Сталь
Иллюстрации
Реферат
Ф
Б. Н, Богомолов, В. П. Ткаченко, В, А. Самойленко,» Е. Н. Мухин, Б. Б. Модылевский, Ю. P. Яхкинд и Ю. Г. Хр »мов
»
Государственный всесоюзный научно-исследовательск институт цементной
: промышленности "НИИЦемент" и Литейно-механическии " завод им. Воровского (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СТАЛЬ
Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию и применению сталей в машиностроении в литом состоянии, которые подвергаются при эксплуатации термическим и динамическим воздействием в условиях абразивного изнашивания, Известна сталь (1), содержащая. вес.%:
Углерод 0,30 — 0,40
Марганец - 0,40 — 1,20
Кремний 0,20 — 0,60
Хром 0,93 — 1,20
Ванадий 0,05 — 0,17
Никель 0,05 — 0,30
Кальций 0,001 — 0,05
Молибден 0,07 — 0,20
Титан 0,006 — 0,05
Азот 0,005-0,02
Железо Остальное
Наиболее близкой к изобретению по технической сушности и достигаемому результату является сталь (21, содержащая. вес.%:
Углерод 0,25 — 0,5
Кремний 0,2 — 05
Марганец 0,2 — 3,0
Никель До 5,0
Азот Or 0,01э до предела растворимости затвердевания стали 0,10
По крайней мере, один компонент из группы: хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан, цирконий, ниобий, тантал, бор в сумме 0,3 — 10
Железо Остальное
Укаэанные стали по своим механическим свойствам в основном удовлетворяют требованиям, предъявляемым к сталям, подвергавшимся динамическим нагрузкам в условиях абразивного износа.
Однако они не удовлетворяют возросшим требованиям по своим технологическим свой ствам и термостойкоати, так как из-за низкой технологичности сложно получить годную
20 отливку, что приводит к повышенному браку по литью, при отливке, термообработке и экплуатации деталей из указанных сталей, низкая их термостойкость не обеспечивает заданного уровня свойств.
3 94522
Кроме того детали из этих сталей склонны к трещинообразованиям при наличии в от. ливках резких переходов от тонких сечений к толстым, а также отверстий и выступов, являющихся концентраторами термических напряжений. Поэтому для работы в. условиях производства с возросшим уровнем мощности машин и агрегатов требуется материал, обладающий повышенной циклической прочностью и пластичностью, как в процессе отливки и в термообработки за счет высокой технологичности, так и в процессе эксплуатации за счет повьцценной стойкости.
Целью изобретения является повышение тех. нологических свойств и термостойкости при сохранении высокого уровня динамической прочности и износостойкости.
Цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, азот, один компонент из группы, содержащей хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан, цирконий, ниобий, тантал и бор и железо, дополнительно содержит алюминий, кальций и барий при следующем соотношении компонентов, %:
Углерод . 0,25 — 0,5
Кремний 0,2-0,5
Марганец 0,2-3,0
Никель 0,05 — 5,0
Азот
1 0,015 — 0,10 зо
Один компонент из группы, содержащей хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан, цирконий, ниобий, тантал и бор 0,3-1,0
Алюминий 0.01 — 0.10
Кальций 0,001 — 0,01
Барий 0,0001-0,001
Железо Остальное
Химические составы сталей приведены в табл, 1.
Склонность к трещинообразованию и литейную усадку определяют по пробе НехендзиСамарина,а жидкотекучесть — по спирали Кери. !
0 4
Технологические свойства и термостойкость предлагаемой и известной стали приведены в табл. 2, Как видно из табл. 2, наиболее высокими технологическими свойствами и термостойкостью обладает предлагаемая сталь при вы-. бранном диапазоне легирования.
Механические свойства стали.
После термической обработки — нормали- о зация при 920 С вЂ” сталь имеет предел прочности 82 — 101 кг/мм; предел текучести
44 — 58 кг/мм „относительное удлинение 20I
22%; относительное сужение 38 — 42%; ударную вязкость 5,7 — 10,2 кгм/см ; коэффициент относительной износостойкости на машине НК
1,58 — 1,60.
После термической обработки — закалка при !100 С плюс отпуск при 650 С вЂ” сталь имеет предел прочности 175 — 184 кг/мм; предел текучести ?47 †1 кг/мм ; относительное удлинение 12 — 16%; относигельное сужение 22 — 28%; ударную вязкость 4,2 †.
7,4 кгм/см ; коэффициент относительной износостойкости на машине НК 1,68 — 1,77.
