Литейная сталь

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э С 22 С 38/50, 38 /58

ГОСУДАРСТ8ЕН ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4685647/02 (22) 27.04,89 (46) 15.02.92, Бюл, М 6 (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов и Бежицкий сталелитейный завод (72) В.Л. Шагалов, Г.И. Сильман, Ф.А. Бекерман, M,А. Нидбайкин, В.Н. Любезный, М.С.

Михалев, В.е. Поляков, В.Н. Яковлев. Х.И, Пейри, Л.Н. Косарев, Ф.C. Раковский, Н,В.

Шерстнев,С.И. Попов и T.È. Иванова (53) 669.14.018.256-194 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1632972, кл. С 22 С 38/50, 26,04,89. (54) ЛИТЕЙНАЯ СТАЛЬ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к составам стали, которая может быть использована для изготовления саржных по конфигурации литых деталей; эксплуатируемых в условиях значительных прочностных нагрузок и интенсивного изна-.

Изобретение относится к металлурга; в частности к составу стали, которая мв бт быть использована для изготовления eiiei-. ных по конфигурации литых деталей, Экс плуатируемых в условиях значительных прочностных нагрузок и интенсивного ивана;. шивания.

Цель изобретения — повышение литейно-технологических свойств, динамической прочности и износостзйкости стали в условиях абразивного и фрикционного износа;

Предлагаемую и известную стали выплавляли на однотипной базовой шихте ин-: дукционной печи в 200 кг с основной футеровкой для обеспечения идентичных .исходных концентраций примесей.. - Ж 1712454 А1 шивания. Цель изобретения — повышение литейно-технологических свойств, динамической прочности и износостойкости в условиях абразивного и фрикционного износа.

Сталь дополнительно содержит азот при следующем соотношенйи компонентов, мас.g: углерод 0,26-0,35; кремний 0,200,70; марганец 1,1 — 1,6; хром 0,10 — 0,50; ванадий 0,02 — 0,09; медь 0,14-0,50; алюминий

0,02-0,08; никель 0,10-0,45; кальций 0,0010,008; титан 0,005-0,017; магний 0,0006—

0,005, азот. 0,006-0,025; железо остальное, при условии, что отношение содержания титана к содержанию азота составляет 0;5-.

2;0. Применение предлагаемой стали позволяет обеспечить гарантированное получение качественных отливок сложной конфигурации, увеличить их трещиноустойчивость, а также повысить эксплуатационную надежность деталей при сравнительно небольшой себестоимости. 3 табл. V

Химический состав сталей приведен в табл. 1. При 1570 С заливали трефовидные пробы по ГОСТ 977-75, которые после разрезки термообрабатывали. по режиму: закалка от 880-9000 С, выдержка 1 ч, CB охлаждение в воде, отпуск при 620 — 640 С, Д выдержка 2 ч, охлаждение в воде. Из лепестков трефовидных проб изготавливали образцы для изучения износостойкости и определения динамической прочности на гладких образцах и с концентратором напряжений. В последнем случае испытания на базе 10 циклов проводили на машине

МУИ-6000 по ГОСТ 9880-65. Гладкие образ. цы! типа и образцы с концентратором (надрезом) IV типа изготовляли с диаметром

1712454 сечения в рабочей части и в надрезе 7,5 мм, Радиус дна надреза (р) принимали 0,5 мм, как наиболее близкий среднестатический размер литейных дефектов.

Одновременно с трефовидными проба. ми для исследования литейных свойств (исследования жидкотекучести) заливали специальные спиральные пробы, в которых металл поступал через специальную чашу, . исключающую влияние ферростатического напора струи, Температуру заливаемого металла выбиралй из учета реальных условий разливки такой стали и длительности в saвисимости от веса и конфигурации заливаемых деталей. При каждой температуре (1530,1550,1570,1590" С) от вариаНта заливали по одной спиралевидной пробе, Склонность стали к горячим трещинам определяли на комплекснОЙ пробе Мехендзи-Самарина по количеству и размеру трещин на радиальном участке. Относительный объем усадочной раковины {V). определяли на отливках в виде усеченного конуса, изготовлявшихся в сухих формах из быстросохнувшей смеси на жидком стекле, в которых после заливки их металлом при 1570" C обьем усадочных раковин (Чрак) определялся заполнением их керосином. Значения V определяли отношением=Š— 100 . ВеяичиV ак 14та ну доперлитной литейной усадки (од.л. ) определяли на специальной пробе с фиксированием после заливки величины усадки образцов из стали опытных вариантов в интервале температур от конца затвердеаания до превращения у - а. Относительнуюизносостойкость (е) изучали на машине МИ1М в условиях трения-скольжения при постоянной нагрузке на фрикционных парах, вы-. . бранных с учетом реальных условий эксплуатации. Опытные образцы(ролики) иэ сравниваемых сталей термообрабатывали йо приведенному режиму, контртела(колодки) изготавливали из закаленной стали 45Х, Нагрузку выбирали из условия идентичности характера износа контактирующей поверхности образцов изношенным поверхностям деталей в эксплуатации: нагрузка 125 кГс,.время испытаний 30 мин; скорость 200 об/мин, Значения e опредеЛРэ ляли по формуле е =-* — (Л Ра — износ е Ро эталона известной стали, hP< — износ опытного образца предлагаемой стали). Одновременно с основными испытаниями на фрикционный износ на машине Х4-Б изучали износостойкость в условиях абразивного износа, которую определяли по приведенной формуле. Металлографические исследо5 вания проводили на оптическом микроскопе "Неофот".

