Сталь

 

СТАЛЬ, содержаь-;ая углерод, марганец, алюминий и железо, о тличающаяся тем, что, с целью повышения механических свойств и износостойкости, она содержит компоненты при следующем соотноыении, мае.%: Углерод0,7-0,9 Марганец 8,0-11,0 Алюминий1,0-2,0 ЖелезоОстальное (Л с

(19) Ol) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3151) С 22 С 38/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCNOMV CBBBBTBOBCTB Y!

B iFtl

Т+3) :) П;:а„-: «

И!БМ(i)7 g à (21) 3389605/22-02 ,: (22) 29. 01. 82 (46) 30.01. 84. Бюл. Р 4 (72) И. Ф. Ткаченко, A. А. Баранов, Б. A. Губа, Н. И. Семенченко и П. A. Зелепукин (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический инсти„тут (53) 669.14.018.256-194 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

:)1 768846, кл. С 22 С 38/06, 1978.

2, "Металловедение и термическая обработка металлов", 1970, Р 3, с. 48-49. (54) (57) СТАЛЬ, содержащая углерод, марганец, алюминий и железо, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения механических свойств и износостойкости, она содержит компоненты при следующем соотнощении, мас.Ъ: l

Углерод 0,7-0,9

Марганец 8,0-11,0

Алюминий 1 0-2,0

Железо Остальное

1070197

Изобретение относится к металлургии, в частности к износостойким высокомарганцевым сталям.

Известен сплав (1 l на основе железа, содержащий, мас.В:

Углерод 0,72-1,48 5

Кремний 0,33-2,94

Марганец 10 05-11,12

Алюминий 10,03-14,86

Железо, Остальное

Недостаток сплава —, низкие меха- 10 нические свойства.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является сталь 21, содержащая, мас.Ъ5 15

Углерод 0,9-1,4.

Марганец 11,5-15

Алюминий До 2

Железо Остальное

Недостатками известной стали являются низкие механические свойства и износостойкость.

Цель изобретения — повышение механических свойств и износостойкости стали °

Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, марганец, алюминий и железо, содержит компоненты при следующем соотношении, мас.Ъ:

Углерод . 0,7-0,9

Марганец 8,0"11,0

Алюминий 1,0-2,0

Железо Остальное

Сталь рекомендуется в основном для производства деталей, подвергаю- З5 щихся одновременному воздействию абразивных материалов и ударных нагрузок, а именно деталей дробильного оборудования, измельчающих непрочные горные г.ороды. Для работы в этих ус- 40 ловиях стали должны обладать высокой прочностью, пластичностью и ударной вязкостью а также обеспечить высокую твердость поверхностей деталей, контактирующих с абразивными материалами.

Содержание марганца в стали в пределах 8,0-11 0 мас.Ъ совместно с углеродом в количестве 0,7-0,9 мас.Ъ: обеспечивает получение при охлажде- 50 нии от высоких температур аустенит::ной структуры, которая, однако, име ет низкую стабильность при воздействии внешних нагрузок. Получаемая структура характеризуется повышенной прочностью, но имеет низкие значения пластичности и ударной вязкости в связи с тем, что в процессе нагружения при эксплуатации или испытаниях механических свойств в результате бездиффузионных фазовых превращений возможно появление кристаллов Я и o(-фаз, приводящих к ох-, рупчиванию металла. Снижение концентрации марганца ниже 8,0 мас.Ъ приводит к появлению в структуре стали при охлаждении больших количеств и с -фаэ, повышающих ее прочностные, но снижающих пластические свойства . Введение марганца в количестве, превышающем 11,0 мас.Ъ, способствует сильной стабилизации аустенита, что сопровождается интенсивным падением прочности и ростом,пластичности.

Уменьшение содержания углерода ниже 0,7 мас.Ъ не позволяет получить при охлаждении полностью аустенитную структуру, вследствие чего сталь приобретает высокую прочность и низкую пластичность. Увепичение содержания углерода выше 0,9 мас.Ъ приводит к появлению карбидов по границам аустенитных зерен, вызывающих резкое снижение пластичности и ударной вязкости.

Оптимальная добавка алюминия находится в пределах 1,0-2.,0 мас.Ъ.

При этом сталь приобретает аустенитную структуру, полностью устойчивую к фазовым превращениям при деформации, которая одновременно характеризуется высокой склонностью к упрочнению под действием внешних нагрузок. Высокая стабильность аустенита обеспечивает высокий уровень пластичности и вязкости стали, в то время как его повышенная склонность к .Упрочнению приводит к увеличению характеристик прочности и износостойкости.

Снижение концентрации алюминия ниже 1,0 мас.В вызывает дестабилизацию аустенитной структуры, что сопровождается падением характеристик пластичности и ударной вязкости.

Введение алюминия в количестве, превышающем 2,0 мас.ъ, уменьшает склонность аустенита к упрочнению, вследствие чего наблюдается снижение пределов текучести, прочности, а также сопротивляемости воздействию абразивных сред в случае, когда отсутствует воздействие больших ударных нагрузок.

Опытные стали выплавляют в открытой индукционной электропечи емкостью ,20 кг с основной футеровкой на осно ве металлических марганца и алюминия.

Разливку осуществляют в чугунные изложницы, прогретые до 200 С.

Химический состав выплавленных предлагаемых и известн и сталей приведен в табл. 1.

1070197

Таблица 1

Химический состав, мас.В мл И s;

Сталь

Се

Предлагаемая

1,0

0,7

Остальное

1;5

0,8

2,0

0,9

Известная

1,05

11,48

0,92

0,64

Таблица 2

Износостойкость

Механические свойства

Сталь отн.ед.

6„.,МН/гл 68,ИН/м д, Ъ V, В й,,МДж/м

Предлагаемая

1.

1,0

2,1

34

850

450

2,2

0 95

35

840

440

0,85

2,2

38

830

430

380

Известная

0 70

1,6

26

780

Составитель Л. Суязова

Редактор А. Курах Техред Л.Коцюбняк Корректор В. Гирняк

Заказ 11649/28 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Стали подвергают те1жической обработке по режиму: закалка от температур 950, 1000, 1050, 1100ОC с выдержкой 30 мин и охлаждением в воде. Испытания механических свойств проводят с испольэованиегл основных типов разрывных (по ГОСТ 1497-73 } и ударных (по ГОСТ 9454-78) образцов.

Испытания на абразивный износ сталей проводят на специально сконструированной установке, имитирующей работу роторных доломитных или коксовых дробилок. Величину иэносо20 . стойкости оценивают по потерям ве;са образцов с единицы их плоШади трения после испытаний в течение определенного времени., За единицу принимают максимальную износостойкость из серии исследованных сталей.

Наилучшие значения механических свойств и износостойкости получены после термообработки по режиму: закалка от 1000ОС с выдержкой 30 мин.

Значения механических свойств и износостойкости предлагаемой и известной сталей приведены в табл. 2,