Сплав на основе железа
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
4(50 С 22 С 38 14
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3717977/22-02 (22) 04.01.84 (46) 15.07.85. Бюл. N 26 (72) Б.А.Кириевский, Т.К.Изюмова, Н.В.Чантурия, В.В.Зубик и В.А. Гриднев (71) Институт проблем литья АН УССР (53) 669.14.018.256-194(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 384924, кл. С 22 С 37/10, 1970.
Авторское свидетельство СССР
В 724594, кл. С 22 С 37/10. 1980. (54)(57) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, цирконий, о т л и ч а ю„„SU„„1167231 А ъ шийся .тем, что, с целью повышения ударной вязкости и улучшения обрабатываемости сплава при сохранении износостойкости, сплав дополнительно содержит селен и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.7.:
Углерод 1,89-2,35
Кремний 0,17-0,35
Марганец 12, 71-16, 54
Алюминий 9, 38-12, 52
Цирконий 0,02-0, 10
Селен 0,008-0,050
Кальций 0,001-0,070
Железо Остальное
1!67231
Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в част ности к изысканию износостойких материалов для работы в условиях абразивного изнашивания и сухого тре- 5 ния скольжения. Изобретение может быть использовано в металлургии, машиностроительной, химической промышленности, Целью изобретения является повышение ударной вязкости и повьппение обрабатываемости сплава при сохранении износостойкости сплава.
Содержание углерода и алюминия в сплаве обусловлено обеспечением 15 достаточного количества твердой, износостойкой, структурной составляющей у фазы (Ре А1 С„) .
Чрезмерное понижение содержания углерода вызывает резкое падение из- 20 носостойкости сплава ввиду значительного уменьшения объемной доли у -фазы, а также снижение содержания углерода в ней. Увеличение содержания углерода вьппе указанного предела приводит к выделению избыточного углерода в виде спелевых включений, располагающихся по границам кристаллов в отливке, что.приводит к охрупчиванию сплава. 30
Алюминий при содержании его в ,сплаве на нижнем пределе (9,38%) предотвращает появление в структуре графита, понижающего износостойкость сплава в условиях абразивного изнашивания. Легирование сплава алюминием в количестве более 12,52% приводит к повьппению хрупкости сплава из-за насыщения матрицы алюминием.
Пониженное содержание кремния взято с целью повьппения ударной вязкости сплава. Более низкое содержание кремния, чем 0,17% получить практически затруднено. Содержание кремния более 0,35% приводит к ухудшению ударной вязкости материала. Ввод марганца обеспечивает повышение плас тичноети сплава за счет образования в структуре аустенитной составляющей
При содержании марганца менее 12,71% влияние его несущественно..В том случае, если содержание марганца превышаеу 16,54%, несколько снижается стойкость сплава при абразивном изнашивании.
Для измельчения структуры, повьпьения ее однородности, улучшения пластических характеристик в сплав вводится цирконий. Вместе с селеном он способствует улучшению обрабатываемости сплава. Ввод циркония в сплав в количестве менее 0,02Х мало эффективен, а более 0,1% — не вызывает дальнейшего существенного улучшения свойств материала.
Селен вводится для улучшения обрабатываемости сплава. В количестве менее 0,008% его влияние практически неощутимо. Присутствие селена в а сплаве в количестве более 0,05Х несколько снижает износостойкость сплава в условиях абразивного изнаши-. вания из-за образования легкоплавкой эвтектики. Легирование цирконием и селеном в больших количествах экономически невыгодно.
Ввод кальция оказывает положительное влияние на ударную вязкость. Это связано с рафинирующим и модифицирующим действием кальция. Пределы легирования кальцием также взяты из условия эффективности его воздействия.
При содержании кальция менее 0 001Х влияние это не проявляется. При содержании кальция более 0,07Х избыток его уходит в шлак.
Заливку сплава производили в земляные формы. Отливали опытные образцы .для испытаний в условиях абразивного изнашивания, определения ударной вязкости и обрабатываемости сплавов. Для определения стойкости опытных сплавов в условиях сухого трения. скольжения были отлиты правящие кубики к отрезным станкам линии по производству электродов. Испытания аб разивной стойкости опытных сплавов проводили на машине МИ-1М при нагрузке P = 5,8 10 н)м и скорости враще ния абразивного круга Ч = 0,27 м/с на пути S - =5000 м.
В таблице приведены химический состав и свойства опытных сплавов: известного (1), предлагаемых (2,3,4) и выходящих из предлагаемых пределов (5,6) .
1167231 о0 ч0
0 1
aÎ !
u-v Йй. t t с о сч сч о
1 е1g
X !
00 л
D о о о0 а
« о о (Ръ. ь
О л с Ъ О сч сч
« « о о хы
Э
t(«
О с»
v
«о
Ф с»
О
Я1
О с
CO Ch
° 1 « о о
Ю afl сО с Ъ
« « о о
Э о х
I (1
Ot I
И
I. о л (v о
»!» о о о
« « о о
an ь
D о
« о о
О
« о
1 I
I 1 и о л о
« « о о
О
O ь
С4 о о
« « о о О с1Ъ
О сч
Оо МЪ
С1Ъ « о
ЦЪ .. »»
C»t
an сЧ
an
° »ф с»Ъ
° an л и
4 о
Я\
00 с1Ъ с Ъ о с
« «
О о0 л
« сЧ . о о ф\
«« о о ю с»ъ
« ь сЧ
« о сД)»
an л л . а сЧ сЧ сЧ
« сЧ л
CV
О Э о .
o v
h Е
aO v О g
iооахх
Е X.о о(ЮЭXml
Е а И Э f х 1
Э О х о I
Р (4
kf 1 ъ х I
-I !
I Э I
1 Р» I
1 1
I I
t I
I I
I 1
1 alt I
t u и ñï (— ——
Х I
Э I 1
X I u
» Д l и(9 1
111 1 о
).oI
I I з-
I 3
1 I
1 1 (1 3
I f
О Оо О СЧ с- О /Ъ О Ф
О О О О О
« « « «
I О О О О О
СЧ с> an О о . сч
6 о (с
1 Х о
I. g
1 167
Составитель В.Врострем
Редактор M.Íåäîëóæåíêî Техред М.Кузьма Корректор С.Черни
Заказ 4393/28 Тираж 583 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
f13035, Иосква, W-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4
Из таблицы следует, что ввод в состав селена и кальция позволил приблизительно в 2 раза повысить пластичность литого сплава (ударная вязкость увеличилась в 2 раза).
Анализ микроструктур опытных сплавов показал, ч во ввод указанных элементов обеспечивает дробление структурных составляющих, способствует очищению металла, более благоприятному рас- 10 пределению неметаллическихвключений.
Скорость резания при совместном вводе селена и циркония увеличи23 6 лась в 6-7 раз, при этом уровень иэносостойкости в условиях абразивного изнашивания сплава остается высоким. Повышение пластичности сплава, а также возможность механической обработки позволяют использовать его для изготовления деталей, испытывающих некоторые динамические нагрузки, а также требующие выполнения операций мехобработки, например, правящих кубиков, направляющих и подающих роликов линии по производству электродов.
