокаливаемостью и закаливаемостью. За счет легирования молибденом, ванадием или вольфрамом достигается повышение уровня красностойкости инструментального сплава, то есть материал приобретает способность сохранять высокую износостойкость и твердость даже при температурах, не превышающих 500-700С.

Маломагнитная сталь марки 40Г7Н13МД2Ф

Стали на основе системы легирования C-Fe-Ni-Mn-Cu

ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей» совместно с Институтом металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН разработана технология производства и обработки стали марки 40Г7Н13МД2Ф.

Нефтедобываюшая промышленность (для изготовления утяжеленных бурильных труб ).
Электроэнергетика (для изготовления роторов электрических машин)

Ротор электрической машины из немагнитной стали 40Г7Н13МД2Ф

Трубная заготовка из стали 40Г7Н13МД2Ф

По сравнению со сталью марки 45Г17Ю3, данная сталь обладает более высокой прочностью и повышенной коррозионной стойкостью .

Основные физико-механические свойства стали марки 40Г7Н13МД2Ф

Магнитная проницаемость, Гс/Э < 1,01
Модуль нормальной упругости, МПа 1,86×10 5
Плотность, кг/м 3 7760
Предел текучести, МПа ≥ 740
Относительное удлинение, % > 20
Ударная вязкость, KCV+20 о С, Дж/см 2> 60

Сталь производится в виде поковок и трубных заготовок.

Разработки защищены патентами РФ

Предложения по сотрудничеству:

Техническая и технологическая документация на изготовление и обработку полуфабрикатов.
Адаптация технологий изготовления и обработки полуфабрикатов под требования Заказчика.
Техническое сопровождение при освоении на предприятии Заказчика технологий изготовления и обработки полуфабрикатов (поковоки и трубные заготовки) .

Как определить металл или его марку

Как часто вы сталкивались с такой проблемой: нужна сварка, но вы не знаете какой металл перед вами и, соответственно, трудно определиться с маркой электрода, или присадочного прутка? Возможно, необходимость отличить металл возникала у вас и по другому поводу.

Каким образом можно узнать, какой металл перед вами, какова его марка не прибегая к специальным исследованиям, таким как спектральный анализ, или анализ на углерод и т.д.?

Отличить цветной металл от черного не составит труда даже человеку не посвященному в тонкости металлургической науки. Самый простой способ, к которому можно прибегнуть, это визуальный осмотр.

Черный металл при резке, или зачистке имеет серебристо- светлый цвет, однако, очень быстро окисляется на воздухе Окисел имеет тусклый серый оттенок. Металл хорошо берется магнитом и сильно корродирует, то есть покрывается слоем рыжей ржачины.

Алюминий и сплавы на его основе — при свежем резе светлый блестящий металл, магнитом не берется, окисляясь приобретает матовость. Чистый алюминий — белесого цвета, окисленная поверхность визуально воспринимается как белый налет.

Медь имеет красный оттенок, сильно темнеет на воздухе с образованием зеленого налета. Магнитом не берется. При сгорании окрашивает пламя в зеленый.

Бронза — это сплав с медью — имеет желтый оттенок, окисляется слабо и не магнитится.

Латунь — это сплав меди с цинком, практически тоже самое, что и бронза, только окисляется сильнее.

Коррозионностойкая сталь ( нержавейка) без цвета, иногда с сероватым оттенком, магнитом может браться нагартованная нерж, отожженная нержавейка не магнитится.

Магний — металл с белым серебристым оттенком, не магнитится. Сгорает ярким белым пламенем, при вдыхании появляется сладковатый привкус.

Различные химические элементы, высеченные абразивным, или иным кругом, на воздухе сгорают каждый своим неповторимым способом. При порезке, или заточке можно определить металл более точно по цвету и форме искры и количеству «звезд».

Известно, что низкоуглеродистые стали в зависимости от типа добавленного в плавку раскислителя различают на: кипящие, спокойные, полуспокойные.

Кипящая сталь оставляет немногочисленные длинные искры, окрашенные в оранжевый цвет. При содержании большого количества углерода (высокоуглеродистые) из-под круга вылетает пучок многочисленных светлых искр, с «звездами» на конце. С увеличением процентного содержания углерода увеличивается яркость и «звезд» становится больше.

Инструментальная сталь (быстрорез) дает пучок ломаных коротких искр.

