Износостойкий сплав

(51)5 С 22 С 37/1 О 38/60 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2,8-3,8 1,5-2,5 1,0-5,0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(71) Государственный всесоюзный научно-исследовательский институт цементной промышленности(56) Авторское свидетельство СССР В 1268632, кл. С 22 С 37/00, 1985.Авторское свидетельство СССР У 1315511, кл. С 22 С 37/10, 1985. (54) .ИЗНОСОСТОЙКИЙ СПЛАВ(57) Изобретение относится к металлургии сплавов на основе железа, в частности к материалам для производства узлов и деталей, подвергающихся при эксплуатации динамическим нагрузкам в условияхинтенсивного абразивного изнашивания, например мелющие тела и бронефутеровочные плиты трубных мельниц. Целью изобретения являИзобретение относится к металлургии сплавов на основе железа, в частности к изысканию материалов для производства узлов и деталей, подвергающихся при эксплуатации динамическим нагрузкам в условиях интенсивного абразивного изнашивания, например мелющие тела и бронефутеровочные плиты трубных мельниц.Целью изобретения является повышение пластичности и трещиноустойчии 9180 ао 161 74 А 1 2ется повышение пластичности и трещиноустойчивости при сохранении уровня ударно-абразивной износостойкости. Сплав содержит, мас,%; углерод 2,8- 3,8; кремний 1,5-2,5; марганец 1-5; никель 0,5-2,5; хром 8-12; алюминий 0,05-0, 15; титан 0,05-0, 15; ванадий 1-0,5; бор 0,005-0, 05; кальций 0,03- 0,15; сурьма 0,008; железо остальное, при этом соотношение марганца и никеля составляет 2: 1. Внедрение в производство предлагаемого сплава обеспечивает получение отливок с повышенным уровнемпластичности, трещиноустойчивости иударно-абразивной иэносостойкости,что способствует повышению качествадеталей при производстве и увеличениюдолговечности при эксплуатации. Срокслужбы быстроизнашивающихся узлов идеталей дробильно-размольного оборудования (бронеплит, перегороцок, мелющих тел и др.) иэ предлагаемогосплава увеличивается на 50-70%.2 табл. вости при сохранении уровня ударно- абразивной износостойкости.Поставленная цель достигается тем, что сплав содержит углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, никель, алюминий, титан, бор, сурьму и железо при следующем соотношении компонентов, мас.:УглеродКремнийМарганецНикель0,5-2,5Хром 8-12Алюминий О, 05-0, 15Титан О, 05-0, 15Ванадий О,1- О, 5Бор 0,005-0 р 05Кальций 0,03-0, 15Сурьма 0,005"0,05Железо Остальное 10 а бтношение марганца и никеля 2:1.Легирование известного сплава ванадием в пределах О, 1-0,5 мас./ способствует повышению дисперсности продуктов распада аустенита, а перлит 15 приобретает сорбитообразную форму, что в значительной степени стабилизирует карбидную фазу сплава и одновременно благоприятно сказывается на повышение пластичности предлагаемого сплава.Введение бора, сильного дегазатора и раскислителя сплава воздействует эффективно на сложные тугоплавкие окислы хрома, титана и ванадия, повы шая жидкотекучесть сплава. Добавка бора в пределах 0,005-0,05 мас,% оказывае":ся весьма влиятельной для образования твердого раствора внедрения и задержания процесса структурных цревращений. Нерастворимый бор связывается в нитриды и карбиды и в таком состоянии не влияет на температуру начала роста зерна и нрокаливаемость, но в значительной мере повышает плас тические и вязкостные свойства сплава, при этом резко снижаются трещинообразования при отливке и термообработке деталей сложной конфигурации.Присадка кальция в качестве модифизирующего элемента в пределах 0,03- 0,15 мас.% приводит к уменьшению степени загрязненности сплава как строчечными включениями глинозема,так и окислами с кислородом и сульфидами с серой,которые весьма тугоплавки(1800- 2300 С)и выплывают на поверхность расплава в шлак,что,в конечном результате, положительно сказывается на повышении жидкотекучести, пластических свойств, а также увеличивает трещиноустойчивость сплава даже при перегреве металла,Обработка жидкого сплава сурьмой в пределах 0,002-0,008 мас,Ж совмест 55 но с такими раскислителями как кремний, алюминк, титан, кальций позволяет заметно повысить литейные свойства сплава за счет резкого снижения загрязнения как строчечными включениями, так и ликвцпации интергранулярных включений (сульфидов и оксидов), Такое сочетание раскисления и микролегирования сплава обеспечивает получение высоких пластических и вязкостных свойств, а также износостойких характеристик сплава за счет образования новых тугоплавких соединений и перераспределения их при термической обработке. Причем способность сурьмы препятствовать образованию дополнительных фаз, одной из которых являются образования графита приводит к торможению их роста, изменению формы, уменьшению дисперстности перлита и термодинамической активности кремния, титана и алюминия, способствующих свободному выпадению углерода в виде графита. Эти указанные факторы стабилизируют высокие механические характеристики ударостойкости и износостойкости.Выбор количественного содержания марганца в пределах 1-5 мас./ никеля в пределах 0,5-2,5 мас.Е и кремния до 1,5-2,5 мас.% объясняется следующим образом.