Сталь
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (st)s С 22 С 38/06
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4880049/02 (22) 05,11.90 (46) 15.01.93. Бюл, и 2 (71) Научно-производственное объединение по сельскохозяйственному машиностроению ВИСХОМ (72) В,М. Хохлов, М.Ю. Тиц, Е.Ю, Покровская, Ю.П. Акатов, Н.№ Чебан, С.B. Калибатовский и А.Ф. Шулежко (56) Заявка Японии йг 61-174358, кл. С 22 С 38/06, 1986.
Изобретение относится к металлургии, в частности к составу стали для изготовления отвалов плугов.
Известна трехслойная сталь для отвалов плугов в композиции: твердая — мягкая — твердая. Твердый слой — износостойкий, мягкий — стойкий к ударным нагрузкам (ГОСТ 6765-75).
Состав трехслойной стали 60-10-60 следующий, мас.%: наружные слои:
Углерод 0,57 — 0,65
Кремний 0,17-0,37
Марганец 0,50 — 0,80
Железо Остальное внутренний слой:
Углерод 0,07 — 0,14
Кремний 0,17 — 0.37
Марганец 0,35-0,65
Железо Остальное
Долголетний опыт эксплуатации отвалов из трехслойной стали выявил ряд недо.статков: склонность наружных слоев после закалки к трещинообразованию:
„,. Ж,, 1788075 А1 (54) СТАЛЬ (57) Использование: сталь предназначена преимущественно для производства отвалов плугов. Сущность изобретения: сталь содержит, мас. : 0,31 — 0,39 С; 0,17 — 0,37 Si;
1,20-1,45 Мп; 0,005 — 0,05 Са; 0,06-0,10 А1:
0,0015 — 0,003 В и остальное — Fe. Отвалы плугов, изготовленные из предлагаемой стали, имеют больший ресурс за счет повышения ударной вязкости и износостойкости, 1 табл; низкая ударная вязкость стали, приводящая к разрушению отвалов при динамических нагрузках; неравномерность процесса износа отвалов после выработки внешнего твердого слоя, Указанные недостатки значительно снижают долговечность отвалов плугов.
Кроме того, производство трехслойной стали отличается сложностью и многооперационностью, Технологический процесс включает в себя такие операции, как изготовление заготовки для среднего слоя путем отливки стали 10, прокатка слитков на лист толщиной 80 мм, вырезка из него пластин размером 680х900 мм, травление их раствором серной кислоты, промывка водой и очистка от окалины, смазка пластин кузбаслаком. установка их строго по центру изложниц. Наружные слои получают путем отливки стали 60 и заливки ее в изложницы . с установленными пластинами, затем производится прокатка слитков на лист толщиной 7 мм. В дальнейшем из листа
1788075
10 10-60, плавки 2,3 — известной стали для труб нефтяных скважин по заявке Японии N 6120
40
55.. 3 штампуются цельные или составные отвалы с последующей термообработкой, К существенным недостаткам данного производства следует также отнести высокую металлоемкость с расходом 2125 кг ме- 5 талла Йа тонну готового проката, тяжелые условия труда и загрязнение окружающей среды вредными отходами производства.
Кроме того, изготовление трехслойной ста-. ли "возможно т6лько в старых сталеплавильных цехах, имеющих стационарные разливочные составы, которые выводятся из экСплуатации; В связи со спецификой и сложностью изготовления трехслойной стали производимое ее количество недостаточ- 1 но для заводов сельхозмашиностроения, и ее дефицит покрывается ввозом из капита-, листических стран.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой стали является сталь для труб нефтяных скважин.
Состав стали прототипа следующий, мас.%:
Углерод .. 0,1-0,45
Кремний .. 0,1-0,35
Марганец 0,4 — 2,0
Алюминий . 0,01 — 0,1, Бор 0,0005-0,005
Кал ьций ..0,001 — 0,012
Железо Остальное
Недостатком данной стали при изготовлении отвалов плугов является низкая износостойкость. Это объясняется невысокой
- твердостью стали при массовом со6тношении элементов (Са, А1 и В), близком к нижнему пределу предлагаемой стали, а также недостаточной ударной вязкостью указанной стали при массовом соотношении эле- ментов, близком к верхнему пределу. Кроме того, низкая твердость стали определяется невысоким содержанием углерода (0,10,3%). Дальнейшее увеличение содержания углерода приводит к повышению твердости стали, но при этом следует учесть, что при C=
=0,4-0,5% прокат требует дополнительной операции — отжига, что усложняет и значи- тельно удорожает производство листа.
Указанные выше факторы отрицательно сказываются на ресурсе отвалов в целом;
Цель изобретения- увеличение ресурса отвалов путем повышения ударной вязкости . и износостойкости стали.
