Сталь

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали, и может быть использовано при изготовлении литых деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания при контактно-динамических нагрузках. Цель изобретения - повышение износостойкости при ударно-абразивном изнашивании , способности к деформационному упрочнению, трещиностойкости при сохранении уровня хладостойкости стали. Сталь дополнительно содержит кальций , никель и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,92-1,25} марганец 6,0-8,2;кремний 0,3-0,9; медь 0,1-0,3} хром 0,5- 2,0; молибден 0,05-0,1; кальций У0,002-0,008, никель 0,05-0,7, алюминий 0,05-0,3; железо при условии выполнения соотношения: (% марганца - - 9)2 + (10«% углерода - 10,5)2 Ј9. 2 табл., 1 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

51)5 С 22 C 38/58, 38/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4639491/02 (22) 19.01.89 (46) 23.01.91. Бюл. Р 3 (71) Уральский политехнический институт им. С.M.Кирова (72) Е.С.Студенок, В.Е.Луговых, M.À.Ôèëèïïoâ, И.Е.Попцов, Ю.В.Кононов, Н.Д.Першин, В.П.Логачев и Г.И. Кучмель (53) 669.14.018.256-194 (088.8) (56) Сталь 110Г13Л. ГОСТ 2176-77.

Авторское свидетельство СССР

У 1344810, кл. С 22 С 38/38, 1987. (54) СТАЛЬ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к стали, и может быть использовано при изготовлении литых деталей, работающих в усИзобретение относится к черной металлургии, в.частности к стали, и может быть использовано при изготовлении износостойких литых деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания при контактно-динамических нагрузках, например сменных деталей дробильно-раэмольного оборудования.

Цель изобретения — повышение износостойкости при ударно-абразивном изнашивании, способности к деформационному упрочнению, трещиностойкости при сохранении уровня хладостойкости стали.

Исследование абразивной стойкости и деформационного упрочнения сталей на: основе углеродистого железо-марганцевого аустенита с 0,5-4,0 мас.Ж хрома в широком диапазоне составов

„„SU„„1622420 А 1

2 ловиях абразивного изнашивания при контактно-динамических нагрузках.

Цель изобретения — повышение износостойкости при ударно-абразивном изнашивании, способности к деформационному упрочнению, трещиностойкости при сохранении уровня хладостойкости стали. Сталь дополнительно содержит кальций, никель и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.Х: углерод 0,92-1,25, марганец 6,0-8,2;кремний О, 3-0,9 медь О, 1-0, 3, хром 0,52, О, молибден О, 05-0, 1; кальций

О, 002-0, 008, никель 0,05-0, 7, алюминий 0,05-0,3; железо при условии выполнения соотношения: (Х марганца

9) + (10к7 углерода — 10,5) с 9.

2 табл., 1 ил, (от 3 до 13 мас.Ж марганца и О, 331,4 мас.7 углерода) позволяет построить номограммы равной относительной износостойкости и деформационно го упрочнения сталей в этой области составов. 3а эталон, износостойкость которого принята за I взята сталь

110Г13Л. На чертеже нанесены такие номограммы, ограничивающие облас1ь составов с абразивной стойкостью выше 1,4 (кривая 1) и упрочнением при сжатии на 30Х выше 450 НВ. Поскольку условия эксплуатации сменных деталей дробильно-раэмольного оборудования требуют запаса ударной вязкости при

20 С не менее 1 ИДж/м, в этих же кое ординатах (10кXC — X Mn) нанесена номограмма ударной вяэкости, равной

1 МДж/м . Предлагаемой областью сос1622420

Таблица 1

Квадрат эфT

- фективного

Содервание влементов, мас.2

Т .Са Ni А1

Si С Ст Ио радиуса области соста вов

Ре

0,64

6,56

9„00

5,69

О,з

0,05 о,го

О,1О

О,10

0,50

О,7О

0,05

Остальное

\ °

II

II

1 °

О, ооз

О, Оог

О, 008

О, 005

2

4

5 (Иввест вьа1) О,1О тавов является общая, ограниченная тремя этими номограммами, область составов. Геометрически со стороны меньших содержаний марганца граница этой области хорошо аппроксимируется частью окружности радиусом, равным 3 (в данной системе координат), координаты центра которой соответствуют содержанию марганца 9 мас.% и углерода

1,05 мас.%. Верхний предел легирования llo марганцу в пределах концентрации углерода 0,92-1,25 мас.% можно с минимальными отклонениями от кривых

1 и 2 принять за константу, равную

8,2 мас.%. Верхний предел легирования по углероду, равный 1,25 мас.%, связан с условиями получения аустенитной без карбидов структуры после стандартной для сталей рассматриваемого типа термообработки — закалки с 10501100"С в воду. Составы сталей приведены в табл. 1.

Стали выплавляют в открытой индукционной 50-килограммовой печи и разливают в слитки массой 10 кг. Иэ слитка вырезают заготовки образцов для испытания на ударную вязкость, абразивную стойкость и сжатие (30%).

Относительная износостойкость оценивается по потерям массы образцов за время испытания по сравнению с базовой сталью. Структура образцов всех о сталей после закалки от 1100 С в воду чисто аустенитная. Размер зерна аус35 тенита сталей составов 1-8 2 балла, стали состава 9 1 балл. Твердость сталей в закаленном состоянии составляет 20-25 HRC. Трещиноустойчивость оценивается по количеству отливок с трещинами. Общее количество отливок каждоro состава 100 шт.

1 ° OS Ь 2 Ор3 0 10 015 Ое05

12S 74 0>9 020 0 008

1 05 6 О О S О 1S 2 О О 1О

О 92 7 О О 7 О 30 1 5 0 10

1,25 9,0 О,S 0,30 1,0 0,10

Результаты испытаний на абразивную износостойкость, деформационное упрочнение, ударную вязкость и трещиноустойчивость приведены в табл. 2.

Результаты испытаний показывают, что предлагаемая r àëü имеет значение ударной вязкости при 20 С достаточное

t для того, чтобы детали могли работать в условиях эксплуатации и при этом превосходит известную сталь по износостойкости в 1,4-1,6 раза.

Предлагаемая сталь, являясь экономнолегированной по марганцу, обладает высокими эксплуатационными и технологическими свойствами.

Формул а изобретения

Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, медь, молибден, железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости при ударно-абразивном изнашивании, способности к деформационному упрочнению, трещиностойкости IlpH сохранении уровня хладостойкости, она дополнительно содержит кальций, никель и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Угл ерооО О, 92-1, 25

Мар ганец 6,0-8,2

Кремний О, 3-0,9

Медь 0,1-0,3

Хром 0 5-2,0

Молибден О, 05-0, 1

Кальций О, 002-0, 008

Никель 0,05-0,7

Алюми ннй 0,05-0,3

Железо Остальное при условии выполнения соотношения: (% марганца - 9) + (10 x % углерода—

10,5)г 9.

1622420

Т а 6 л и ц а 2

Относительная

Трещиноустойчивос ть

Состав с тали износостойкость, K

Количество 1Коли че ство отливок без трещин отливок с трещинами

9С

«(0

10 а % Ул

Сос тавител ь Л. Суя зов а

Редактор Н.Яцола Техред М. Иоргентал Корректор tQ Пилипенко

Заказ 89 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь тиям при лп,м.СР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. жгор д, It 1!

Ужго о л. Гагарина, 101

2

4

Ударная вязкость KCV (+20 С), ИДж/м2

2,0

1,4

1,0

1,4

1,5

1,4

1,45

1,6

1,5

1,15

Деформацион— ное упрочне ние К, В

390

99

99