При наличии опыта можно научиться определять количество углерода с точностью до десятой доли процента. Однако, практически невозможно отличить сталь высококачественную от обычной, так как процент содержания вредных примесей, таких как сера и фосфор, как в одном, так и в другом случае очень мал и он никак не влияют на форму, цвет, размеры искры и т.д. Кроме того, обратите внимание на то, что ст. 20 и Ст.3, Ст.4 содержат одинаковое количество углерода и, соответственно, визуально вы не увидите никакой разницы в характере сгорания.

Безошибочно можно определить присутствие вольфрама в стали, если его более 3-4% искра окрашивается в темный бордовый цвет и это главный признак того, что сталь не углеродистая.

Чугун (сплав железа с углеродом от 2,14%) окрашивает искру в красный, здесь не ошибешься.

При ударе титана о сталь высекается яркая белесая искра.

Нержавейка дает похожую картину, однако, яркость у искры у нее меньше и ее труднее получить.

Подтвердить марку материала могут дополнительные исследования. Если взять стальную болванку и надрезать ее на 25% ее толщины, а потом ударить по ней кувалдой, то получится излом, изучив характер которого также можно сделать выводы.

Быстрорез, или рапид (Р18, Р9 и прочие) вследствие своей высокой твердости ломается хрупко и излом имеет мелкозернистый с темным окрасом. Углеродистая сталь напротив, имеет светлый с крупным зерном излом. Сопоставив данные по виду поверхности, по которой произошло разрушение, с результатами по искрам можно с большой долей уверенности говорить о правильности определения марки материала.

Если же, несмотря на все проведенные испытания вас по прежнему одолевают сомнения, то при наличии закалочной печи, вы можете провести следующий эксперимент, основанный на разной способности сталей к закалке.

Итак, сталь с содержанием углерода до 0,25% (Ст.3-Ст.20) после нагрева до Т= 900 градусов, некоторой выдержки и последующего резкого охлаждения в воде остается такой же мягкой и пластичной, каковой была до термообработки и хорошо спиливается напильником (хорошо бы иметь в хозяйстве набор тарированных напильников с различной твердостью). Углеродистую сталь с содержанием до 1,3%С легко можно отличить от низколегированной стали после закалки на масло. Первые после такой процедуры отлично пилятся напильником, а вторые (легированные) приобретают настолько высокую твердость, что напильник по ним скользит (в частности, имеются в виду хорошо свариваемые марки 9ХС, ХВГ).Ст.40 и Ст.50 от Ст.40Х и Ст.50Х очень трудно отличить друг от друга по искре, зато после закалки ст.40Х приобретает большую твердость и напильник по такой стали скользит и не спиливает ее, а Ст.40 остается мягкой и податливой. Напильник, как средство для определения твердости, используется в случае отсутствия других средств измерения (твердомер Роквелл, или Супер-Роквелл с алмазным индентором, или ультразвуковой твердомер, основанный на явлении ультразвукового контактного импеданса).Следует отметить, что большинство сталей после закалки имеет обезуглероженный слой (этот слой, соответственно, имеет низкую твердость) и его необходимо снять для получения корректных данных.Если стоит вопрос различить стали по типу изготовления, поверхность гарячекатанной стали всегда покрыта налетом окалины, а холоднотянутая имеет чистую, блестящую, ничем не загрязненную поверхность.

Итак, для определения марки материала вы можете прибегнуть к одному из предложенных вариантов:

визуальный осмотр,
высекание искры,
изучение излома,
закалка и проверка напильником.

Если исследовать образец материала всеми этими способами и сопоставить результаты, то можно говорить о стопроцентной точности определения марки материала. Также все эти варианты можно использовать как дополнительные исследования при проведении спектрального анализа.

Дополнительные сведения

Ст.12Х18Н9 (AISI 304) дает короткую искру, окрашенную в светло-желтый цвет с несколькими красными точками, возникающими время от времени. В месте прикосновения абразива и на кончиках разветвления искровой пучок имеет красно -желтый окрас.

Ст.Х12Ф1 — желтая, короткая искра, множественные «звезды», концы удлинены в линии. В месте касания абразива красно-желтый окрас. Отдельные красные точки по всему пучку.

