Способ изготовления отливок из высокомарганцовистой аустенитной стали

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3781508/22-02 (22) 20.08.84 (46) 23,06.86. Бюл. В 23 (72) Г.Г.Луценко, С.Е.Кондратюк, Б.Б.Винокур, Л.А.Сокирко, В.И.Тихонович, В.М.Кондратьев, В.И.Сапон, А.ф.Москаленко, С.А.Вайсберг и В.А.Березин .(53) 669. 187.25(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1039644, кл. В 22 D 27/04,1982.

Авторское свидетельство СССР

11 1057177, кл. В 22 D 25/00, 1982. ,(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИ ВОК ИЗ ВЫСОКОМАРГАНЦОВ 4СТОЙ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ, включающий расплавление шихты, рафинировку, модифициро(51) 4 С 21 С 5/52, В 22 D 25/00 вание расплава азотом и ванадием, заливку форм, выбивку отливок и их термообработку, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения абразивной и ударно-абразивной износостойкости металла, сталь перед разливкой дополнительно модифицируют титаном в количестве О, 18-3,85Х, при этом сумма введенного титана и ванадия находится в стехиометрическом соотношении с количеством введенного азота, причем общее количество введенных ванадия, титана и азота равно 0,5-10,0Х от массы металла, а после кристаллизации отливок их подвергают отпуску при 420-600 С в о течение 1-16 ч.

9152

1 123

Изобретение относится к литейному производству, в частности способам изготовления отливок горнорудного оборудования из износостойких марганцовистых аустенитных сталей, подвергающихся интенсивному абразивному и ударно-абразивному изнашиванию.

Целью изобретения является повышение абразивной и ударно-абразивной износостойкости металла. 1

Использование высокомарганцовистого аустенита в качестве основы .стали обусловлено его высокой вязкостью и высокой растворимостью в нем азота, что позволяет ввести значительное его количество для образования карбонитридных фаз и получить здоровую беспористую отливку. В качестве материалов модификаторов, образующих дисперсные фазы, взяты азот, и переходные металлы 4-й и 5-й групп периодической системы Менделеева Ti и V соответственно, соединения которых с азотом имеют широкие области гомогенности, высокую твердость, взаимную растворимость, и которые, в отличие от карбидов или боридов этих же элементов, имеют более прочную связь самих нитридов с твердым раствором матрицы. Кроме того, азот и указанные элементы в соотношении, близком к стехиометрическому, составляющему для m/v= 1/4,а для N/Ti

1/3,5, образуют фазы высокой дисперсности и химической стойкости.

Отклонение от стехиометрического отношения в сторону избытка азота приводит к браку отливок по газовой пористостии снижению их физико-меха-. нических свойств.Оклонение от стехио-. метрии азота и указанных элементов в сторону избытка последних приводит к изменению природы выделившихся фаз, изменению их физических свойств,что резко снижает весь комплекс свойств, в том числе и износостойкость стали.

При содержании в аустенитной матрице азота, ванадия и титана в сумме менее 0,5% по массе не реализуется принцип дисперсного упрочнения,что, не приводит к повышению абразивной и ударно-абразивной износостойкости отливок. Увеличение суммарного содержания всех вводимых добавок при соб- людении стехиометрического отношения к азоту более 107. по.массе, хотя и приводит к увеличению абразивной и ударно-абразивной иэносостойкости, 20

50 сопровождается охрупчиванием металла иэ-за образования избыточных фаз в стали, которая находится еще в жидком состоянии.Вьщеление избыточных фаз в жидком расплаве до начала е".о кристаллизации приводит к коагуляции и концентрации их на границах зерен и к неоднородности металла, что снижает износостойкость и работоспособность отливок.

Для создания в структуре отливок необходимого количества, формы и расположения дисперсных карбонитридов их подвергают отпуску при 420600 С с выдержкой 1-16 ч. Температура отпуска менее 420 С и время вью держки при этой температуре менее!

1 ч не обеспечивает повышения износостоикости, так как количество и размеры выделяющихся фаз незначительны.В то же время температура отпуска выше 600 С и время выдержки при этой температуре более 16 ч приводит к образованию большого количества и разме.ров карбонитридов, которые коагулируют в конгломераты разрозненных частиц на границы зерен, а также скапливаются на структурных дефектах металла (дислокации, макрорыхлоты и др.), ощутимо снижая его вязкость.

Кроме того, такое расположение фаз приводит к неравномерному износу по плоскостям изнашивания. Температура отпуска и время выдержки при отпуске определяют количество, форму и расположение фаз и в этой связи представляется возможным получать отливки с дифференциальными свойствами, для работы деталей с малыми ударными нагрузками применяется режим отпуска при температуре ближе к 600 С и большими выдержками, позволяющими получить максимально возможное количество карбонитридов и минимальную вязкость металла, для работы деталей в условиях значительных ударных нагрузок применяется режим отпуска при температуре ближе к 420 С с меньшио ми выдержками, позволяющими вьщелить карбонитрицы ванадия и титана в количествах, размерах и расположении, обеспечивающем высокую износостойкость и вязкость металла, Пример. В индукционной печи в основном тигле выплавляют марганцовистую аустенитную сталь, содержащую 1,17. С, 12,7% Мп 0,657. Si.Ïîñëå раскисления стали 0,27 Si и 0,15% Al

1239152 вводят 0,87 ванадия, 0,77 титана и

0,47 азота. Ванадий вводят феррованадием, титан. — ферротитаном, азот— ферромарганцем азотированным. После введения ферросплавов сталь нагревают до 1660 С. Перегретую сталь зали вают в охлаждаемый кокиль, скорость охлаждения металла в котором 740 С/с.