Таким образом, введение. ук;.занных легирующих добавок способствует повышению технологических свойств и термостойкости при высоком уровне механических свойств и износостойкости.
Внедрение в производство предлагаемой стали обеспечивает получение отливок повышенного качества за счет высокой технологичности этой стали. Одновременно, применение этой стали для изготовления деталей для различных машин агрегатов цементного оборудования позволяет снизить брак по литью на 12%, повысить выход годного íà 65% и увеличить долговечность при эксплуатации.
Срок. службы деталей из предлагаемой стали для трубных мельниц увеличивается на
40 — 60%, а годовой экономический эффект от внедрения одной гонны запчастей из этой стали составляет 0,38 тыс. руб.
945220
Таблица 1а
Мп
Известная
О 25 0,20 О,г 0,05 О,О15 О,3
1 Остальное
0,37 1,6 2,5
0,057 4,8
2 0,38
° 1
0Ю ЮО
3 0,50 0,50 3,0
5,0
Предлагаемая
1 0,25 0,20 0,2 0,05 0,015 0.3
0,01 0,001 0,0001
0,05 0,005 0,0005
2 0,38 0,37 1,6 2,5
0,057 4,8
0,50 3,0, 5,0
3 0,50
Таблица 16
1 0,25 0,20 0,2 0,05 0 015 0,3 — Остальное
2 0,38 r 0,37 1,6 2,5
0,057 4,8
0,50 3,0 5 0
3 0,30
° 1
0,10, 10,0
0,2 0 05 0,015 0,3
0,01 0,001 0,0001
1 0,25
0,20
0,05 0,005 О 0005
1,6 2 5
2 0,38 0,37
0,057 4,6
3 050 050 30 50
Известная
Предлагаемаяя
0,10 100 010 010 0001
О,10 a,1Î 0,1О О,Ю О,ОО1
945220
Таблица 1в
Содержание, % и Ч
А! Са
Ва
Известная
0,25 0,20 0,2 0,05
0 015 0,3
Остальное
2 0,38 0,37 1,6 2,5
0057 4,8
3 0,50 0,50 3,0 5,0
0,10 10,0
02 005
0 01 0,,001 0 0001
0,20
0,05 0,005 0 0005
0,37 1,6 2,5
0,057 4,8
3 0,50
0,50 3,0 5,0
0,10 10,0 0,10 0,10
0.001
Таблица 1г
Известная
1 0,25 0,20 0,2 0,05 0 015 0,3
Осгальное
2 0,38 0,37 1,6 . 2,5
0,057 4,8
0,10 10 g
3 0,50 0,50 3,0 5,0
1 0,25 0,20 0,2 0,05 0,015 0,3
0,01 0,001 0,0001
0,05 0,005 0,0005
0,37 1,6 2,5
2 0,38
0,057 4,8
3 0,50 0,50 3,0 5,0 0,10 10,0 0,10 0,10 0,001
Предлагаемая
1 0,25
2 0,38
Предлагаемая
0,015 0,3
1 945220
Таблица 1д
Содержание, %
Si Mn Ni, AI Ca
ы т
Известная
1 0,25 0,20 0,2 0,05 0,015 0,3
0,057 4,8
2 0,38 0,37 1,6 2,5. 0,10 10,0
30 50
0.01 0,0О1 0,0001
0,015 0,3
1 0,25
0,20 0,2 0,05
0 05 0,005 0,0005
0,057 4,8
0 10 100
0,10 0,10 0,001
3 0,50 0,50 3,0 5,0
Табли.ца le
Содержание,%, Сталь
Мп Ni
Известная
1 .. 0,25 0,20 0,2 0,05 0,015 0,3
Остальное
0,057 4,8
0,10 10,0
3 0,50
0,50 3,0 5,0
1 0,25 0,20 0,2 0 05 О 015 0,3
О О) 0,001 0,0001
0 05 0 005 0 0005
0,50 3,0 5;О
3 050
° 1
3 0;50 0,50
Дредлагаема
2 0,38 0,37 1,6 2,5 т
2 0,38 0,37 1,6 2,5
Предлагаемая
2 0.,38 0,37 1,6 2,5
0,057 . 4,8
0.10 10,0 0,10 0,10 0 001
945220
Таблица 1ж
Fe Извесь ная
Остальное
0,20 0,2 0,05
О 015 03
1 0,25
2 0,38 0,37 1,6 2,5
0,057 4,8
0,10 10,0
3 О;50 0,50 Э,О 5 0
0,20 0,2 0,05 0,015 0,3 0,01 0,001 0 0001
1 025
2 0,38 0,37 1,6 2,5
3 0,50 0,50 30 50
Таблица 1з
ИЗВестная
1 0,25
0,20 0,2 О 05
0,015 0,3
