Износостойкий сплав

69) 01) БРЕТЕНИЯ Н ТОРС наднй, бор, алюминий, аз и железо, о т л и ч а ю тем, что, с целью повыше текучести и гидроабразив стойкости, он дополнител жит магний при следующем нии компонентов, мас. 7: от, мщийния жидной из ед сБюл. Р 43В.И,Тихоновн Кондратюк, Л в, Л.И.Сурин но соде соотнош литья АН аУглеродХромМарганВанади о СССР77.СССРС 37/О идетельс тв 37/10, 19 тельство 2,кл.С 22 ний. АзотМедьМагнийЖелезо) (57) ИЗНОСОСТОЙКИИ СПЛАВ, содерий углерод, хром, марганец, ваСОЮЗ СОВЕТСКИХСВЮЮСЮепаиРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт проблеминской ССР(56) 1, Авторское свР 547481, кл. С 22 С2. Авторское свидепо заявке Ф 3542344/О1983. ЭФЮ С 22 С 37/06 1,0-2,5 10,0-25,0 0,5-2,0 0,5-2,5 0,05-0,3 0,1-0,2 О; 1-0,3 0,2-0,51125278 2,7-3,80,2"1,20,6-1,20,1-0,50,01-0,05О, 1-0,20,02-0,070,3-1,30,12-0,90,2-1,10,03-0,20,01-0, 05Остальное УглеродХромМарганецВанадийБорАпюминийАзотМедьМолибденТитанКальцийНиобийЖелезо 50 1Изобретение относится к области металлургии, в частности, к сплавам на основе железа, и может быть использовано для изготовления цеталей, работающих .в условиях абразивного и гидроабразивного износа, а именно, для изготовления рабочих органов рафинеров, измельчающих древесную щепу.Известен сплав, применяемый в ка честве износостойкого для условий работы с малыми ударными нарузками, легированный хромом, титаном, молибденом 1 Д .Однако эа счет большого количесч 15 ва элементов, образующих бороды, карбиды и карбонитриды, эти сплавы имеют низкие линейные свойства, что ие позволяет изготавливать детали с тонкими стенками, особенно со слож- и ной ажурной гравюрой, каковыми являются секторы рафинеров для переработки .древесной щепы. Наличие в структуре сплавов крупных включений карбонитридов и боридов при вы соких микроконтактных усталостиых напряжениях, возникающих на рабочей поверхности рафинеров, обуславливает низкую их износостойкость, что, в свою очередь, приводит к частой сме- ЗО не секторов и ощутимым потерям рабочего времени, В качестве сдерживающего фактора нри применении указанных сплавов нужно отметить наличие в их составе дефицитного и дорогостоф ящего молибдена. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является сплав Я , содержащий, мас. Ж40 55Известный чугун обладает недостаточной жидкотекучестью и гидроабразивной иэйосостойкостью. 3Целью изобретения является повышение жидкотекучести и гидроабразив" ной износостойкости.Поставленная цель достигается тем, то железоуглероднстый сплав, содержащий углерод, хром, марганец, ванадий, бор, алюминий, азот, медь и железо, дополнительно содержит магний при следующем соотношении компонентов, мас, Ж; Углерод 1,0-2,5Хром . 10,0-25,0Марганец 0,5-2,0Ванадий 05-2,5Бор 0,05-0,3.Алюминий 0,1-0,2Медь 0,2-0,5Азот 0,1-0,3Магний 0,005-0,05Железо ОстальноеСодержание углерода и хрома всплаве в пределах соответственно1,0-2,5 Х и 10-257. продиктовано необходимостью придания сплаву структуры доэвтектяческого хромистого чугуна, состоящей в литом состоянии из,.зерен первичного аустенита и четверной аустенитокарбидной эвтектики,.содержащей хром, бор, азот, углерод,распределенной по границам аусте нитных зерен. Кроме того, столь высокое содержание хрома в сплаве необходимо для повышения коррозионноистойкости сплава и его гидроабразивной износостойкости за счет выделения дисперсных частиц карбидовтина МС.При меньшем содержании углерода и хрома, чем в указанных пределах, структура сплава становится .