Сплав

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (11) ЗС) Б АНИ Ия Т ся к металлургии, изготовления извающийся белый стоянии высокую сть 11, Чугун соработаю гружения е близким 2, содер в условиях дина к предлагаемому явжащий, мас, 0 Д:1,25 - 2,200,10 - 3,505,6-8,04,3-7,61,4 - 2,6 2,8 - 3,2,2 - 3,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Брянский технологический институт и Воронежский завод "Тяжэксмаш" Производственного объединения по выпуску тяжелых экскаваторов им, Коминтерна (72) Г.И.Сильман, Н,И.Жалдак, Ю.В.Жаворонков, Ю.А.Дидык и 9.Г.Серпик56) Авторское свидетельство СССР М 1289904, кп. С 22 С 37/06, 1986.Авторское свидетельство СССР М 1330202, кл, С 22 С 38/24, 1985,Изобретение относи в частности к сплавам дл носостойких деталей. Известен самозакал чугун, имеющий в питом с твердость и износостойк держит, мас. 0:УглеродКремнийМарганецХромТитанКальцийЖелезоТвердость в питом сет НКС 58 - 61 при коэтельной износостойкост- сталь 45 с твердостьюстатком этого чугуна явная вязкость (КС допозволяет его использо 2,4-3,55,2 - 8,10,02 - 0,300,002 - 0,020Остальноеостоянии составляффициенте относии 2,80-3,46 (эталонНВ 200). Недоляется низкая удар3 Дж/см ), что невать для изготовле 5 С 22 С 38/24, 37/10(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам для изготовления износостойких деталей. Сущность изобретения: предлагаемый сплав содержит, мас. О/О: углерод 1,38 - 1,9; кремний 0,32 - 0,9; марганец 1,85 - 3,2; хром 3,8 - 5,5; ванадий 3,8 - 6,4; алюминий 0,02-0,06; железо - остальное. В питом состоянии твердость сплава составляет НВСэ 58 - 61, относительная износостойкость при трении по корунду со скоростью 5 м/мин при нагрузке 7 МПа в . сравнении со сталью 45 (НВ 200) равна 3,4- 4,4, уд 2 арная вязкость составляет 12-35 Дж/см . 1 табл. ия деталеи,мического на Наиболе яется сплав Углерод Мол ибде Хром Ванадий Кремний Маргане Алюмин РЗЭЦ 0,3-1,8 ий 0,1 - 0,50,02-0,15Железо Остальное Этот сплав после закалки и отпуска имеет высокую твердость, износостойкость и достаточную ударную вязкость (при некоторых сочетаниях элементов ударная вязкость достигает 25 Дж/см ). Однако в питом состоянии твердость и износостойкость существенно ниже, Так, например, в заготовках диаметром 20 мм, отлитых в сухую земляную форму, твердость составляет НЙС 53 -56. Недостатком сплава является также высокая стоимость из-за наличия в сплаве дорогого и дефицитного молибдена.Цель изобретения - повышение в литомсостоянии твердости, износостойкости и 5ударной вязкости.Указанная цель достигается тем, чтосплав, содержащий углерод, хром, ванадий,марганец, кремний, алюминий и железо,содержит их в следующем соотношении, 10мас о Углерод 1,38-1,90Кремний 0,32 - 0,90Марганец 1,85 - 3,20Хром 3,80 - 5,50 15Ванадий 3,80 - 6,40Алюминий 0,02 - 0,06Железо ОстальноеСостав сплава выбран, исходя из следующих соображений. 20Содержание хрома ограничено интервалом 3,8 - 5,5, При выходе содержанияхрома за нижний предел становится недостаточным легирование аустенита и мартенсита и уменьшается общее количество 25карбидов в сплаве, что проявляется в снижении его прокаливаемости, твердости иизносостойкости. При содержании хромаболее 5,5 увеличивается количество тройной эвтевтики, что приводит к снижению 30ударной вязкости сплава.Содержание ванадия рекомендуется винтервале 3,8 - 6,4(в зависимости от содержания углерода и других элементов).