Остальное
2 0,38 0,37
О 057 48
1,6 2,5
3 0,50 0,50
О 1О 100
3,0 5,0
Ф> V
0,20 0,2 0,05 О 015 0,3 0,01 0,001 0,0001
1 0,25
2 0,38 0,37 !,6 2,5
3 0,50 0,50 3 0 5;О
Предлагаемая
Предлагаемая
0,057 4,8 0,05 0,005 0,0005
0,10 10,0 0,10 О, 10 0,001
0,057 4,8 0,05 0,005 0,0005
0,10 10,0 0,10 0,10 0,001
945220
Сталь
0,20 0,2 0,05, 0,015 0,3
1 0,25
Остальное
0,057 4,8
2 038 037
1,6 2,5
3 0,50 0,50 3,0 5,0
0,10 10,0
0,20 0,2 0,05 0 015 0,3 . 0,01 0,001 0,0001
1 0,25
2 . 0,38 . 0,37
0,057 4,8 0,05 0,005 0 0005
1,6 2,5
0,10 10",0 0,10 0,10 0,001
3 0,50 0,50 3,0 5,0
Таблица 2
Известная
81
1,2
2,32
la 472
96
1,5
2,36
483
125
2,8
2,42
490
84
1,3
2,34
470
1,6
2,38
lб 484
121
2,7
2,44
495
2,4
2,33
468
Известная
Предлагаемая
Содержание,%
Таблица 1и
3 г
492
1r 474
482
la 484
492
472
le 491
521
469
lж 482
490
474
lз 483! и 494
522!
2,41.
2,36
2,38
2,4!
241
2,52
2,63
2,38
2,44
2,53
2,28 2,30
2,34
2,28. 2,32
2,20
2,26
2,3!
2,21
945220
3,4
2,2
2,4
1,6
4,1
6,5
9,6
2,4
4,8
7,3
1,8
4,1
5,&
1,4
2,8
5,6
2,4
3,8
2,2.
92
124
90
118
112
124
88
112
120
93
121
78
112
81
70
68
87
69
71
89 Ф
78
57.945220
Продолжение табл. 2
Термостойкость
Сталь
Количество трещин, шт„
Размер трещин, мм
Диск индр.lа 564
2,01
Нет
124
105
588
2,09
161
593
2>12 .
169
120
568
2>0
108
J6 587
160
2,05
112
595
2,10
1 22
560
2,02
107
lв 582
2,08
593
2,11
169
124
108
561
2,0
124
1г 584
2,04
160
114
592
2,10
168, 125
568
2,01
128
112
lд 588
2>05
157
118
598
2,12
172
129
129
2,0
562
159
120
le 584
2,04
596
128
2,10
Предлагаемая.
Жидкотекучесть по спирали Кери, мм
Caoбодна„Скло"ность к тРещинообра литейная усадка, %
Количество теплосйен до появления поверхностной трещины
945220
Продо
105.
1ж 580
2,03
156
114
592
2,08 169
122
565
1,98
124
108
157
13 583
2,04
2,14
598
124
2,0. 561
128
1и 581
2,08
159
115
594
2,12
125
0,05 — 5,0
0,015 — 0,10
0,25-0,5
0,2-0,5
0,2-3,0
Углерод
Кремний
Марганец
ВНИИПИ Заказ 5265/36 Тираж 660 Подписное
° °
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
Сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, азот, один компонент, из группы, содержащей хром, молибден, ванадий, воль-4 » фрам, титан, цирконий, ниобий, тантал и бор, и железо, о т л и ч а ю щ à s с я тем, что, с целью повышения технологических
caohcra и термостойкости при сохранении динамической прочности к износостойкости, она дополнительно содержит алюминий, кальций и барий при следующем соотношении компонентов, %;
Никель
Азот
Один .компонент нэ группы, содержащей хром, молибден, ванадий, вольфрам, титан, цирконии ниобии, тантал бор 03 io
Алюминий 0,01 — 0,10
Кальций 0,001 — 0,01
Барий 0,0001 —.0;001
3(M ОстальнС»,, Источники информации, принятые во внимание при. экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР N" 727706, кл. С 22 С 38-50, 1978.
2. Патент. Франции И 2180192, кл.С 22 С 39/00, 1973..