Марганец активно подавляет перлитное превращение аустенита высокохромистых сплавов, при этом полное торможение перлитного превращения наблюдается при 5 мас.7, а количество остаточного аустенита и его стабильностьувеличиваются с ростом содержания марганца, что оказыва-т сильное влияние на механические характеристики. Вместе с тем марганец в сочетании с никелем в предлагаемом сплаве настолько стабилизирует аустенит и снижает температуру мартенситного превращения, что металлическая основа преимуществечно аустенитная, а мартенснт и продукты диффузионного распада не образуются,. Причем, повышение литейчых и технологических свойств наблюдается при оптимальном соотношении марганца и никеля, равном 2;1. Это объясняется "ем, что комплексное рациональное легирование сплава марганцем и никелем при указанном соотношении приводит к максимальному увеличению прокаливаемости сплава, равномерному распределению карбидной состав.-яющей структуры и аустенитнои матрицы и имеет практически перлитно-трооститную структуру.5 161197Кремний в указанных пределах положительно сказывается на увеличениипрокаливаемости, а также обеспечивает стабильную ударо-абразивную изно 5состойкость,Содержание алюминия 0,05-0, 15 мас:.и титана 0,05-0,15 мас.Е обеспечива,ет снижение хрупкости сплава за счетснижения литейных и термических напряжений в отливках и, как следствие,задержания процесса структурных превращений.Выбранное соотношение марганца кникелю 21 является оптимальным для 5предлагаемого сплава, так как эти компоненты в соотношении более 2 и менее 1 резко снижают как литейно-технологические, так и механические характеристики. Это объясняется тем,что при указанном соотношении марганца к никелю обеспечивается максимальная прокаливаемость высокохромистогосплава и подавляет перлитное превращение в сечениях до 200 мм, а также 25способствует снижению трещинообразования в отливках, особенно при отливкев металлические кокильные формыП р и м е р. Выплавку сплава производят в индукционной печи ИЧТ. 30Химический состав предлагаемогосплава и известного приведены в табл.1,литейные, технологические и механические характеристики предлагаемогосплава и известного - в табл, 2.35На трещиноустойчивость образцы ввиде мелющих цилиндров25 мм и длиной 38 мм из предлагаемого сплава иизвестного испытывают в процессе ихотливки на конвейерно-кокильной машине, с применением поверхностного душевого - водяного охлаждения в течение 1 мин.На ударно-абразивный износ испытания производят таких же мелющих цилиндров из предлагаемого сплава и известного в центробежно-метательноймашине при вращении барабана550 об/мин и наличии сырьевой абразивной смеси для получения клинкера 50и длительностью 20 мин.Испытания на удароуетойчивость мелющих цилиндров из предлагаемого 4 бсплава и известного проводят на маятниковом копре МК ПМ 3-14, с динамическим ударом бойка 14 кгм.Как видно из табл. 2, образцы из предлагаемого сплава при указанном диапазоне легирования и рациональном соотношении марганца и никеля, равном 2:1, обладают более высокими свойствами пластичности и трещиноустойчивости, при сохранении высокого уровня ударно-абразивной износостойкости.При содержании легирующих присадок ниже нижнего предела к предлагаемому химическому составу и выше верхнего предела наблюдается ухудшение комплекса свойств.Таким образом, предлагаемый сплав обладает бог .е высокими литейными, технологическими и механическими характеристиками по сравнению с известным износостойким сплавом, и можабыть использован в промышленности длябыстроизнашивающихся деталей, эксплуатирующихся в условиях динамическихнагрузок и абразивного изнашивания. Формула изобретения Из но со стойкий сплав, соде ржащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, алюминий, никель, кальций, титан и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения пластичнос-: ти и трещиноустойчивости при сохранении уровня ударно-абразивной износостойкости, он дополнительно содержит бор и сурьму при следующем соотношении компонентов, мас.Л:Углерод 2,8-3,8Кремний 1,5-2,5Марганец 1-5Хром 8-12Ванадий 0,1-0,5Алюминий 0,05-0 ь,5Никель 0,5-2,5Кальций 0,03-0,15Титан 0,05-0,15Бор 0,005-0,050Сурьма 0,005-0,050Железо Остальное при этом соотношение марганца и никеля составляет 2:1.1611974 Таблица Содерааиие компоыеытов мвс,ХХо А 1 РЗИ Яд Са Т 1 В ВЬ Ре 1,0 15,0 0,1 О,25 185, 20 О,40 22,0 3,0 О,003 0,1 0,1 0,005 0,4 0,5 0,17 0 Э 0,009 0,7 1,О 025 0,5 0,015 1,0 сталъыоПредлата 0,05 - 0,5 0,03 0,05 0,005 010 - 15 009 010 0025 0,15 - 25 0,15 0,15 0,05 0,3 0,5лица 2 Относительное удлине"ние Соста рещино стойчи ушения зно де,Известнь 3Предлагаемый 1 ети Составитель Н.ШепитькРедактор Н.Гунько Техред М.Дидык орректор Л.Ыеск Подписное Заказ 3815 Тираж 485ВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва,открытиям при ГКНТ ССС д. 4/5 о изобретениям 35, Раушская на Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул. Гагарина, 101 навестиЭ1 2,8 05 6 1,0 ,5 1,5 2,В 1,5 3,3 2,0 3,8 2,5 1,0 8,1 3,0 10,2 5,0 120 Жидко теку-честь, мм 48 38 35 543 611 638 2,2 1,2 0,7 3,8 6,3 востьколичес во горя" чих тре 2 6 Ударноабразивный во влаж ной сре 0,101 0,140 0,165 0,074 0,070 0,065 0,00 0,03 0,05 ударовдо раз 298 442 138 4516 4588 4574