При содержании ванадия менее 3,8 в 35структуре сплава в заметном количестве поя вля ются карбиды МтСз, что приводит к снижению прочности и ударной вязкостисплава, Содержание ванадия более 6,4 нецелесообразно по двум причинам; вопервых, образуя большое количество карбидов ЧС, он обезуглероживает твердыйраствор и ухудшает закаливаемость сплава;во-вторых, высокое содержание ванадияприводит к удорожанию сплава, 45Содержание марганца в сплаве должнобыть не ниже 1,85 для обеспечения прокаливаемости тонкостенных отливок при ихохлаждении в литейной форме. Чем большетолщина стенки отливок, тем больше должно быть марганца в составе сплава. Дляотливок с толщиной стенки 30 - 40 мм содержание марганца в сплаве должно быть повышено до 3,2,. Более высокое содержаниемарганца в сплаве нецелесообразно из-за 55существенного увеличения в структуре количества остаточного аустенитаиснижениятвердости сплава,Кремний в количестве 0,90 увеличивает склонность сплава к карбидному старению, что проявляется в повышении его твердости и износостойкости. При более высоком содержании кремния (особенно в сочетании с содержаниями хрома и ванадия на верхнем уровне) ухудшается закаливаемость сплава из-за сохранения в его структуре д -феррита. При содержании 0,32 кремний является технической примесью и меньшее его содержание практически не может быть обеспечено в условиях оьычного литейного производства.Предлагаемый интервал содержания углерода(1,38 - 1,90 обеспечивает формирование в структуре сплава колоний двойной эвтектики А+УС (где А - аустенит) с заметным эффектом композиционного упрочнения. При содержании углерода менее 1,38 Я, участки двойной эвтектики являются эпизодическими и практически не влияют на общий уровень твердости и износостойкости сплава. Содержание углерода более 1,9 нецелесообразно, так как требует слишком высокого содержания ванадия, приводит к увеличению общего количества карбидов и снижению ударной вязкости сплава.Алюминий вводится на заключительном этапе плавки в небольшом количестве(обеспечивая остаточное содержание 0,02 - 0,06 ) с целью частичного раскисления ванадийсодержащего шлака и уменьшения угара ванадия.В качестве примесей в сплаве могут присутствовать сера (до 0,05 ) и фосфор (до 0,08 Я.Плавки проводили в индукционной тигельной печи ИСТ.06. Жидкий металл разливки в сухие песчано-глинистые формы. Отливали заготовки в виде брусков сечением 15 х 15 и 30 х 30 мм. Из брусков изготавливали образцы для испытаний на ударный изгиб, твердость и износостойкость. Испытания на износ проводили трением по абразивной ленте (из корундовой шкурки) при скорости движения последней 5 м/мин и удельной нагрузке 7 МПа. Износ определяли по потере массы в процессе трения. Относительную износостойкость оценивали коэффициентомэ О Киз = Ом где Оэ и Ом - значения износа эталона (сталь 45 с НВ 200) и испытуемого материала соответственно,По сравнению с прототипом (2) в предлагаемом сплаве уменьшены содержания хрома, кремния и алюминия, исключен мо1763507 повышения в литом состоянии твердости, износостойкости и ударной вязкости, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас, %:5 УглеродКремнийМарганецХромВанадий10 АлюминийЖелезо либден, но увеличено содержание марганцаа.Сравнение свойств сплавов (см. таблицу) показывает, что сплавы предлагаемого состава обладают в литом состоянии сочетанием наиболее высоких значений твердости, износостойкости и ударной вязкости.Формула изобретения Сплав, содержащий углерод, кремний, марганец, хрома, ванадий, алюминий и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью е т г е Содереание элементов, масэе" Г" Сплав Твердость НхС в питом состоянии в за" Ударнаявяз"кость эдм/смз Коэффициент относитель ной износостойкости Ккз готовках сечением,ммЮ15 х 1515 х 15 12-15 Прототип 1,46 6,21 5 э 10 0,58 1,8 Э 0,32 0,64 11 о 1 0,15 РЗЭ 52-54 8-10 2,8-3,1 57-59 Составитель Г,СильманТехред М.Моргентал Корректор А.Долинич Редактор Заказ 3431 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 1,90 1,78 1 э 56 1,48 1,38 2,12 1,64 1,26 4,33 5,50 4,12 Э,80 4,35 6,53 7,18 Э,44 6,40 2,55 5,76 3,20 5,03 2,86 4,71 1,85Зэ 80 2 э 97 6,58 1 э 95 7,53 1,80 2 э 96 Зэ 42 0 э 49 0,06 0,32 0,030,90 0,02 0,64 0,03 0,58 0,04 0,62 0,08 1,17 0,04 0,38 0,01 59-61 58-60 58-60 60-62 58-60 60"62 5 г 4-56 55-57 59-61 59-61 58-60 58-60 58-60 58-60 52-54 57"58 25-32 18-22 20-24 28-35 8-10 8-10 26-32 Ээ 7-4 э 4 3,5-З,8 Э,4-3,7 З,5-4,0 Э,4-3,6 3,8-4,32,4-2,82 э 4-3,0