Поставленная цель достигается тем, что сталь преимущественно для отвалов йлугов содержит углерод, кремний, марганец, кальций, алюминий, бор и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%;
Углерод 0,31 0,39
Кремний 0.17 — 0,37
Марганец 1,20 — 1,45
Кальций 0,005-0,05
Алюминий 0,06 — 0,10
Бор 0,0015 — 0,0030
Железо Остальное . Химический состав и уровень свойств опытных плавок указаны в таблице. Для определения свойств рекомендуемой стали выплавлено восемь составов. Плавка 1 соответствует серийной трехслойной стали 60174358, плавки 4 — 8 относятся к предлагаемой стали. Плавки 5,6 и 7. соответствуют граничным и средним значениям Са, Al и В при одинаковом содержании углерода, кремния и марганца, а 4 и 8 — граничным значениям всех входящих компонентов
Анализ показывает, что при уменьшении содержания А!,Са и В ниже минимальных значений предлагаемой стали (плавка 2) наблюдается заметное снижение твердости (35 HRC), приводящее к понижению конструкционной ударной прочности (1,2 т) и относительной износостойкости (0,75 ед,), что сказывается на уменьшении ресурса отвалов.
Увеличение содержания этих же элементов выше максимальных значений предлагаемой стали (плавка 3) приводит к увеличению твердости (54 HRC), но заметно снижает ударную вязкость стали (20 Дж/см ), что можно наблюдать визуально в виде хрупкого излома при изготовлении отвалов. Повышение твердости сказывается. на небольшом увеличении.и других показа- . телей; констр.ударной прочности (1,25 т) и относительной износостойкости (0,84 ед.), но тем не менее не дает желательных результатов по ресурсу отвалов (0,8 ед.).
Как видно из таблицы, оптимальный уровень свойств имеет сталь для отвалов плугов плавок 4-8. Причем. плавное изменение химического состава в сторону.увеличения содержайия компонентов приводит к увеличению показателей,, характеризующих свойства самих отвалов.
Незначительный выход за пределы предлагаемой стали (плавки 2 и 3) ведет к резкому ухудшению свойств.
Таким образом, предлагаемая сталь
35Г2Р позволяет повысить ресурс отвалов по сравнению с известной сталью по заявке
Японии и в 1,2-1,4 раза по сравнению с серийной трехслойной сталью 60-10-60.
Формула изобретения
Сталь, преимущественно для отвалов плугов, содержащая углерод, кремний. марганец, кальций, алюминий, бор и желе1788075
От«осит. Ресурс нзносо- отвала, стойкость, ел.+ ел.
Плавка Солеряание эленентов, нас.2 Твердость, С Si lfs Cs Al В Fa ударная Кристо, вязкость, ударная
/ВВкк/снз прочность т
Сталь
Трехслойная стэне
60-10-60
0,61
0,11
2 0,35
3 0,35
0,27 0,65
0,27 0,50
0,27 1,35
0,27 1,35 виенний ело+ внутренний спой остал.
54 остал.
34 . 15
0,002 0,05 0,0012
0,07 0,12 0 0032
0,75
0,84
0,7
0,8
50 1, 2
20 1,25
<хтал. 35 остал. 54
Сталь по заявке дпонин 0 61-174358 (известная)
35f2P (предлатаеная)
0,0015
0,0015
0,0022
0,0030
0,0030
50 1,40
51 1. 44
49 1,50
47 1,6о
46 .. 1,65
4 0,31
5 0,35
6 0,35
7 0,35
8 . о,39
1,0
1.2
1,25
1,2
1,3 остал. 48 остал, 49 остал. 54 остал. 54 остал. 56
0,005 0,06
0,005 О,оь
0,027 0,08
0,05 0,10
0,05 0,10
0,17 1,20
0,27 1,35
0.27 1,35
0,27 1,35
0,37 . 1,45 l,0
1.2
1,3
1,4
1,4
Для сравнения свойств натерналов аа единицу приняты свойства серийной трехслойной стелю.
Составитель Е.Покровская
Техред М.Моргентал Корректор И.Шмакова
Редактор
Заказ 52 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.; 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
I зо, отличающаяся тем, что, с цель)о увеличения ресурса отвалов путем повышения ударной вязкости и износостойкости стали, она содержит компоненты в следующем соотношении; мас,%: 5
Углерод 0,31-0,39
Кремний
Марганец
Кальций
Алюминий
Бор
Железо
0,17 — 0,37
1,20 — 1,45
0,005 — 0,05
0,06 — 0,10
0,0015-0,0030
Остальное