PL221955B1 - Staliwo żaroodporne FeCrNiWN - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest staliwo żaroodporne FeCrNiWN stosowane do odlewania części używanych w przemyśle cementowym, przeznaczone zwłaszcza na odlewy elementów pracujących w podwyższonych temperaturach i w agresywnym środowisku korozyjnym w ciągu technologicznym cementowni. Staliwo przeznaczone jest szczególnie na odlewy dysz chłodząco pulsacyjnych i inne elementy pracujące w podobnych warunkach, jak również do zastosowania w spalarniach odpadów.

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr PL 112096 stal austenityczna spawalna o podwyższonej żarowytrzymałości, zawierająca wagowo: maks. 0,04% C, 0,2 do 0,7% Si, 1 do 2% Mn, 11,5 do 14% Ni, 2,0 do 2,5% Mo, 0,25 do 0,40% V, 0,003 do 0,006% B, 15 do 17% Cr, maks. 0,025% P, maks. 0,020% S, reszta żelazo, charakteryzująca się tym, że zawiera 0,08 do 0,2% azotu.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP1191117A2 znane jest austenityczne staliwo żaroodporne przeznaczone do odlewania części pracujących w wysokiej temperaturze, wyższej niż 950°C, i o dobrej skrawalności. Staliwo zawiera wagowo: C 0,2-0,4%, Si 0,5-2,0%, Mn 0,5-2,0%, P do 0,10%, S 0,04-0,2%, Ni 8,0-42,0%, Cr 15,0-28,0%, W 0,5-7,0%. Nb 0,5-2,0%.

Staliwo żaroodporne FeCrNiWN, według wynalazku, zawierające w swym składzie chrom, nikiel, wolfram, azot, mangan, węgiel oraz żelazo, charakteryzuje się tym, że zawiera wagowo od 30,0% do 31,0% chromu, od 9,0% do 10,0% niklu, od 1,4% do 1,8% manganu, od 4,0% do 5,0% wolframu, od 0,25% do 0,30% węgla, od 0,35% do 0,45% azotu oraz od 1,5% do 1,9% krzemu, przy czym maksymalna zawartość siarki wynosi 0,04% wag. a maksymalna zawartość fosforu wynosi 0,04% wag.

Przedział temperatury zastosowania stopu określają temperatury wydzielania się faz wtórnych w postaci węglików (TMe23C6), azotków (TMe2N) oraz faz Lawesa (TMe2w) według równań:

- TMe2N = 1136,75+151,11 [N]-26,32[C] (°C)

- TMe2w=728,41 +73,33[N]-1 20,47[C]+58,67[W] (°C)

- TMe23C6=1 1 86,53-22,22[N]+62,57[C]-1 ,78[W] (°C)

Staliwo żaroodporne według wynalazku wykazuje wysoką żaroodporność poprzez stabilizację termodynamiczną faz wtórnych w postaci węglików, azotków i faz Lawesa oraz austenitu, a uzyskane odlewy charakteryzują się wysoką odpornością na utlenianie.

P r z y k ł a d I

Staliwo o składzie Cr 30,0%, Ni 9,0%, Mn 1,4%, Si 1,50%, C 0,25%, W 4,0%, N 0,35%, reszta Fe, wytapiane jest w otwartym piecu indukcyjnym tyglowym z wyłożeniem obojętnym. Wsad metalowy składa się ze złomu lub zamiennie z czystych składników oraz z żelazostopów FeCr, FeMn, FeSi. Po ustaleniu założonego składu chemicznego stop odtlenia się FeSiCa. Do odtlenionego stopu wprowadza się azot w postaci zaprawy CrN. Tak przygotowany stop po odlaniu uzyskuje strukturę o osnowie austenitycznej ze zwartymi, dyspersyjnymi wydzieleniami węglików i węglikoazotków.

P r z y k ł a d II

Staliwo o składzie Cr 30,12%, Ni 9,80%, Mn 1,80%, Si 1,70%, C 0,27%, W 4,45%, N 0,45%, reszta Fe, wytapiane jest w otwartym piecu indukcyjnym tyglowym z wyłożeniem obojętnym. Wsad metalowy składa się ze złomu lub zamiennie z czystych składników oraz z żelazostopów FeCr, FeMn, FeSi. Po ustaleniu założonego składu chemicznego stop odtlenia się FeSiCa. Do odtlenionego stopu wprowadza się azot w postaci zaprawy CrN. Tak przygotowany stop po odlaniu uzyskuje strukturę o osnowie austenitycznej ze zwartymi, dyspersyjnymi wydzieleniami węglików i węglikoazotków.

Badanie laboratoryjne przykładowych stopów przeprowadzono w atmosferze utleniającej w cyklach o sumarycznym czasie 300 godzin, i temperaturze wygrzewania 1080°C (czas wygrzewania 7,5 godziny). Badania wykazały stabilne w czasie próby zmiany masy o wartości końcowej 0,023 mg/mm.

Wytrzymałość stopu w próbie osiowego rozciągania próbki w atmosferze utleniającej i temperaturze 980°C wynosi 165-170 MPa.

Przykładowe stopy zastosowano na odlewy dysz chłodząco pulsacyjnych używanych w instalacjach technologicznych cementowni.

Claims (2)

1. Staliwo żaroodporne FeCrNiWN, zawierające w swym składzie chrom, nikiel, azot, mangan, wolfram, węgiel oraz żelazo, znamienne tym, że zawiera wagowo od 30,0% do 31,0% chromu, od 9,0% do 10,0% niklu, od 1,4% do 1,8% manganu, od 4,0% do 5,0% wolframu, od 0,25% do 0,30% węgla, od 0,35% do 0,45% azotu oraz od 1,5 do 1,9% krzemu, przy czym maksymalna zawartość siarki wynosi 0,04% wag. a maksymalna zawartość fosforu wynosi 0,04% wag.

2. Staliwo żaroodporne FeCrNiWN według zastrz. 1, znamienne tym, że przedział temperatury zastosowania stopu określają temperatury wydzielania wydzielania się faz wtórnych w postaci węglików - (T_Me23C6), azotków (T_Me2N) oraz faz Lawesa - T(_Me2W) według równań:

- TMe2N = 1136,75+151,11 [N]-26,32[C]

- TMe2w=728,41+73,33[N]-120,47[C]+58,67[W]

- TMe23C6=1 186,53-22,22[N]+62,57[C]-1 ,78[W]