Магнитные и немагнитные стали и сплавы

Проницаемость зависит от соотношения Р =〜(ГН / м). В зависимости от магнитных свойств магнитные материалы подразделяются на диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные. В диамагнитных материалах, включая Cu, Ag, Zn, Hg, etc., Р 1.Ферромагнитные материалы: Fe, Ni, Co и их сплавы, Cr и Mn и другие сплавы характеризуются высокой магнитной проницаемостью. Намагничивание десятков и сотен ферромагнитных материалов Тысячи времен первоначально магнитная прочность Поле нити накала.

Магнитные сталь и сплав согласно значению ХК и И. Они делятся на магнитно-твердые (используются для постоянных магнитов) и мягкие (используются для переменной намагниченности). Людмила Фирмаль

Для сердечников, трансформаторов, электродвигателей, генераторов, слаботочных деталей). Легирование может увеличить магнитную твердость (увеличение Hs). Если в ферромагнетике образуется только твердый раствор, то магнитная твердость (и он) несколько повышается. Однако, когда образуется 2-я фаза (превышающая предел растворимости), магнитная твердость (и Hc) увеличивается significantly. In в этом случае магнитная твердость сплава(и 15.13 зависимость магнитной индукции от магнитного поля： 1-гистерезисная кривая. Первичная кривая ns.)

Изменение структуры (напряжения кристаллической решетки вследствие упрочнения или фазового превращения, измельчения зерна и др.), увеличение твердости сплава, увеличение магнитной твердости(и Hc) в то же время. Магнитные твердые стали и сплавы характеризуются широкими петлями гистерезиса, большими Br и He, а также небольшим p. Оптимальной структурой магнитотвердой стали является мартенсит (содержащий мелкие частицы цементита или карбида), который получают после закалки или старения. Жесткие магнитные материалы применяются при изготовлении постоянных магнитов для электротехнической и радиотехнической аппаратуры (магниты, различные измерительные приборы, реле, магнитные запоминающие устройства, запоминающие устройства, вычислительные устройства, электронные вычислительные машины).

Чем выше значение B, тем выше магнитная энергия образца, и тем выше Hc. Постоянные магниты изготовлены из высокоуглеродистой, легированной стали, специального сплава. Как показано, углеродистая сталь после закалки приобретает достаточные магнитные свойства (сталь U10-U12).Это связано с тем, что значение Hc значительно возрастает после закалки мартенситом в результате напряжений в кристаллической решетке. Однако, из-за своей низкой прокаливаемости, тенденции вызревания, и потери магнитных свойств, легированная сталь более эффективна как магнитно трудный материал чем сталь углерода.

Основные свойства магнитной стали после термической обработки (ГОСТ 802-58） Режим обработки Маркл стали,°С в гги » ф / ф Отверждение воздухом (нормализация)|.«вакалкья 2-й отпуск по лечению простуды EX 1000 830-850 0.90 4 640 ЕХЗ1050840-860 0.95 4800 E7B6 1200-1250 820-860 Я АЛЬ-1.00 4 960 EX5Ke 1150-1200 930-950 — / и IM) 0.85 8 000 EX9KI5M 1200-1230 1030-1050 0.80 13 600 Специальные магнитные сплавы — низкоуглеродистые сплавы Fe-Ni-Al и добавки Cu (или Cu и Co) обладают очень высокими магнитными свойствами, поэтому из них можно изготавливать магниты большой мощности(рис.15.14).Магнитные свойства этих сплавов усиливаются старением после закалки.

Магнитные сплавы очень твердые, хрупкие и не поддаются механической обработке. Эти магниты сплава сделаны путем бросать или спекать от порошка. Рисунок 15.14 гистерезисная кривая твердого сплава Co образует непрерывный твердый раствор с Ni, который усиливает магнитные свойства сплавов, содержащих высокое содержание He (см. Рисунок 15.14). Химический состав, основные свойства и назначение магнитотвердого сплава приведены в таблице. 15.14.

