Термостойкий сплав

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) 01) А 22 С 37/1 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ 1 ЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ЗОБРЕТЕНИЯ "ЕТЕ ВУ ПИС ЛЬСТ АВТОРСКОМУ СВ(56) 1. Авторское сВ 378490, кл. С 222. Справочник поПод ред. Н.Г.Гиршовстроение", 1972, с. ТОЙКИЙ СПЛАВ, содер хром, марганец, нии железо, о т л и тем, что, с целью стойкости и улучшения и резанием, он содерв следующем соотноше20 Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является сплав Ц , содержащий, мас.:Углерод 2,2-3,0Хром 25-3 0Кремний 0,8-1, 2Марганец 1, 2-1,8 50Алюминий 1-2Никель 0,5-0,8Медь 2,5-3,5Железо ОстальноеЭтот сплав не может быть применен 55 для деталей, работающих в условиях термических ударов при нагреве в интервале температур 20-1000 С с послеИзобретение относится к металлургии сплавов, в частности к изысканиютермостойких материалов, предназна-ченных для изготовления деталей,работающих в условиях термических 5ударов при нагреве в интервале температур 20-1000 С с последующим охлаждением на воздухе, и может найтиширокое применение, например, напредприятиях черной, цветной металлур"0гии и машиностроения, изготовленияреторт для получения металлическогомышьяка, а также арматуры термических печей, колосников агломерационныхмашин и плавки цветных металлов. 15Известен сплав 1, содержащий,мас.:Углерод 0,8-1, 5Хром 15-30Кремний 0,3-1,5Марганец До 1,0Редкоземельные элементы О, 50-0, 30Железо ОстальноеОтношение хрома к углероду в данном сплаве колеблется в больших пределах - от 10 при минимальном содержании углерода до 37 при максимальном содержании хрома и минимальном углероду, что понижает стойкость З 0сплава при работе в условиях термических ударов, а также скорость резания при механической обработке влитом состоянии,Кроме того, при содержании кремния выше 0,5 в процессе эксплуатации отливок в агрессивных средах привысоких температурах образуется легкоплавкая звтектива с такими элементами, как мышьяк, что ведет к ухудше-нию эксплуатационной стойкости деталей, красноломкости. дующим охлаждением на воздухе, так как он является жаростойким, а термостойкость его невелика.Цель изобретения - повышение термостойкости и улучшение обрабатываемости резанием.Указанная цель достигается тем, что термостойкий сплав, содержащий углерод, хром, марганец, никель, алюминий и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.ф:Углерод 0,7-1,2Хром 24-26Марганец 0,4-0,8Никель 0,3-1,0Алюминий 0,05-0,50Железо ОстальноеПредлагаемый сплав имеет низкий предел отношения хрома к углероду - от 20 при минимальном содержании хрома и максимальном углерода до 37 при максимальном содержании хрома и минимальном углерода. Снижение содержания углерода ниже нижнего предела ведет к короблению отливок при термоо циклировании с температуры 1000 С и к преждевременному выходу из строя, к нарушению герметичности и испарению ядовитых паров мьппьяка в атмосферу цеха.Увеличение содержания углерода выше верхнего предела приводит к увеличению содержания твердых хромистых карбидов, значительно уменьшая скорость резания сплава. При этом содержании углерода карбиды располагаются в виде сетки по границам зерен, ухудшая тем самым термическую стойкость.Содержание марганца от 0,4 до 0,8 снижает врецное действие серы, связывая ее в тугоплавкие сульиды марганца, располагающиеся внутри зерна. При содержании марганца ниже 0,4 происходит неполное связывание серы, и она образует легкоплавкие эвтектики с железом, затвердевающие при кристаллизации в последнюю очередь и располагающиеся в виде плен по границам зерен, что снижает термостойкость сплава, так как при температуре эксплуатации, равной 1000 С, происходит расплавлениеолегкоплавкой эвтектики.Содержание марганца выше 0,8 .ведет к образованию аустенита. Ъри обработке резанием аустенит поверхностного слоя превращается под воздействием усилия прижатия резца в1121311 Скоростьрезания,м/мин КоличестХимический состав, мас. 7,во термоцикловдо появления трещин Марга- Нинец кель Железо Алюминий Медь Хром Крем- ний леИзвестный 2,6 28 1,0 1,5 0,7 3,0 1,5 ба- таль- ное 96 Предложенный 0,2 0,1 0,4 0,3 1 05 22 2 07 240 -То же 230 64 0,05 -"- 240 64 мартенсит (явление наклепа аустенита), Как известно, мартенсит имеет большую твердость и трудно поддается обработке резанием.Алюминий при его содержании от 0,05 до 0,507. способствует нэмельчению зерна сплава, образованию Ферритной матрицы устраняет вредное влияние окисных пленок, образующихся при разливке сплава, улучшает об О рабатываемость резанием, тормозит образование и рост трещин при термоциклировании деталей.При содержании алюминия ниже 0,053 происходит укрупнение зерна, 15 что ведет к образованию и росту трещин при термоциклировании. Содержание алюминия выше 0,57. не способствует дальнейшему измельчению зерна и увеличению Фермостойкости, следователь но, дальнейшее увеличение его содержания не целесообразно.Никель в укаэанных пределах существенно смещает кривые изотермическог распада вправо, вследствие чего 25 микроструктура сплава в процессе эксплуатации деталей не претерпевает Фазовых превращений, препятствуя зарождению и развитию микротрещин. Никель не участвует в образовании ле- ЗО гированных карбидов. Поэтому обедне- ние приграничных участков зерен никелем не происходит. Присутствие никеля в растворе снижает разницу в диффузионной подвижности атомов по гранинам и в объеме зерен и тем самым уменьшает неоднородность по карбидообраэующим элементам. Никель также уменьшает зональную разнозернистость в предложенном сплаве.П р и м е р; Известный и предложенный составы сплавов выплавляли в индукционной печи с основной Футеров. кой емкостью 10 кг. Ланные химического анализа и результаты испытаний приведены в таблице. Испытания на термостойкость проводили на образцах диаметром 10 и длиной 70 мм по режиму:, нагрев до 1000 С в течениео10 мин, выдержка 5 мин с последующим охлаждением в воде. Обрабатываемость резанием определялась на литых образцах диаметром 30 и длиной 150 мм на токарно-винтореэном станке модели 1 К 62 резцом, снабженным пластиной иэ твердого сплава ВК 8 беэ применения смазочно-охлаждающнх жидкостей, При этом во всех случаях подача и глубина резания оставались постоянчыми и составляли соответственно 2 мм и 0,13 мм/об.Как следует по данным таблицы, предложенный сплав имеет в 2,1-2,4 ра. за повышенную термостойкость, а скорость резания увеличивается в 8,8 . - 9 раз по сравнению с известным термостойким сплавом.Экономический эФФект от использования изобретения составит 240 тыс, Руб1121311 Продолжение таблицы КоличестХимический состав, мас, Х СкоСплав Марга- Нинец кель Алюминийй Медь Хром Крем- ний зо 3 10 2500,27 0,6 0,6 215 62 0,8 1,0 4 12 26 60 0 5 Ф210 5 14 28 0,7 1,0 1,2 186 Редактор Н.Швыдкая Заказ 7895/20 Тираж 602 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Уг- ле- род во термоцикловло появления трещин Составитель Н.КосторнойТехред Т.Маточка Корректор Е.Сирохмане Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ростьрезания,м/мим