Термостойкий сплав

 

ТЕРМОСТОЙКИЙ СПЛАВ, содержащий углерод, хром, марганец, никель , алюминий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения термостойкости и улучшения обрабатываемости резанием, он содержит компоненты в следующем соотношении , мае. %: Углерод0,7-1,2 Хром24-26 Марганец 0,4-0,8 Никель0,3-1,0 Алюминий 0,05-0,50 ЖелезоОстальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (1) С 2? С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3618812/22-02 (22) 22.Ы4.83 (46) 30.10.84. Бюл. к-. 40 (72) А.Д.Лещенко, А.Н.Корнейчев, M.Н.Беркун и А.Ф.Кузовов (71) Запорожский ордена "Знак Почета машиностроительный институт (5Q 669. 15-196(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 378490, кл. С 22 С 37/06, 1973.

2. Справочник по чугунному литью.

Под ред. Н.Г.Гиршовича. Л., "Машиностроение", 1972, с. 101.

„.Я0„„1121311 А (54) (57) ТЕРМОСТОЙКИЙ СПЛАВ, содержащий углерод, хром, марганец, никель, алюминий и железо, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения термостойкости и улучшения обрабатываемости резанием, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас. Х: .

Углерод 0,7-1,2

Хром 24-26

Марганец 0,4-0,8

Никель 0,3-1,0

Ал юми ний 0,05-0,50

Железо Остальное

11? 1311

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является сплав (?), со-45 держащий, мас. :

Углерод 2,2-3, О

Хром 25-3 О

Кремний 0,8-1, 2

Марганец 1, 2-1,8 50

Алюминий 1-2

Никель О, 5-0,8

Медь 2,5-3,5

Железо Остальное

Этот сплав не может быть применен 55 для деталей, работающих в условиях термических ударов при нагреве в ин- . тервале температур 20-1000 С с послеИзобретение относится к металлургии сплавов, в частности к изысканию термостойких материалов, предназначенных для изготовления деталей, работающих в условиях термических 5 ударов при нагреве в интервале температур 20-1000 С с последующим охлаждением на воздухе, и может найти широкое применение, например, на предприятиях черной, цветной металлур"0 гии и машиностроения, изготовления реторт для получения металлического мышьяка, а также арматуры термических печей, колосников агломерационных машин и плавки цветных металлов. 15

Известен сплав t1j содержащий, мас. :

Углерод 0,8-1, 5

Хром 15-30

Кремний 0,3-1,5

Марганец До 1,0

Редкоземельные элементы О, 50-0, 30

Железо Остальное

Отношение хрома к углероду в дан- 25 ном сплаве колеблется в больших пределах — от 10 при минимальном содержании углерода до 37 при максимальном содержании хрома и минимальном углероду, что понижает стойкость сплава при работе в условиях термических ударов, а также скорость резания при механической обработке в литом состоянии.

Кроме того, при содержании кремния выше 0 5 в процессе эксплуатации отливок в агрессивных средах при высоких температурах образуется легкоплавкая звтектива с такими элементами, как мышьяк, что ведет к ухудше- 40 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.,"

Углерод 0,7-1,2 °

Хром 24-26

Марганец 0,4-0,8

Никель 0,3-1,0

Алюминий 0,05-0,50

Железо Остальное

Предлагаемый 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 сульфиды 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 расплавление о легкоплавкой эвтектики.

Содержание марганца выше 0,8 . ведет к образованию аустенита. Ъри обработке резанием аустенит поверхностного слоя превращается под воздействием усилия прижатия резца в

1121311

Скорость резания, м/мин

КоличестХимический состав, мас. 7, во термоциклов до появления трещин

Марга- Нинец кель

Железо

Алюминий

Медь

Хром Кремний леИзвестный 2,6 28

10 15 07 30 15 батальное .

Предложенный

0,2 0,1

0,4 0,3

1 05 22

207240—

То же 230

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- 10 рабатываемость резанием, тормозит образование и рост трещин при термоциклировании деталей.

При содержании алюминия ниже

0,05Х 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- 20 но, дальнейшее увеличение его содержания не целесообразно.

Никель в укаэанных пределах существенно смещает кривые изотермического 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 легированных 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.

Пример; Известный и предложенный составы сплавов выплавляли в индукционной печи с основной футеровкой емкостью 10 кг. Данные 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 течение о

10 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 1К62 резцом, снабженным пластиной иэ твердого сплава ВК8 беэ применения смазочно-охлаждающих 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 раза 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, руб °

1121311

11родолжеиие таблицы

КоличестХимический состав, мас. Х

СкоСплав

Mapra- Нинец кель

Алюминийй

Медь

Хром Кремний зо

3 10 2500,27

0,6 0,6

215

0,8 .1,0

4 12 26

0 5

210

5 14 28

0,7 -в1,0 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-35, Раушская наб., д. 4/5

Углерод во термоциклов ло появления трещин

Составитель Н.Косторной

Техред Т.Маточка Корректор Е.Сирохман

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рость резания, м/мим