аустенитной, вместо дисперсных выделений частиц карбидов типа МС появляются крупные включения карбидов МС цементитного типа, что ведет к снижению износостойкости сплава; при большем содержании этих элементов сплав приобретает структуру заэвтекти" ческого чугуна с крупными выделениями первичных карбидов, что приводит к охрупчиванию сплава и резко. му снижению эа счет этого его износостойкости. Магний в указанных пределах, образуя тугоплавкий стабильный нитрид магния Мрй,. снижает хрупкость сплава и повышает его износостойкость. Кроме того, магний, способ3 1 ствуя борботации расплава и удаляя из него тугоплавкие неметаллические . включения М 88 и МяО, улучшает жидкотекучесть расплава. При содержании магния менее 0,005 его влияния на износостойкость сплава еще не сказывается; введение магния в количестве более 0,05 нецелесообразно, так как связано со значительными технологическими трудностями.Введение азота в сплав в коли-честве менее 0,1 нецелесообразно,так как он не оказывает заметного воздействия на повышение износостой" кости сплава. Увеличение содержания азота более О,Зведет к охрупчнванию сплава и снижению его износостойкости за счет роста и коагуляцин карбидов и нитридов по границам зерен.Введение в сплав бора способ.ствует образованию в сплаве дисперсных.частиц нитрида бора ВИ с гексагоиальной решеткой, обладающих большой устойчивостью., которые повыша" ют износостойкость сплава. Содержа" ние бора в сплаве менее 0,053 не оказывает влияния на его износо" стойкость; при содержании бора выше 0,3 . возможно образование карбонитрида бора ВБС - хрупкого химическо- го соединения, резко снижающего пластичность а также износостойкость сплава.Введение в сплав повышенного ко.личества ванадия (0,5-2,53) необходимо для образования устойчивых комплексных ннтридов хрома, железа и ванадия (Сг, Ре, У)2 И с гексагональной решеткой, приводящих к диспер-. сионному упрочнению матрицы сплава и таким образом, к повышению износостойкости сплава, При меньшем чем 0,5 Х содержании ванадия в сплаве количества его недостаточно для образования комплексного нитрида; больше чем 2,5 . содержание его в сплаве для образования комплексного нитрида не требуется, так как верхний предел содержания азота ог" раничен 0,3 .Марганец вводят в сплав в качестве аустенитообразующего элемен" та, при этом образующийся марганцо" вистьй метастабнльный аустенит спо" 125278 4собствует повышению износостойкости сплава. Нижний предел содержаниямарганца в сплаве (0,5) обусловлен наличием этого элемента в шихтовых материалах. Увеличение содержания марганца выше 2 . нежелательно,так как приводит к устойчивости аустенита и, как следствие, к понижению износостойкости сплава, и яв О ляется экономически не выгодным.Сплав применяется после термической обработки по следукнцему режиму: отжиг при 800 С в течение10 ч, нормализацйя при 1000 С в тец чение 2 ч, отпуск при 500 С в течение 10 ч. Иикроструктура сплава посце термообработки представ,"ляет собой металлическую основу сборидами и комплекстными нитридамитипа Сг, Ге, К, М 8 И, ЛУБ, ВИ,окруженную эвтектической карбиднойфазой типа МС.Износостойкие сплавы вынлавляли в высокочастотной индукционной 2 печи ЛПЗ"37 с основным тиглем. Вкачестве шихтовых материалов исполь..зоваяи отходы углеродистой стали,электродный графитовый порошоки гоетированные ферросплавы. Плавкувели по технологии выплавки высоколегированных сталей. В завалку дава"ли сталь углеродистую.и электродныйграфитовый порошок о расплавлениюзавалки в жидкую ванну вводили 35хром в два приема, затем медь марга.9неци ааааиний. После введения мар"ганца .и алюминия вводили ванадий,аэотсодержащий и борсодержащий ферросплав. Магний давали в ковш в пакете из тонкой жести.. Заливали образцы для определенияотносительной абразивной износостойкости и твердости размером 9 15 мм;Я300 мм и пробу Нехедзи-Купцовадля определения жидкотекучести.Химические составы сплавов исвойства приведены в таблице.Предложенный сплав обеспечивает1 повьвение износостойкости,в 2,3-3 раза, жидкотекучести при литье - на 30-403.Ожидаемый экономический эффектот внедрения составит 75 тыс. руб.в год и достигается эа счет повыщения ресурса работы деталей.4 о о о о Х1 о м 0 Ф л о ч ацъ ало млЮ Фо омВо щщ м й о