Литая сталь
Иллюстрации
Реферат
1, ЛИТАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, хром, марганец, кремний , ванадий, бор, церий, железо, отличающаяся тем, что. с целью повышейия ударной вязкости и износостойкости, она дополнительно содерхшт никель и алюминий при следующем соотношении компонентов, мае,%: 0,5-1,8 Углерод 5-15 Хром 3,0-4,0 Марганец Кремний 0,5-0,7 0,5-1,0 Ванадий 0,05-0,25 Бор 0,05-0,20 Церий Никель 0,5-3,5 Алюминий 0,1-0,2 Железо Остальное 2. Сталь по п,1, о т л и. ч а юi щ а я р я тем, что отношение хрома к углероду равно 9.10 (Л
(19) (11) SU
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ.
РЕСПУБЛИК
3(5D С 22 С 38/58
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3478764/22-02 (22) 15.06.82 (46) 23.12.83 Бюл. Р 47 (72) В.И.ТихоноВич, В.A.Ëoêòèoíoâ, Б.Б.Винокур, С.Е.Кондратюк, Г.Г.ЛУценко, Г.П.Казарович, Н.А.Пешков, Н.М.Карасев и A.Ê.Ìÿêèøåâ (71) Институт проблем литья AH Украинской ССР (53) 669.14.01 8 .256-194(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р 377405, кл. С 22 С 38/38, 1973.
2. Авторское свидетельство СССР
N 423879, кл. С 22 С 38/38, 1974. (54)(57) 1. ЛИТАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, ванадий, бор, церий, железо, о т л и ч а ю ц а я с я тем, что, с целью повышения ударной вязкости и износостойкости, она дополнительно содержит никель и алюминий при следуюцем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 0,5-1,8
Хром 5-15
Марганец 3,0-4,0
Кремний 0,5-0,7
Ванадий 0,5-1,0
Бор О, 05-0, 25 иберий 0,05-0,20
Никель 0,53 5
Алюминий 0,1-0,2
Железо Остальное
2. Сталь по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что отношение хрома к углероду равно 9. 10.
1062302
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к износостойким сталям, и может быть использовано для изготовления деталей изнашиваемых узлов транспортного рудоразмольного и бурового оборудо.вания, работающих в условиях интенсивного ударно-абразивного износа.
Известна сталь (1), применяемая в машиностроении в качестве износостойкой, содержащая компоненты, мас.Ъ:
Углерод 1,0-1,5
Хром . . 1,,5-2,5
Марганец 5,0-7,0
Кремний 0,4-0,8
Ванадий, 0,6-0,9
Молибден 0,5-1,0
Железо Остальное
Однако эта сталь обладает низкой износостойкостью и уцарной вязкостью, что не позволяет использовать ее в условиях уцарно-абразивного износа со значительными нагрузками.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является литая сталь (2) содержащая компоненты, мас.Ъ:
Углерод О, 15-0,23
Хром 6,7-7,5
Марганец 1,5-2,5
Кремний 0,5-1,0
Ванадий О, 2-0,4
Бор 0,01-0,03
Церий 0,05-0„20
Молибден 5,5-7,0
Вольфрам 0,5-1,5
Кобальт 4,5-5,5
Азот 0,03-0,07
)Келеэ о Остальное
Недостаткамп известной стали являются низкие значения иэносостойкости и ударной вязкости в условиях абразивного изнашивания.
Целью изобретения является повышение иэносостойкостп и ударной вязкости стали,.
Эта цель достигается тем, что литая сталь, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, ванадий, бор, церий, железо, дополнительно содержи никель и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Углерод 0,5-1 „8
Хром 5-15
Марганец 3,0-4,0
Кремний 0 5"0 7
Ванадий 0,5-1,0
Бор 0,05-0,25
Церий 0,05-0,20
Никель 0,5-3,5
Алюминий 0,1-0,2 железо Остальное
При этом должно соблюдаться соотношение хрома к углероду равное
9:10.
Отклонение от указанного соотношения снижает микротвердость карбидной фазы, что приводит к:снижению износостойкости стали. Содержание углерода в интервале 0,5-1,8Ъ обусловлено образованием оптимального количества карбидной фазы в структуре стали, что способствует повышению относительной иэносостойкости. Содержание углерода ниже 0,5Ъ недостаточно
10 для образования первичных карбидов, а при содержании более 1,8Ъ количества карбидной фазы превь>шает допустимое, что приводит к резкому ухудшению механических свойств.
