Износостойкий сплав на основе железа

 

ИЗНОСОСТСЙКИЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, содержащий углерод, хрон, кремний, марганец, никель, отличающийся тем, что, с целью повьшения износостойкости, пластичности , прочности и улучшения обрабатываемости резанием, он дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод2,2-2,6 Хром17-19 Кремний0,2-0,6 Марганец0,4-0,8 Никель.0,8-1,2 Кальций0,02-0,05 ЖелезоОстальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОС 3

РЕСПУБЛИК (д) С 22 С 38/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫЛИ

Хе(:ои р у

SOSPETEHHR

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3619058/22-02 (22) 13. 0,7. 83, (46) 30. 10. 84. Бюл. В 40 (72) А.Д.Лещенко, А.Ф.Кузовов и М.Н.Беркун (71) Запорожский ордена "Знак Почета" машиностроительный институт (53)в 669. 14.018.256-196(088.8) (56) 1. Авторское свидетельсФво СССР

В 852956, кл. С 22 С 38/38, 1981

2. Авторское свидетельство CGA

IP 326240, кл. С 22 С 37/06, 1972.

ОПИСАНИЕ И.Я0„, 1121316 A (54) (7) ИЗНОСОСТОЙКИЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ

ЖБ1ЕЗА, содержащий углерод, хром, кремний, марганец, никель, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения износостойкости, пластичности, прочности и улучшения обрабатываемости резанием, он дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Углерод 2,2-2,6

Хром 17-19

Кремний 0,2-0,6

Иарганец О, 4-0,8

Никель .0,8-1, 2

Кальций 0,02-0 05

Железо Остальное

Ф 11213

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию литейных износостойких материалов, щчею- щих хорошую обрабатываемость резани ем, предназначенных для изготовления деталей, работающих в .условиях гидроабраэивного и абразивного износов при одновременном наличии умеренных динамических нагрузок, и может найти широкое применение, например, на предприятиях черной, цветной металлургии и в машиностроении для изготовления износостойких деталей, отличающихся большим объемом механической обработки: насосов, экструдеров, матриц пресс-форм и др.

Известен износостойкий сплав (1) на основе железа, содержащий, мас. :

Углерод 1,8-2,8

Хром го

Кремний 0,3-0,8

Марганец 6-7

Титан 0,02-1 50

Ванадий О, 02-1, 50

Железо Остальное

Недостатком такого сплава являются низкие механические свойства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является износостойкий .сплав (2) на основе железа, содержащий, мас . 7.:

Углерод 2,0-2, 5

Хром 15- 19

Кремний О, 01-1, 00

Марганец О, 6-0» 8

Никель 2,0-2,5

Железо Остальное

Высокое содержание никеля в данном сплаве способствует получению в литом состоянии аустенитной структуры с распределенными в ней твердыми карбидами типа М»С

При обработке сплава резанием под воздействием усилия прижатия резца аустенит поверхностного слоя превра- 45 щается в мартенсит, имеющий большую твердость, чем легированный аустенит.

Все это ухудшает обрабатываемость сплава резанием в литом состоянии.

Ввиду того, что никель является стабилизатором аустенита, в сплаве с высоким содержанием никеля после нормализации в мартенситной матрице сохраняется повьппенное количество остаточного аустенита, что приводит к снижению износостойкости деталей, работающих в условиях гидроабразивного и абразивного износов.

16 2

Целью изобретения является повьппение износостойкости, пластичности, прочности и улучшение обрабатываемости резанием сплава.

Указанная цель достигается тем, что износостойкий сплав на основе железа, содержащий углерод, хром, кремний, марганец, никель, дополнительно содержит кальций при следующем .соотношении компонентов, мас ° 7.:

Углерод

Хром 17-19

Кремний 0,2-0,6

Марганец 0,4-0,8

Никель 0,8-1, 2

Кальций 0,02-0,05

Железо Остальное

Описываемый сплав имеет в литом состоянии феррито-перлитную матрицу, обеспечивающую меньшую твердость, чем легированный аустенит. Кроме того, феррит и перлит при обработке резанием не претерпевают структурных превращений, способствующих повышению твердости. Во время резания происходит выкрашивание твердых карбидов из мягкой матрицы. Все это заметно облегчает обрабатываемость сплава.