Полученные отливки отпускают при

560 С в течение 4 ч. Отливают литые образцы для определения ударной вязкости и специальные образцы для определения ударно-абразивной стойкости на лабораторной молотковой дробилке.

Образцы механической обработке не подвергают,. за исключением шли4ювки ударных образцов. Аналогичные об.- разцы отливают из металла, вы.плавленного по извесному способу.

Результаты испытаний приведены в таблице °

Сравнитальный анализ значений ударной вязкости, абразивной и удар5 но-абразивной износостойкости металла, полученного известным и предлагаемым способом, показал, что предла-. гаемый способ получения отливок, стойких против абразивной и ударно-абразивной износостойкости, обеспечивает повышение абразивной стойкости в

6-17 раз, ударно-абразивной износостойкости в 5-8 раз.

Зкономический эффект от применения

15 предлагаемого способа получают за счет повышения стойкости деталей, работающих в режиме ударно-абразивного ,изнашивания, в 4 — 8 раз и удлинения межремонтного цикла дробильно-раз20 мольного оборудования — в 3 раза.

Ударно-абразивный износ, гlси и

Ударнав внзкост кги/сха разию" ный изВремя выдерикн при отпуске и Темпера тура от пуска ес бщее олиество оба" ок, Х

Состав добавка моди фикаторов, Х

1(известиый) О,ОИ 0,10 0,115

6,892

4,5

3,635

6 ° 915

2,515

4 6 . 3,876

4,0

2(избм 480 . ток й)

3("-) 480

21 Îе10 Ое10 Оэ 10 Оэ30 о

12>7 1,842

18,4 1,284

4,0

2 0 15 0 16 0 1$ 0 46

3 0 15 0 30 0 30 0 75

1,656

4(Стеки- 480 оиетривеское) 4,0

4,0 . 14,5 2,116

4 0,15 0,40 0 45 1,00

5,2(из 480 биток Н и Ti) 2, 745

4-1 0,20 0,70 0,80 1,70

7 5(" ) 480

6,0 3,684

6,731

4,0

4,0 9,2 1,286

1,615

5 0 15 0,31 0,30 0,76 Сте ою» 400 ååaoe

1 ° 498

4,0 12,5 0,819

6 О,!5 0,28 0,30 0,73 Те ие .430

1, 1 17

1 ° 145

0,27 0 74 " 480 4,0 16,6 0,696

0,31 Oi76 " 550 4,C 10,4 1,075

6-1 0,15 0,32

Г7 О !5 0 30

8 О, 15 О, 32 0 30 О 77 «" 600 4,0 9,2 0,922 1 383

0,15 0 30 О 33 О 78 не 650 4)0 8 8 1 41

1 416 1,775

1239152

Продолжение таблицы

Побавка модификаторов, Х

Ударно-абраЭИВНЪ1Й ИЭ нос, г/см

l н Температура отпуска

УДАРНАЯ вл9кость кгм/см

Состав

АбраэнвНЫИ ИЭ» нос, г/cd т1

N V

10, 0,15 0,36 0,30 0,81 «" 480 0,5 11,3 0,970

1,542

0,667

480

110 10,7

1, 198

16,6

0,696

1,117

0,957

° l

480

8,0

9,3

О S32

12,0 8,9 . 0,3t8

0,891

480

0,275

16 ° О 6;6

0,668

14 О, 15 О ° 30 0,33 0,78 Стехио.. 480 метрячаское .

15 0,15 0,25 0,35 0,75

0,243

То ае

Равруааетсл

480 t8,0

2,2

0it7 .

16 0,08

1,643

480 4,0 11,8 0,952

° 1

0,15 0,40

4&0 4,0 12 5

0,746

11292

° 1

0,916

0,875

0,463

4,0

8,6

480

0,304

4,0, 8,2 и

480 и

О, 286

0,911

7,4

4,0

480 о

21 1,80

3,95 3,25 9,00

480 4 0 6 В 0 263

0,707

22 2,05 4, 10 3,85 10,00 -"-.

1,035

480 4,0 5,3 0,235

23 2,25 4,85 4,15 11,25 -"480 .. 4,0 2,8 0,217

Раэруиа- ется

Составитель А.Прусс

Редактор Н.Егорова Техред Н.Боикало Корректор А.Зимокосов

Заказ 3355/21

Тираж 552 Подписное

ВНг1ИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Общее крлн" честно добавок, I

11 О, 15 0,30 0,27 0,72 . 11-1 0,15 0,32 0,27 0,74

12 0 tS О 30 О 29 О 74

13 О, 15 0,32 0,30 0,77

17 О 10 022 О 18 050

18 0,40, 0,85 0,75 2,00

19 0,80 1,85 1.,35 4,00

20 1 21 2 65 2 25 6 00

Время вьще рвкн прн отпуске