Таблица 15.14 Химический состав, основные свойства и назначение твердомагнитных сплавов на основе Fe-Ni-Al и Fe-N1-Co-Al (ГОСТ 10160-62） Ранг химический состав splaia.% (Si-0.15) „g-t“ G A / M назначение Ни Аль-Ко(Си） AN1 22 11 0.70 за 20 000 постоянных An2 24.5 13 3.5 Cu 0.60 34 400 nits нормальный магнитный Изменение 23.5 15.5 4.0 КР 0.50 40,000 гнида энергии(0.875-1.25 Дж / Л — » — 10 — ’） АНК. 33 13.5-0.40 36 000 AHKol * 18 10 12.0 C 6.0 C 0.68 40 000 то же самое, увеличение магнитной энергии ANKO2 20 9 15.0 Co 4.0 C 0.75 48 000 J (1.75-1.875 j / l’ — KN） ANKOZ 19 10 18.0 Co 3.0 Cu 0.90 52 000 1 то же самое для высокой магнитной энергии ANKO4 13.5 9 24.0 3.0 совместно с 1.23 40 000(> 1.875 Дж / х — с- «） Таблица 15.15.

По сравнению с динамической сталью, трансформаторная сталь более хрупкая, характеризуется более высокими мягкими магнитными свойствами. Сердечник и анкер трансформатора, как сердечник электромагнита, сделаны из стали трансформатора. Динамометрическая сталь (более высокая по пластичности, чем трансформаторы) используется при изготовлении роторов Динамо-и электродвигателей и деталей статора. Развитие низкоточной технологии требует высококачественных материалов с высоким начальным rn в малых электромагнитных полях. Мягкие магнитные сплавы Fe-Ni соотвествуют этому.

Сплав этой группы имеет высокую r. it применяется при изготовлении деталей приборов и устройств, имеющих номинальные значения n и Vg и работающих в слабых Н электромагнитных полях(реле, электросчетчики, магнитные экраны, сердечники катушек, трансформаторы и др.). Химический состав, основные свойства и назначение магнитомягких сплавов Fe-Ni приведены в таблице. 15.17. Сплав 79NM с 78,5% Ni имеет самый лучший ПЭ-аш и самый высокий ПЭ-аш. однако, небольшая разница в химическом составе и условиях термической обработки значительно уменьшает свойства сплава.

Пластическая деформация также значительно влияет на мягкое магнитное properties. In кроме того, р сплавов этой группы невелик. Мягкий магнитный сплав также включает сплав A1-Si-Fe (alsifer). Alsiphar, его химический состав: Fe-85%, Si-9,6%, A! −5,4%, имеет следующие характеристики: рН = 0,044 ГН! М Fмакс = 0.146 ГН! М \сплав очень хрупкий и твердый, не подвержен давлению и резки. Поэтому детали должны быть отлиты, а затем измельчают. Альцифер применяется при изготовлении магнитных экранов, корпусов аппаратуры и др. Магнитным диэлектриком называют высокочастотный магнитный материал-уплотненную смесь порошка ферромагнетика и диэлектрика materials.

As используется ферромагнитный материал (основа), карбинольное железо, альцифер или сплав 79NM. Диэлектрик представляет собой полистирол, Бакелитовую смолу или нитролак (связующее). Магнитные диэлектрики необходимы для производства сердечника высокочастотных магнитных систем. Индукторы, фильтры. Генераторы; листы из высокочастотных (выше 100 кГц) и магнитомягких материалов из ленты не могут быть применены из-за резкого снижения магнитных свойств, контуров радиоаппаратуры.

В электротехнике немагнитные материалы используются при изготовлении немагнитных деталей магнитных устройств и электрооборудования machines. To при этом немагнитные стали и чугуны аустенитной структуры, приводящие к высокому содержанию Mn и Ni, используются в качестве альтернативы цветным сплавам, а интервалы между гамма->α — метаморфозами сокращаются до нормальной температуры. Немагнитная сталь применяется при изготовлении установок, предназначенных для высоких механических нагрузок. Немагнитная сталь содержит 18,5-21,5% Ni в EI269, а сталь 55G9N9KhZ содержит 7,5-9,5% Ni и 7,5-9,5% Mp.

Стали EI269 обладают лучшими техническими свойствами и более высокой устойчивостью к коррозии, чем сталь 55G9N9HZ. Эти стали применяются при изготовлении электромеханических и приборных деталей, а также корпусов компасов. Химический состав немагнитной стали приведен в таблице. 15.18. Таблица 15. Восемнадцать Химический состав немагнитной стали Марка стали химический состав、％ Ку У. МН н Аль EI269. 0.50-0.60 4.0-5.5

Немагнитный чугун применяется в устройствах с низкой механической нагрузкой. Наиболее широко применяются никель-марганцевый и марганцевый чугун, которые применяются для изготовления отливок деталей типа электромагнитов, магнитных устройств и др.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Читайте также: