Литой износостойкий сплав

 

Изобретение относится к литым и носостойким сплавам, предназначенным для изготовления деталей, работающих в сложных условиях абразивного и абразивно-коррозионного видов износа при наличии высокой температуры до 1100°С Целью изобретения является повышение абразивной и абразивно-коррозионной износостойкости при температурах до 1100°С. Сплав содержит мае % углерод 0,7-1,4; хром 26,0-32 0; марганец 0,3-0,8; кремний 0,8- 3,0, никель 1,0-6,0, алюминий 0,30-0,06; ванадий 0.005-0,3, барий 0,005-0,05, РЗМ 0,005-0,1 железо остальное По сравнению с известным сплавом абразивная износостойкость предлагаемого сплава при 1100°С возрастает более чем на 27%, а абразивно-коррозионная износостойкость повышается более чем на 24%. 1 табл.

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)з С 22 С 38/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРи гкнт сссР

Ог .ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4630857/02 (22) 02.01.89 (46) 30.05.91, Бюл. М 20 (71) Запорожский машиностроительный институт им. Б. Я, Чубаря (72) В. А. Федьков, Е. И, Ивахненко, Л, Б, ".ерепинский, Г, А, Федьков, А, И. Осаул, C. А, Культе., В. Б, Лунев, 8, С, Солодовников, В. И. Минакова, В. B. Дицель и Ю. В. Кононов (53) 669.14.018.256-194 088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

M 1121311, кл, С 22 С 37/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1019003, кл. С 22 С 38/46, 1983. (54) ЛИТОЙ ИЗНОСОСТОЙКИЙ СПЛАВ (57) Изобретение относится к литым износостойким сплавам, предназначенным для изИзобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе железа, и может быть использовано для изготовления литых деталей. работающих в условиях интенсивного абразивного износа при наличии высоких температур (до 1100 С), например для изготовления пороговых плит печей спекания, решеток колосников, бортовых планок, волокуш конвейеров и других деталей агломерационного и металлургического оборудования.

Цель изобретения — повышение абразивной и абразивно-корроэионной износостойкости сплава при высоких температурах.

Пример ы 1 — 4. Предлагаемую и известную сталь выплавляли в 60-килограм.БЫ,» 1652372 А1 готовления деталей, работающих в сложных условиях абразивного и абразивно-корроэионного видов износа при наличии высокой температуры до 1100 С. Целью изобретения является повышение абразивной и абразивно-коррозионной иэносостойкости при температурах до 1100 С. Сплав содержит, мас. : углерод 0,7-1.4; хром

26,0 — 32,0; марганец 0,3 — 0,8; кремний 0,8—

3,0; никель 1,0 — 6,0, алюминий 0,30-0,06; ванадий 0,005 — О,З; барий 0,005 — 0,05; Р3М

0,005 — 0,1; железо остальное, По сравнению с известным сплавом абразивная износостойкость предлагаемого сплава при

1100 С возрастает более чем на 27, а абразивно-коррозионная износостойкость повышается более чем на

24;4. " табл. мовой индукционной печи с основной футеровкой. Были проведены опытные плавки, от каждой из которых отбирали литые образцы диаметром 100 мм и длиной 80 мм для испытаний на абразивную и абразивно-коррозионную износостойкость при высоких температурах.

Испытания на абразивную и абразивнокоррозионную износостойкость проводили на установке скоростных испытаний при температуре 1100 С. Параллельно испытывали образцы из известного и предлагаемого сплавов в течение 10 ч.

При испытаниях на абразивный износ в качестве абразива использовали кварцевый песок марки 4К.

1652372

25

При испытаниях на абразивно-коррозионный износ s качестве реагента использовали спек глиноземного производства.

В таблице приведены химический состав и результаты испытаний на .абразивный и абраэивно-коррозионный износ при

1100 С известного и предлагаемого сплавов.

Иэ данных таблицы видно, что сплав предлагаемого состава (примеры 1 — 3) обладает более высоким уровнем абразивной и абразивно-коррозионной износостойкости по сравнению с известным сплавом (пример 4).

Содержание углерода и хрома в предлагаемом сплаве соответственно 0,7-1.4 и

26,0 — 32,0 объясняется необходимостью получения сплава с ферритной структурой, имеющей в литом состоянии повышенное содержание карбидной составляющей. Кроме того, при содержании хрома в интервале

26.0 — 32,0ф, происходит повышение абразивно-корроэионной износостойкости в результате образования устойчивого пассивирующего слоя окиси хрома и увеличение абразивной иэносостойкости за счет выделения дисперсных карбидов хрома, равномерно расположенных в металлической матрицу. При содержании углерода и хрома ниже 0,7 и 26,0% соответственно структура сплава становится аустенитной, что при работе в условиях высоких температур в результате образования продуктов распада аустенита (o -фаза), располагающихся преимущественно по границам зерен, ведет к снижению а бразивно-коррозионной иэносостойкости.

При содержании углерода и хрома соответственно выше 1,4 и 32,0% в структуре металлической матрицы образуются крупноблочные выделения карбидов, в результате чего околокарбидные зоны обедняются хромом, что резко снижает абразивно-коррозионную износостойкость при высоких температурах.

Кремний в пределах 0,8-3.0% стабилизирует благоприятную для работы в условиях абразивного и абразивно-корроэионного изнашивания при высоких температурах ферритокарбидную структуру. Кроме того, совместно с хромом способствует образованию устойчивого пассивирующего слоя, При содержании кремния выше 3% выделяется о.фаза, вызывающая обеднение границ зерен кремнием, что ведет к заметному снижению абразивно-коррозионной иэносостойкости при температурах до

1100 С.

Никель в интервале от 1,0 до 6,0% способствует повышению прочности и твердости металлической матрицы при высоких температурах и. как следствие, улучшает абразивную износостойкость.

При содержании никеля более 6,0% в структуре сплава образуются области аустенитной составляющей, в которой в процессе длительной эксплуатации при высоких температурах появляются продукты распада (o-фаза), выделяющиеся по границам зерен и приводящие к снижению абразивно-коррозионной износостойкости.

При содержании никеля ниже 1,0% не происходит увеличения уровня прочности и твердости металлической матрицы, в результате чего абразивная стойкость при высоких температурах низкая, Алюминий в пределах 0,03 — 0,06 обеспечивает глубокое раскисление расплава, При содер>кании алюминия выше 0,06% в результате повторного окисления сплава при разливке образуются оксиды, располагающиеся по границам зерна и снижающие абразивно-коррозионную износостойкость при высоких температурах.

При содержании алюминия ниже 0,03% не происходит глубокого раскисления сплава и наблюдается явление ситовидной пористости, снижающее показатели как абразивной, так и абразивно-коррозионной износостойкости при высоких температурах.

При введении в сплава 0,005 — 0,3 ванадия образуются комплексные карбонитриды ванадия, приводящие к дисперсионному упрочнению матрицы и повышению абразивной износостойкости.

При содержании ванадия в сплаве ниже

0,005 образующихся карбонитридов ванадия недостаточно для того, чтобы оказать влияние на абразивную износостойкость при высоких температурах, Введение в сплав более 0,3% ванадия способствуетобразованию избыточных карбонитридов ванадия, которые выделяются по границам зерен, загрязняя их и снижая уровень абразивно -коррозионной износостойкости при высоких температурах.

Положительное влияние бария на эксплуатационные характеристики предлагаемого сплава проявляется в пределах

0,005 — 0,05%, Барий, образуя нитриды (Вайф имеющие высокую твердость, способствует повышению абразивной износостойкости. Кроме того, барий способствует удалению из сплава тугоплавких остроугольных неметаллических включений, очищая границы зерен, тем самым заметно

1652372

При содержании Р3М выше 0,17 происходит повторное окисление сплава при разливке, в результате чего происходит загрязнение неметаллическими включениями, что приводит к снижению уровня абразивной и абразивно-коррозионной износостойкости. в = - .р-, гдв ЙР» я — потеря мессы известного спявввс hP — то жв, првдггвгввмсгс.

Составитель Л. Карасева

Редактор Л. Веселовская Техред M,Mîðlåíòàë Корректор О. Ципле

Заказ 1748 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 повышая гбразивно-коррозионную износостойкость сплава.

При содержании бария менее 0,05 нитриды бария практически не образуются, кроме того, этих количеств бария недостаточно для очищения границ зерен и глобуляризации неметаллических включений, поэтому заметного влияния на абразивную и аб рази в но-корроз ион ную износостойкость при высоких температурах не оказывают.

Введение бария в количестве более

0,05 приводит к повторному окислению сплава при разливке, вызывающему загрязнение оксидными включениями, что приводит к понижению показателей, как абразивной, так и абразивно-корроэионной износостойкости.

Введение РЗМ в количестве 0,005-0,1 обеспечивает рафинирование расплава и глобуляризацию неметаллических включений, что упрочняет сплав и повышает сопротивление абраэивно-коррозионному исти ракию.

Содержание РЗМ менее 0,0057ь не оказывает эффективного воздействия на глобуляризацию неметаллических включений и поэтому показатели абразивно-коррозион5 ной иэносостойкости на низком уровне.

Как следует из результатов, представленных в таблице, предлагаемый сплав позволяет более чем на 277 повысить абразивную износостойкость при 1100 С и

10 увеличить более чем на 24/ абразивно-коррозионную износостойкость при той же температуре.

Формула изобретения

15 Литой износостойкий сплав, содержащий углерод, хром, марганец, кремний, никель, алюминий, ванадий, барий, РЗМ и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения абразивной и абразивно-корро20 зионной износостойкости при температурах до 1100 С, он содержит компоненты при следующем соотношении, мас. :

Углерод 0,7-1,4

Хром 26.0 — 32.0

25 Марганец 0.3-0,8

Кремний 0,8-3,0

Никель 1 — 6

Алюминий 0,03 — 0,06

Ванадий 0,005 — 0,300

30 Барий 0.005 — 0.050

РЗМ 0.005 — 0.100

Железо Остальное