Сплав для износостойкой наплавки

(71) Донецкий политехнический институтДонецкое производственное объединепо горному машиностроению "Донецкмаш"(56) Авторское свидетельство СССРМ 378492, кл, С 22 С 37/06, 1971.Авторское свидетельство СССРМ 1447916, кл, С 22 С 37/08, 1987,Изобретение относится к металлургии,в частности к электрошлаковой отливке илинаплавке деталей, и заключается в разработке сплава, обеспечивающего вь 1 сокиеслужебные свойства деталей, напримерзубьев ковшей экскаваторов, в условияхударно-абразивного изнашивания при положительных и отрицательных температурах,Цель изобретения - повышение хладостойкости сплава.Поставленная цель достигается тем, чтов чугун, содержащий углерод, хром, марганец, кремний, никель и азот дополнительновведен ванадий при следующем соотношении компонентов, %:УглеродХром 2 0МарганецКремнийВанадийАзот 1 Я ИЗНОСОСтОЙКОЙ(54) СПЛАВ ДЛ НАПЛАВКИ(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к электрошлаковой отливке или наплавке деталей. Сущность изобретения: для повышения прочности, иэносостойкости и хладостойкости сплав для износостойкой наплавки, содержащий углерод, хром, марганец, кремний, никель, азот дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас,; углерод 3,2 - 4,5, хром 22 - 28; марганец 1,5 - 2,0; кремний 1,0 - 1,5; азот 0,05 - 0,01; ванадий 1,5-2,0; никель 0,2-0,6; железо остальное. 2 табл. Никель 0,2-0,6 Железо Остальное Детали, работающие в северных районах, имеют низкий срок службы, что обьясняется охрупчиванием металла при отрицательных температурах, т.е, их недостаточной хладостойкостью, Охрупчивание желеэоуглеродистых сплавов при понижении температуры связано с фазовыми превращениями, при которых первичный и эвтектический аустенит превращается в мартенсит, Следовательно, для обеспечения высоких свойств сплавов при отрицательных температурах или хладостойкости необходимо, чтобы аустенитная структура составляющая этих сплавов обладала повышенной устойчивостью против распада с образованием мартенсита. Зто может быть достигнуто эа счет рационального легирования сплава,Марганец является довольно сильным аустенитообраэующим элементом. При со 18131151,5% Ч малоэффективно из-за недостаточного количества упрочняющих фаз, Введе ние свыше 2% Ч нецелесообразно из-за 10 Более сильным аустенитообразующим элементом является Ю.Содержание менее 0,2% й малоэффективно, а более 0,6% К приводит к заметному удорожанию сплава, Концентрация И 1, равная 0,2 - 0,6 в сочетании с 1,5 - 2,0% Мп, 20 является наиболее рациональной, повышающей устойчивость у -фазы. Отсутствие мартенсита в основе сплава благоприятно: влияет на его прочность, Аустенит, легированный М, надежно закрепляет карбидную Фазу, предохраняя ее от выкрааивания, что приводит к повышению износостойкости сплава, Отсутствие превращения аустенита в мартенсит при охлаждении сплава ниже О С способствует сохранению высокой 30 прочности и износостойкости при отрицательных температурах.Азот, входящий в состав предложенного сплава, не только образует нитриды и карбонитриды, но и повышает устойчивость 35 аустенита против распада, т,е, так же, как и Мп и Ф, способствует сохранению высоких свойств сплавов при снижении температуры ниже 0 С. При содержании менее 0,05% азот почти полностью расходуется на абра зование упрочняющих Фаз, Винтервале концентрации 0,05-0,1% азот распределяется между карбонитридами и твердым раствором, повышая устойчивость последнего, При содержании более 0,1% М образуется 45 большое количество карбонитридов, выкрашиваясь в процессе изнашивания, не способствуют повышению износостойкости и прочностисплава при положительных и отрицательных температурах. 