Легирование стали хромом обуславливает получение определенного типа карбида на основе хрома - Ме С . При содержании хрома менее 5о карбид
Ме>С еще не образуется, а легиро0 вание с..-.àëè хромом более 15Ъ приводит к перестройке структуры карбида от
Ме С к Ме Сб, что снижает ударную вязкость и износостойкость стали. Отклонение соотношения хрома к углеро,цу равное 9:10 снижает микротвердость карбидной фазы, что приводит к снижению иэносостойкости стали.
Элементы ванадия и бора вводят для легирования карбидной фазы. При содер>канин ванадия и бора ниже, чем соот30 ветственно 0,5 и 0,05Ъ их влияние еще не ощущается. Превышение содер>кания этих элементов выше соответственно
1,0 и 0,.25Ъ приводит к образованию самостоятельных карбоборидов вана35,ция, что снижает прочностные характеристики стали.
Элементы кремния и алюминия вводятся в сталь в качестве раскислителей для обеспечения полного усвое40 ния .хрома и ванадия. Нижний пре,цел содержания кремния 0,5Ъ и алюминия 0,1Ъ обусловлен и минимальным количеством, при котором их влияние начинает ощущаться. Содержание кремния и алюминия выше соответственно 0,7 и 0,2:- приводит к образованию ферритной фазы в структуре стали за счет ферритообразующих свойств кремния и повышению пленообразования эа счет алюминия.
И то, и другое ухудшает механические свойства стали, снижает ударную вязкость
Марганец и никель вводят в сталь в качестве аустенитообразующих
55 элементов. При содержании марганца и никеля ниже соответственно 3 и О, 5Ъ не достигается требуемой стабильности аустенита. При этом большое количество мартенситной составляющей в структуре стали увеличит твердость, но снизит ударную вязкость стали.
Сталь выплавляют в индукционной плавильной печи ЛПЗ-67. Термообработку стали проводят по следующему
1062302
Химический состав, мас.%
Сталь
Ni Si
Мо
Ч AI В
Cr Mn
Известная 0 2 7 1 2 0 — 0 7 0 3 - 0 02 6 0
Предлагаемая
0 48 4 7 2 59 0 46 0 39 0 42 0 08 0 04
0 5 0 5 0 1 0 05
0 61 0,16 0,11
0,7 1,0 0,2 0,25
1, 1 0,22 0,30
0,8
Продолжение таблицей
Химический состав, мас.Ъ
Механические свойства
Относительная иэ носо стойкость
Ge 11 Fe
W Co кг кгс м мм см
5,1 0,1 0,05 Остальное 1,0
Извест- 0 ная
520
0,6
Предлагаемая
1,0
0,03
1,22
0,05
0,1
1,41
1,31
0,2.0,9
0,21 режиму: 2-х ступенчатый отжиг при
9300С в течение 2-х часов и при
650 С в течение 8 ч, нормализация
О от 950-1000 С, отпуск при 500 С в течение 2-х часов.
Структура стали после полной термической обработки представля0,5 5 3,0 0,5
1,1 10 3,5 2,1
1 8 15 4 0 3 5
1,92 15,8 4,3 3,8 ет собой металлическую аустенитомартенситную основу и комплексных карбидов хрома типа 1 С .
Химический состав сталей ч их механические свойства после тер5 мической.обработки приведены в таблице.
0,6 510
1,2 520
1,6 530
1,2 540
0,2 540
1062302
Составитель Е.Никандрова.
Редактор Н.Рогулич ТехредЛ.Микеш Корректор A.Èëüèí
10163/30 Тираж 627 Подписное
БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и бткрытий
113035, Москва, Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5
Заказ
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Предлагаемая литая сталь обеспечивает повьзаение ударной вязкости и относительной износостойкости на 20-40t по сравнению с известной сталью при сохранении твердости на прежнем уровне.
Ожидаемый экономический эффект составит 450 тыс. руб ° в год.
Экономический эффект достигается за счет исключения из состава дорогих и дефицитных молибдена, вольфрама, кобальта, увеличения в 2 раза срока службы деталей узлов, работающих в условиях абразивного и ударно-абразивного износа.