Литейная сталь
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ СОВЕТСНИХ .
С014ИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
1 . 091 (И) зсю С 22 .С 38/54: С 22 С 38/58
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОП4РЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н лвто омм саидетыьству
";17с,.-:. 1 (21) 33.49327/22-02 (22) 04. 11 ..81 ! (46) 30.04.83. Бюл, И 16 . (72) С. H. Бобраков, И.П. Волчок
М. В. Лутов, С. Н. Примеров,- Д. М,Колотило, В. А. Мирошниченко, В.Н.Поволоцкий, О. Д. Лутова и Г. А. Алфинцвв (71) Институт проблем литья АН Украинской CCP (53) 669 ° 15-194(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
N 810850, кл. С 22 С 38/54, 1981, 2. Авторское свидетельство СССР и 759614, кл. С 22 С 38/54, 1980.
- (54)(57) ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, алюминий, кальций, бор, ванадий, азот и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения комплекса литейных и механических свойств и эксп:луатационной стойкостй изготовленных из нее отливок, она дополнительно содержит титан, ниобий, медь и редкоземельные металлы .при следующем соотношении компонентов, вес.1:
Углерод 0,35-0,45
Марганец 0,90-?,60
Кремний 0,30- 0,80
Хром 0,30-0,80
Никель 0,30-0,80
Молибден 0,10-0,30
Алюминий 0 О1"0,05
Кальций 0,005-0,05
«р 0 001 O 005 ванадий 0,01-0,10
Азот 0 005 0
Титан 0,01-0,05
Ниобий 0,01-0,10
Медь 0,10-0,30
Редкоземельные металлы 0,01-0,05
Железо Остальное
1014971
Изобретение относится к металлургии,в частности к литейному- производству, к изысканию литейных сталей для износостойких высоконагруженных отливок землеройного оборудования.
Известна сталь C 1 7, содержащая, вес,1;
Углерод 0, 16-0,45
Марганец 0,6-1,5
Кремний 0,17-0,6
Хром 0,7-1,3
Алюминий 0,005-0,1
Титан 0,005-0,09
Бор 0,001-0,01 . Кальций 0,001-0,01
Магний 0,000 1-0,009
Никель 0,2-1,1
Ванадий 0,01-0,2
РЗМ 0,001-0,08
Железо Остальное
Как видно ..из состава стали, она не содержит молибден. В определенной мере это снижает стоимость стЪли. Однако при изготовлении ответственных отливок, работающих в условиях высоких нагрузок, сильного абразивного износа и низких температур, целесообразно использование молибденсодержащих сталей, в которых) более высокая стоимость компенсируется значительно улучшенным;качеством изготовленных из них деталей, Наиболее бли экой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является литейная сталь (2j, содержащая,.вес.4:
Углерод, 0,20-0,40
Марганец 0,50-1,50
Кремний 0,50-1,50
Хром 0,20-1,50
Никель 0,10-1,50
Молибден 0,10- 1,50
Алюминий . 0,03-0,20
Кальций 0,005-0,10
Бор 0,001-0,1()
Ванадий 0,03-0,25
Азот 0,008-0,025
Железо Остальное
Существенными недостатками стали являются относительно низкий уровень контактной выносливости из-.
1 с носостойкости и энергии предельной деформации,а также литейных и механических свойств. Поэтому изготовленные из данной стали такие отлиеки бульдозеров, как бандажи опорноходовых катков, критерием работоспособности которых являются наряду с общим уровнем механических свойств. контактная выносливость (N p) и энергия предельной деформации (W), имеют низкую эксплуатационную стой кость °
Цель изобретения- - повышение комплекса литейных и механических свойств стали и эксплуатационной стойкости, контактной выносливости, износостойкости и энергии предельной дефорМации изготовленных из нее отливок (к будьдоэерам отечественного производства и импортным - более мощным) .
Для достижения поставленной цели литейная сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, никель, молибден, алюминий, кальций, бор, ванадий, азот и железо, дополнительно содержит титан, ниобий, медь и ред30 коземельные металлы при следующем соотношении компонентов, вес.4:
Углерод 0,35-0,45
Марганец 0,90- 1,60
Кремний 0,30-0,80
35 Хром 0,30-0,80
Ни кел ь 0,30-0,80
Молибден 0,10-0,30
Алюминий 0,01-0,05
Кальций 0,005-0,05, 4p Бор 0,001-0,005
Ванадий 0,01-0,10
Азот 0,005-0,04
Титан 0,01-0,05
Ниобий 0,01-0,10
45 Медь 0,10-0,30 .Редкоземел ьные металлы 0,01-0,05
Железо Остал ьное
Химический состав сталей приве50!