Характеристики литейно-технологических и эксплуатационных свойств предлагаемой и известной сталей приведен в табл. 2

10 и3.

Применение предлагаемой стали взамен известной обеспечивает гарантированное получение качественных отливок сложной конфигурации и позволяет увели15 чить их трещиноустойчивость. Благодаря повышенным прочностным свойствам и износостойкости предлагаемой стали изготовленные из нее литые детали обладает высокой эксплуатационной надежностью

20 при сравнительно небольаай себестоимости. Изготовление таких ответственных отливок грузовых вагонов, например корпус поглощающего аппарата автосцепного устройства, клин фрикционнего гасителя коле25 баний, пятник из предлагаемой стали, позволяет увеличить их срок службы и гарантированно эксплуатировать грузовые вагоны повышенной грузоподъемности.

Формула изобретения.

30 Литейная сталь; содержащая углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, медь, никель, титан, алюминий, кальций, магний, железо, о т л и ч à ю щ а я с я тем, что, с целью повышения литейно-технологиче35 ских свойств, динамической прочности и относительной износостойкости в условиях абразивного. и фрикционного износа, она дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас. О :

40 Углерод 0,26-0,35

Кремний 0,20-0;7О

Марганец . 1,1-1 6

Хром 0,10-0,50

Ванадий 0,02-0.09

45 Медь . 0,14-0,50

Алюминий 0,02-6,08

Никель . 0,10-0,45

Кальций 0,001,008

Титан 0.005-0,01?

50 Магний 0.0006-6,005

Дзот . 0.00S-О,025

Железо Остальное при условии, что отношение содержания итана к содержанию азота.составляет 0,555 2,0.

1712454

Таблица1

Химическйй состав сталей

»»»»

Плавка, И

Содержание. компонентов. стали, масЛ

- )" L " f0,30 . . 1,3 6,43 0,24

0,06

«»«»««««««»«««» ° »««««»»»

Продолжение табл, 1

««« Ф.» Ю

««

Б j )1

«»«««

Плавка т

М

Ti/Й

Предлагаемая

0,10 0,001 О,ОО5 6,0006 0,025

0,20 0,005 . 0,612, 0,002 0,023

0,45 0,068 0,6)7: 0,005 0,023

0,23 . 0;005 О, 01 7 :,8,003 О, 022, 0,22 0,066 0,6Ц, 0,002 0,024

0,21 О,М6 . О,965 0,0025 0,025

Оз19 0,005 О;912 :0.,602 0,024

Известная

0,20 .0,005 О!96 .: 0 083 0,024

Остальное

То же

«I I»

«I 1»

° ll

0,024

7,5

««««««» »«»«» ««««»»«»»»»»

Таблица г

Литейно-текиаФвтические свойства стаяаФ

1клонность к Горя чин трещинаи

««««» «

« ° I

Длина спирали, ии, ttðè. теипвратурах залтвки, С

«« «« 1536 .155

Относительный объем

Доперлитнал усадусадочной раковины нри температуре заливки 1570 б,г I!

1590

Количест- Размер во тре- трецим, щин, шт. ии

566 . 575

632 659

656 675

622 638

6г! - 634

6!5 632

587 668

2,!5

2,ã0

2,25 г,г!

2,22

2,26

2,28

1,55

1,47

1,37

1,50

1,50

1,53

1,54

2,0

6.9

0,8

1.3

1,2

1.7

2,1!

3

5

542 565

1,60

2,30

2,7

1

3 . 4

0,26

0,30.

О 35

О 30

0131

0,32

0,30

1,-1

1тЗ

1,6

1,4

1,30

1 25

1 т27

6, ЙО - 0,10

Ц45; О 25

0,7::: 0,50

0,47- о,22

6,,50 -0,27

В; б- . 0,29

О-,:47 0,25. Вреапйраенал

666 . - 638

702: 740 716:. 738

669 .: . 704 1 Й8: - 698 1

649: . 692 2

62/; 654 2 . фиайаайал

И5: 630 3

0,02

0,06

0,09

0,06

0,05

0,.05

0,06

Предлагаемая о,14 o,02о

0,27 0,055 ,0,50 0,080

0,29 0,045

0,32 0,050 о, 30 а o50

030 0055

Известная

0,25 0,06

О, 025

0,925

0,024

0,024 о, 024

О,024

0,025

О, 006

0,013

0,025

0,0085

0,006

О, 010

О, 025

0,83

0,92

О;68

2,0

2,0

О 5

0 5

1712454

Таблица3

Характеристики динамической прочности и износостойкости сталей

Составитель Е. Рыклина

Редактор М,Келемеш Текред М.Моргентал Корректор Э,Лончакова 1

Заказ 512 - Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ QCCP

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/S

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101