Износостойкий сплав на основе железа

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ КремнийМарганецНикельКальцийЖелезо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР(56) 1. Авторское свидетельсФво СССРВ 852956, кл. С 22 С 38/38, 1981.2. Авторское свидетельство СССРУ 326240, кл. С 22 С 37/06, 1972. ЯО, 1121316 А(54) ( 7)ИЗНОСОСТОЙКИЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖБ 1 ЕЗА, содержащий углерод, хром, кремний, марганец, никель, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения износостойкости, пластичности, прочности и улучшения обраба. тываемости резанием, он дополнитель. но содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.Х:Углерод 2,2-2,6 Хром 17" 19О, 2-0,6 О, 4-0,8 .0,8-1, 2 002-0,05 Остальное11213Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию литейных износостойких материалов, щчею- щих хорошую обрабатываемость резани ем, предназначенных для изготовления деталей, работающих в .условиях гидроабраэивного и абразивного износов при одновременном наличии умеренных динамических нагрузок, и может найти широкое применение, например, на предприятиях черной, цветной металлургии и в машиностроении для изготовления износостойких деталей, отличающихся большим объемом механической обработки: насосов, экструдеров, матриц пресс-Форм и др.Известен износостойкий сплав 11 на основе железа, содержащий, мас. %:Углерод 1,8-2,8Хром 18,5-20,0Кремний 0,3-0,8Марганец 6-7Титан 0,02-1,50Ванадий Оф 02-150Железо ОстальноеНедостатком такого сплава являются низкие механические свойства.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является износостойкий ,сплав 2 на Ъснове железа, содержащий, мас. %:Углерод 2,0-2,5Хром 15-19Кремний 0,01-1,00Марганец 0,6-0 8 .ИНикель 2,0-2, 5Железо ОстальноеВысокое содержание никеля в данном сплаве способствует получению в литом состоянии аустенитной структуры с распределенными в ней твердыми карбидами типа М. СПри обработке сплава резанием под воздействием усилия прижатия резца аустенит поверхностного слоя превра щается в мартенсит, имеющий большую. твердость, чем легированный аустенит. Все это ухудшает обрабатываемость сплава резанием в литом состоянии.Ввиду того, что никель является 50 стабилизатором аустенита, в сплаве с высоким содержанием никеля после нормализации в мартенситной матрице сохраняется повьппенное количество остаточного аустенита, что приводит к 5 снижению износостойкости деталей, работающих в условиях гидроабразивного и абразивного износов. 16 2Целью изобретения является повьппение износостойкости, пластичности,прочности и улучшение обрабатываемости резанием сплава.Указанная цель достигается тем,что износостойкий сплав на основежелеза, содержащий углерод, хром,кремний, марганец, никель, дополнительно содержит кальций при следующем .соотношении компонентов, мас.%:УглеродХром 17-19Кремний 0,2-0,6Марганец 0,4-0,8Никель 0,8-1, 2Кальций 0,02-0, 05Железо ОстальноеОписываемый сплав имеет в литомсостоянии Феррито-перлитную матрицу,обеспечивающую меньшую твердость, чемлегированный аустенит. Кроме того,феррит и перлит при обработке резанием не претерпевают структурных превращений, способствующих повышениютвердости. Во время резания происходит выкрашивание твердых карбидов измягкой матрицы. Все это заметно облегчает обрабатываемость сплава.Сплав имеет узкие пределы содержания углерода и хрома. При этом соотношение хрома к углероду колеблется в пределах 6-8, что обеспечиваетсплаву хорошую износостойкость вследствие наличия в мартенситной матрице .термообработанного сплава компактныхэвтектических карбидов типа(Те, Сг) С и мелкодисперсных вторич.ных карбидов такого же типа, выделив"шихся в результате превращения аустенита при охлаждении с температурынормализации, равной 1000-1050 фС.Никель в количестве 0,80 -1,21 мас.% обеспечивает прокаливаемость отливок в сечениях. до. 150 мм.При содержании никеля ниже 0,8%ухудшается прокаливаемость сплава исоответственно износостойкость, Присодержании никеля вьппе 1,2% в мартенситной матрице нормализованногосплава сохраняется повышенное коли"чество остаточного аустеиита, чтоснижает износостойкость,Кремний йри содержании выше 0,2%способствует смягчению матрицы. Содержание кремния вьппе 0,6% снижаетпрокаливаемость и соответственноизноСостойкость сплава.Марганец при содержании О,4% и выше снижает вредное действие серыСкоростьрезанияв литом Химический состав, Х Предел прочности при изгибе в литомсостоянии ИзносостойСтрелапрогибав литомсостоя Сплав Мп йд Са С Сг Б кость состоя- после нии,м/мин нормали нииэации,Известный 2,3 1.7,0 О, 5 О, 7 2,3 -Осталь, 0 5, 0чае 750 900 4,5 17,0 5,5 2,4 18,0 0,4 0,6 )1,ОО,035-ф 4,0 16,0 1000 5,9 2,619,0 0,6 0,8 1,2,0,05 -фф 15,0 6,4 1050 3,5 Составитель Л.Суязова Редактор Н.Швыщкая Техред .Т,Фанта Корректор Л.ПилипенкоЗаказ 7895/20 Тираж 602 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва; Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 з 31213 на механические свойства, повышает прокаливаемость сплава. При содержании марганца выше 0,8 Х ухудшается обрабатываемость резанием.Введение в сплав кальция, являю 5 щегося поверхностно-активным элементом, способствует равномерному распределению и иэмельчению карбидов, придает им комйактную форму. Такая Форма карбидов и распределение их в матрице приводит к увеличению износостойкости сплава, снижениюколичества концентраторов напряжений, тем самым увеличивая прочность сплава. Кроме того, кальций снижает твердость литой матрицы, увеличивает пластичность сплава, тем самым способствуя увеличению скорости резания в литом состоянии. При содержании кальция рике 0,023 измельчение карбидов происходит незначительно и не наблюдается эффекта улучшения свойств. При увеличении содержания кальция вьве 0,05 Х появляется дендритная Описьгваемый 2,2 17,0 0,2 0,4 0,8 0,02 То же 16 4структура, что ухудшает прочностныесвойства сплава.Описываемый сплав получен в индукционной печи с основной футеровкойемкостью 10 кг. Осуществлено четыреплавки. Данные химического анализаи результаты испытаний приведеныв таблице.Описываемый сплав имеет обрабатываемость резанием в среднем в 1,6,а износостойкость в 1,3 раза больше,пластичность в 1,6 раза и пределпрочности при изгибе в 1,2 раза больше, чем известный.Изделия из описываемого сплава обладают повышенной обрабатываемостью,что позволяет применять данный сплавдля деталей, подвергающихся механической обработке с последующей норма.лизацией для увеличения износостойкости,При использовании описываемогосплава увеличивается стойкость отли.вок на 307