3311397 блб о л о
С> л
Ю м о л о
Ю л, о
ИЪ
Cl л
С> о л о
С3 бсб
"° о
С> м л
С3
t>It
С> л
С3 блб о л
С>
LA
Ю л о о л о
00 о
С> м о
Ю л о
- Ф о л о
Ю л
Ю о о м
Ю
Ю о блб бМ
C) О
Ю
С> о бМ
Ю
Ю
С>
LA
Ю о л
Ю м
С> о л
Ю. о
С>
Ю о л
Ю ь
3 о х
Х о о о и
LA
С>
Ю
ГЪ
Ю
Ю мм
CD
Ю
С>
Ю л
С>. об> л
ttt о
Iz
Э
Э б б л
С> бЧ
С> м
Ю о бГб о
Ю о л
>S
S х
3.3
Э
У
E
S О е4 о
Ю
>О
CV
Ю м
1 3Е
1 Q, 1 Э
1 Cf о
l М
I ..
1
3
1 !
l
1
l
1 !
I
1
1
1
1
Ю б>0
С> О .;зС>
Ю м
00 о б л
-4 л о блл
КР о
Ю м л
- 2
М\ л о
С>
CO о О О
С> о \
Ю о
LA
-а
Ю -а. блл л о о ъО
Ю (УЪ л о.
С>.ф л
С>
LA
-4
00 м л
>3\
Мб л
Ю м л
С>
К
tt3
I»
Lt
Э г
Й б>3
Лл
I
1
I
1
l .I
1
ltt
I
1
Ц
tO
Щ
t
1
1
1
I
I
1
1
I
l !
1
1 ° 1
1 Л: I
I Щ 1
I 0 1 1 ь
1 > 3,, I S I
t IQ 3 о
1 X
I Z м
I 33(I
I Э 1
I 1
1 1
1 1
1 tlt
I I-»
}3 — »
I 1
I 1- 1 о
Э 1.
I Л !
1 1
1 I
1 1 1 ч Э
1 X>X 1
ttt 2 1
1 йЪ и I
1 1
1 >
1 1 а о
1 L0 I
1 I
1 1 I .3> I
1 ф >X I
1 S 1
1 Ы:3 l
I. I
1 >X
1 X 1
l Х I
1 l
1 S l
1 Я
1 p I
1 1 1
1 IQ 1
1 1
1 ц Z
ОЭ1
1 Я tf.
l I -\
l 1 л
3 С 1
I М 1
l S t
I 1
1 1
S I о а х
I Q l
I Э>Х 1
n. X! их
I I
I l 1
1 ft! I
1 I I
I Q. 1
1 Щ Э 1
1 1
1 1 1
l Э 1
1 3. -Ct 1
1 3 О
1;>> CL 1
1 I
t 1! м
Э
Э
С: м о. о л л а о
I 1
1
1
1
I
I
1
3
I
I
1
t
I
l !
1
I 1
I
1
1
1
I
1 !
1
1
I
I
1 . 1
I
1
1
1 !
1
3
I
I !
1
1
1
1
1 1
1
1 !
1
1
1
1
I
1
I !
3
1
1
I
1
1
I б
5 10
Проводят исследования, в которых определяют контактную выносли вость, износостойкость, энергию предельной деформации, литейные и механические свойства опытных сталей. Одновременно проводят натурТабли ца2
Эксплуатационные свойства сталей
Исследуемые свойства
Сталь 1
Контактная выносливость N,,х10 цикь лов
20,7 28,3 26,8 25,7 27,2
Потеря веса после
1200 м трения, r
0,1302 0,1051 0,1127 0,1184 0,1093
Энергия предельной деформации М, кгс м/см3
134,3. Э ксплуатационная стойкость, моточас 1500
Табл и ц а 3
Литейные свойства сталей
Г 1 ) I
Литейные свойства
° 1
1 2 3 4
Жидкотекучесть; мм а) проба НехендзиСамаркина
330 375 380
445 490 505
385
390 б) спираль Керри
520
510
2,30
2,32 2,31 2,31
2 31 таблица4 яемаиичаские свойства
Сталь кт с/ии2 d, М, 6612
176
Иввестиал
11,3 . 44,2 4,8
3,7
3,0
1,7
11редлаГаеиал
181
182
563 58 47 38
t 5,8 55,1 5.7 4,6 3,6
t52
155
2,8
2,ь
2,7
18»
158
14,6 51,7 5.5 4,7 3,6
14,8 49,6. 5,6 4 5 3,4
187
161
2ю»
Свободная линейная усадка, 4 кгс/we0 еэ
145
14971 ные испытания литых бандажей опорноходовых и поддерживающих катков, а также натяжных колес тяжелых бульдозеров. Результаты испытаний преДставлены в табл. 2-4.