50Ванадий является сильным карбидо- и нитридообразующим элементом. Образуя . совместйо с углеродом и с азотом упрочняющие фазы, ванадий повышает износостойкость. сплавов, Карбиды и карбонитриды, 55 выделяясь из жидкого раствора и являясь цейтрйми кристаллизации, способствуют измелиению структуры, что в свою очередь гголажйтельно сказывается на прочность держании менее 1,5% Мп не наблюдается заметного изменения структуры и свойств сплавов. Фактически это то количество Мп, которое вводится с помощью шихтовых материалов. В количестве от 1,5 до 2% марганец стабилизирует у -фазу, повышая хладостойкость сплава, При концентрации свыше 2% Мп происходит ухудшение свойств сплавов как при положительных, так и при отрицательных температурах, что связано с Формированием грубой крупно- кристаллической структуры под влиянием марганца,сплава, Количество упрочняющих фаз зависит от содержания Ч; Содержание менее образования большого количества химических соединений ванадия, которые могут привести к повышению твердости и охрупчиванию сплава, а также к значительному повышению его стоимости. В отличие от титана, ванадий не только образует упрочняющие фазы, но и легирует основу сплава, повышая ее устойчивость против распада при отрицательных температурах, т.е. повышая хладостойкость сплава, При введении более 2 % ванадия образующееся большое количество химических соединений ванадия обедняет эвтектический аустенит, снижает его устойчивость при понижении температуры ниже 0 С, При содержании менее 1,5% ванадия образующееся количество упрочняющих фаз является недостаточным .для обеспечения хорошего сопротивления абразивному воздействию,Углерод и хром являются основными элементами, Формирующими структуру сплава. От содержания этих элементов зависит количество и тип выделяемых карбидов, При содержании 3,2 - 4,5% С и 22 - 28% Сг образуются в основном тригональные карбиды МтСз и в небольшом количестве карбиды МЗС. При содержании менее 3,2% С 4 менее 22% Сг увеличивается количество карбидов цементитного типа, что приводит к снижению сопротивления абразивному воздействию. При содержании более 4,5 % С и 28% Сг образуется большое количество тригональйых карбидов хрома. Это сопровождается обеднением основы сплава углеродом и хромом и снижением ееустойчивости, особенно при отрицательных температурах, т,е. для такого сплава характерна низкая хладостойкость и низкая прочность. П р и м е р. Сплавы предложенного и известного состава выплавляли в индукционной печи с емкостью тигля 50 кг, При этом получали пластинчатые электроды размером 15 х 90 х 400 мм, Пластинчатые электроды подвергали электрошлаковому переплаву в медном водоохлаждаемом кристаллизаторе размером 60 х 40 х 100 мм,Иэ слитков вырезали образцы для определения износостойкости и прочности при изгибе при положительных и при отрицательных температурах.1813115 Сплав для износостойкой наплавки, содержащий углерод, хром, марганец, крем ний, никель, азот и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения хладостойкости, он дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас,:10 Углерод 3,2-4,5Хром 22-28 Марганец 1,5 - 2,0 Кремний 1,0 - 1,5 Никель 0,2-0,6 15 Азот 0,05-0,10Ванадий 1,5 - 2,0 Железо Остальное Таблица 1 Химический состав исследуемых сплавов после электроалакового переплава Табл Механические свойства сплавов после ошлакового переплав В табл.1 приведен химический состав исследуемых сплавов. в табл,2 - механические свойства.Иэ табл,2 видно, что сплав предложенного состава имеет более высокую износостойкость во всем интервале концентраций элементов, что обьясняется наличием в его структуре мелкодисперсных карбонитридов ванадия, прочно закрепляемых в аустенитной матрице, не. претерпевающей фазовых превращений при охлаждении сплава, Мелкодисперсная структура наряду со стабильной аустенитной структурой, позволяет повысить и прочность предложенного сплава как при положительных, так и при отрицательных температурах или его хладо- СТОЙКОСТЬ. Ф о р мул а изобретен и я,Ходаков а Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,Заказ 1591 ВНИИПИ Составитель В,ПономаренкоТехред М,Моргентал . Корректор С.Юск Тираж Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5