Сплав на основе железа

(71) Брянский институт транспортногомашиностроения(56) Авторское свидетельство СССРВ 810846, кл. С 22 С 37/10, 1979.Авторское свидетельство СССРВ 933782, кл. С 22 С 37/10, 1982.Заявка Японии У 53-29221,заявя. 31.0876, У 51-104780,опублик. 18.03.87, кв. 10 Л 173(С 22 С 37/08). омиров 1-65,5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ С 4 С 2 2 С 3 7 / 1 0 38 / 56, 3 8 / 5(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА(57) Изобретение относится к металлургии сплавов для изготовления инструмента, используемого при деформации выдавливанием изделий из алюминия и его сплавов. Цель изобретенияповышение предела прочности и твердости при уменьшении хрупкого алитированного слоя, образующегося привыдавливании алюминия и его сплавов,Сплав содержит, мас.йф углерод 1,82,8; молибден 1, 1-3,0; хром 8,0-9,51ванадий 6,0-7,5; кремний 1,8-351марганец 0,5-2,5; никель 2,0-3,7;бор 0,01-0,2; железо остальное. Сплавимеет следующие свойства) 6 640685 К)а, КСИ 62-71 кДж/мф, НЕС 6глубина алитированного слоя 0,000,01 мм. 1 табл.Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке сплавов для изготовления инструмента, используемого при обработке выдавли"5 ванием изделий из алюминия и его сплавов.Цель изобретения - повьппение предела прочности, твердости при уменьшении хрупкого алитированного слоя..Предлагаемый сплав на основе железа содержит компоненты вследующем соотношении, мас.7:Углерод 1,8-2,8Кремний 1,8-3,5 15Иарганец 0,5"2,5Хром 8,0-9,ТМолибден 1, 1-3,0Ванадий б,0-7,5Никель 2,0-3,7 20Бор 0,01-0,2Железо ОстальноеСодержание углерода вьппе указанного верхнего предела увеличивает количество карбидов в структуре сплава. 25 что уменьшает вязкость, снижает способность противостоять ударным наг-; рузкам и ухудшает обрабатываемость резанием, При содержании углерода меньше нижней границы уменьшается ко личество карбидов, изменяется их форма, снижается прочность металлической основы, что отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах сплава.Иолибден в указанных границах по" давляет образование перлита при ох.лаждении детали, что повышает прочность металлической матрицы и улучша-. ет прокаливаемость сплава, Благоприятное влияние молибдена на свойства сплава сказывается при его содержании больше 1,.17. Увеличение содержания молибдена больше 37. не приводит к существенному изменению свойств и микроструктуры сплава.45Присутствие в составе сплава хрома в указанных пределах обеспечивает оптимальное количество карбидной Фазы и повышает ее микротвердость.Ванадий способствует образованию 50 карбидов ванадия. Содержание ванадия выше верхней границы приводит к образованию в структуре сплава карбидов типа (Сг,7)С , что снижает износо" стойкость, При уменьшении содержания 55 ванадия ниже 6,07 при кристаллизации образуется преимущественно .вид автектики, содержащий кроме карбидов нанадия карбиды ИеС , что приводит к снижению ударной вязкости и эксплуатационных свойств сплава.Кремний в указанных пределах обеспечивает жидкотекучесть сплава, способствует образованию карбидов и превьппению стабильного аустенита в мар,тенсит после закалки.Присутствие марганца в указанныхпределах стабилизирует содержаниеостаточного высоколегированного аус"тенита после термообработки ,в оп-.имальном количестве. При содержанииего меньше 0,53 в структуре сплаваснижается доля метастабильного аустенита, что повышает хрупкость и снижает стойкость сплава. Содержаниемарганца выше верхнего предела приводит к увеличению количества стабильного аустенита и снижению износостойкости.Никель расширяет у-область, подав.ляет перлитное превращение и способ"ствует повьпнению прочности металлической матрицы. При этом существенноуменьшается диффузия алюминия и снижается глубина диффузионного интерме.таллидного слоя, образующегося притрении сплава по алюминию. При содержании никеля ниже нижней границызаметного уменьшения диффузионного,слоя не наблюдается. Превьппениеверхней границы приводит к ухудшениюобрабатываемости, сплава резанием,Бор способствует измельчению карбидной Фазы, ее равномерному распределению и повышение микротвердости.Влияние бора на микротвердостькарбидной фазы проявляется при егосодержании больше 0,013. При введении бора больше 0,2 Е повышается содержание боридов, что ведет к охрупчиванию сплава и снижению эксплуатационной стойкости.Положительное влияние никеля ибора связано с повьппением твердостии степени измельченности карбидов,повышении прочности металлическойосновы, что препятствует продавливанию хрупкого диффузионного слоя поддействием больших рабочих давленийи снижает вероятность возникновенияповерхностных трещин,П р и м е р. Для изучения структуры и свойств предлагаемого сплава были выплавлены сплавы предлагаемого состава с различным содержанием ингредиентов и известного состава со средним содержанием. компонентов, з 144Выплавку сплавов производят в индукционной печи емкостью 30 кг с основным тиглем, Компоненты вводят в расплав при температуре 1450-1500 С в вице ферросплавов. Заливку в сухие песчано глинистые формы производят при 1380-1430 С. Отливали заготовки диаметром 55 мм.Заготовки отжигают по режиму: нагрев до 920-970 С с выдержкой 1,5 ч и охлаждение с печью, После отжига твердость была не выше НКС 30.После токарной обработки испытуе" мый образец подвергается термической обработке по режиму; закалка с 1170- 1190 С в индустриальном масле и двухкратный отпуск от 520-540 С с выдержкой в течение 30"40 мин.При этом достигается твердость 61"65 НЕС. Затемобразец из исследуемого сплава доводят шлифовкой до нужных размеров,По изложенной технологии изготав-: ливают опытные образцы из предлагаемого и известного, сплавов и проводят их сравнительные испытания на машине трения СМЦ. Колодку изготавливают из.алюминиевого сплава АЛа диск " из исследуемого сплава, Рабочую поверхность диска .шлифуют, а затем полируют до чистоты не ниже В =0,63.Результаты испытаний на машине трения, а также химический состав 1 79174и механические свойства образцов Изпредлагаемого 1 - 3 и известного 4составов сплава приведены в таблице,Из таблицы видно, что предлагаемый состав сплава имеет болеевысокие значения комплекса механи"ческих свойств, определяющих егоэксплуатационную стойкость - предела1 О прочности и твердости,Формула изобретенияСплав на основе железа преимущесг Б венно для инструмента, предназначенного для изготовления штамповкой иэделий из алюминия и его сплавов, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, никель и бор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения предела прочности, твердости при уменьшении хрупкого алитированного слоя, он содержит компоненты в следующем соотно 2 б шенин, мас.%:Углерод 1,8-2,8Кремний 1,8-3,5Марганец 0,5-25Хром 8,0"9,5МолибденВанадий 6,0-7,5Никель 2 т 0 3 ь 7Бор 0,01-0,2Железо Остальное