169,5 152,5 143 7 . 164,6
1850 1770 1680 1700
1 а кгси/см2 при температуре испытаний оС
+20 -го -4о -60
Составитель Л. Лапин
Редактор П. Макаревич Техред:Й.Гайду - Корректор B. сутяга.
Заказ 3141/25 Тираж 627 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР
- no делам изобретений и открытий
113035, Москва, — Ж-35, Раушская наб., д. 4/5;
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
7 10
Как видно из этих таблиц, предлагаемая сталь заметно превосходит известную по .всему комплексу исследуемых литейных, механическиХ и эксплуатационных свойств, Особенно важным является увеличение контактной выносливости с 20,7 .до Зб,&28,3 i l 0 6 (циклов ), износостойкости (потеря веса снизилась с 0,1302 до . 0,1051 г) и энергии предельной де.,формации с 134;3 до 143,7.169,5 кгс..м/см, В среднеи повышение"приведенных экслуатационных характеристик по сравнению с известной. сталью составляет соответственно 30,30 и 206.
" При относительно небольшом увеличении прочностных свойств пластич-.:ность предлагаемой стали более высо кая по сравнению с известной (прототипом) . Так, относительное удлинение повышается с 11,3 до 14,616,Я, т.е. в среднем на 403, а относительное удлинение - с 44,2 до
49,6-56,34, т.е, на 254.
По ударной вязкости предлагаемая сталь превосходит прототип во всем диапазоне температур испытаний. В частности, при -60 С ударная вязкость увеличичается с 1,7 до 2,52,8 ксм/см, т.е. в 1,5 раза. Это свидетельствует о заметном повышении хладостойкости стали.
Литейные свойства. предлагаемой . стали: жидкотекучесть повышается независимо от вида пробы на 153, а линейная усадка снижается с 2,32 до 2,31-2,303.
Высокий уровень всего комплекса свойств предлагаемой стали предопределяет соответственно повышенную эксплуатационную стойкость изготовМЬнных из нее отливок бандажей опорно-ходевых и поддерживающих катков. а также натяжныМ колес тяжелых бульдозеров. Результаты эКсплуатационных испытаний, приведенные в табл. 2, показы 14971 8 вают, что срок службы отливок бандажей катков из предпагаемой стали увеличивается с 1500 жо 1680- 1850 ноточасов. В среднеи повышение эксплуа$. тационной стойкости составляет 104 от стойкости. деталей, изготовленных из известной стали, и находилась на уровне со стойкостью импортных деталей, изготовленных из деформированного .металла. Это позволяет отказаться от закупок по импорту ремонтных .деталей к импортным бульдозерам и организовать отечественное производство литых деталей на уровне с лучшими зарубежными образцами.
Таким образом, предлагаемая литейная сталь за счет более высоких литейных, механических и эксплуатацион» ных свойств может найти эффектив в ное применение для изготовления ответственных отливок бандажей катков, натяжных колес, ведущих венцов, звездочек и целого ряда. тяжелонагруженных, быстраизнашиваемых деталей тяжелых ° бульдозеров как импортного, так иотечественного производства..
Технология выплавки предлагаемой стали не отличается от существующей., 36 Некоторое отличие заключается в модифицировании стали при разливке . из плавильной печи бескремнистой .ком плексной лигатурой. з flo предварительным, расчетам айо- номический эффект от внедрения предлагаемой литейной стали составит око. ло 400 тыс, руб. в год за счет повы шения контактной выносливости на 30, 4в -износостойкости на 30, энергии предельной деформации на 20, жидкотеку- чести на 15, пластичности íà 25-. 40,. ударной вязкости при низких температурах в 1,5 раза и, как следствие этого, срока службы отливок бандажей опорно-ходовых и поддерживающих катков, а также натяжных колес тяжелых бульдозеров íà 104.