Сплав имеет узкие пределы содержания углерода и хрома. При этом соотношение хрома к углероду колеблется в пределах 6-8, что обеспечивает сплаву хорошую износостойкость вследствие наличия в мартенситной матрице . термообработанного сплава компактных эвтектических карбидов типа (Ce, Ct ) С и мелкодисперсных вторичных карбидов гакого же типа, выделившихся в результате превращения аусте нита при охлаждении с температуры нормализации, равной 1000-1050 С.

Никель в количестве 0,80 -„

1,21 мас. обеспечивает прокаливаемость отливок в сечениях. до. 1.50 мм.

При содержании никеля ниже 0,8Ж ухудшается прокаливаемость сплава и соответственно износостойкость. При содержании никеля вьппе 1,27 в мартен. ситной матрице нормализованного сплава сохраняется повышенное количество остаточного аустеиита, что снижает износостойкость.

Кремний йри содержании выше 0,2Х способствует смягчению матрицы. Содержание кремния вьппе 0,67. снижает прокаливаемость и соответственно изноСостойкость сплава.

Марганец при содержании О,47. и вы- ше снижает вредное действие серы

Скорость резания в литом

Химический состав, Х

Предел прочности при изгибе в литом состоянии

ИзносостойСтрела прогиба в литом состоя

Сплав

Мп Ni Ca

С Сг Si

Fe кость состоя- после нии, м/мин нормали нии эации, Известный 2,3 1.7,0 0,5 0,7 2,3—

Осталь- 10,0 5,0 чае

750

2,5

900

4,5

17,0

5,5

2,4 18,0 0,4 0,6 1,0 0,035-"4,0

16,0

1000

5,9

2,6 19,0 0,6 0,8 1,2 0,05

15,0 6,4

1050

3 5

Составитель Л.Суязова

Редактор Н.Швыщкая Техред::.Т.Фанта Корректор Л.Пилипенко

Заказ 7895/20 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з l12t3 на механические свойства, повышает прокаливаемость сплава. При содержании марганца выше 0,8Х ухудшается обрабатываемость резанием.

Введение в сплав кальция, являю5 щегося поверхностно-активным элементом, способствует равномерному распределению и иэмельчению карбидов, придает им комйактную форму. Такая форма карбидов и распределение их в матрице приводит к увеличению износостойкости сплава, снижению количества концентраторов напряжений, тем самым увеличивая прочность сплава. Кроме того, кальций снижает твердость литой матрицы, увеличивает пластичность сплава, тем самым способствуя увеличению скорости резания . в литом состоянии. При содержании кальция виже 0,02Х-измельчение карбидов происходит незначительно и не наблюдается эффекта улучшения свойств.

При увеличении содержания кальция вьаие 0,05Х появляется дендритная

Описьг ваемый 2,2 17,0 0,2 0,4 0,8 0,02 То же

16 4 структура, что ухудшает прочностные свойства сплава.

Описываемый сплав получен в индук ционной печи с основной футеровкой емкостью 10 кг. Осуществлено четыре плавки. Данные химического анализа и результаты испытаний приведены в таблице.

Описываемый сплав имеет обрабатываемость резанием в среднем в 1,6, а износостойкость в 1,3 раза больше, пластичность в 1 6 раза и предел прочности при изгибе в 1,2 раза боль. ше, чем известный.

Изделия из описываемого сплава об-. ладают повышенной обрабатываемостью, I что позволяет применять данный сплав для деталей, подвергающихся механической обработке с последующей норма. лизацией для увеличения износостойкости, При использовании описываемого сплава увеличивается стойкость отливок на ЗОХ.