Сплав

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам для изготовления износостойких деталей. Сущность изобретения: предлагаемый сплав содержит, мае. %: углерод 1,38-1,9; кремний 0,32-0,9; марганец 1,85-3,2; хром 3,8-5,5; ванадий 3,8-6,4; алюминий 0,02-0,06; железо - остальное. В литом состоянии твердость сплава составляет НРСэ 58-61, относительная износостойкость при трении по корунду со скоростью 5 м/мин при нагрузке 7 МПа в сравнении со сталью 45 (НВ 200) равна 3,4- 4,4, ударная вязкость составляет 12-35 Дж/см . 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 22 С 38/24, 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4862290/02 (22) 23.08,90 (46) 23.09.92; Бюп. N 35 (71) Брянский технологический институт и

Воронежский завод "Тяжэксмаш" Производственного объединения Ilo выпуску тяжелых экскаваторов им, Коминтерна (72) Г.И.Сильман, Н.И.Жалдак, Ю.В.Жаворонков, Ю.А.Дидык и Я5.Серпик (56) Авторское свидетельство СССР

N 1289904, кп. С 22 С 37/06, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1330202, кл. С 22 С 38/24, 1985, Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам для изготовления износостойких деталей.

Известен самозакаливающийся белый чугун, имеющий в питом состоянии высокую твердость и износостойкость (1), Чугун содержит, мас. :

Углерод 2,8-3,4

Кремний 2,2 — 3,1

Марганец 2,4-3,5

Хром 5,2 — 8,1

Титан 0,02 — 0,30

Кальций 0,002 — 0,020

Железо Остальное

Твердость в питом состоянии составляет HRC 58 — 61 при коэффициенте относительной износостойкости 2,80-3,46 (эталон — сталь 45 с твердостью НВ 200). Недостатком этого чугуна является низкая ударная вязкость (КС до 3 Дж/см ), что не позволяет его использовать для изготовле„)59„„1763507 Al (54) ИЗНОСОСТОЙКИЙ СПЛАВ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам для изготовления износостойких деталей. Сущность изобретения: предлагаемый сплав содержит, мас. 7: углерод 1,38 — 1,9; кремний 0,32 — 0,9; марганец 1,85 — 3 2; хром 3,8 — 5,5; ванадий 3,8 — 6,4; алюминий 0,02-0,06; железо — остальное. В питом состоянии твердость сплава составляет HRC> 58 — 61, относительная износостойкость при трении по корунду со скоростью 5 м/мин при нагрузке 7 МПа в сравнении со сталью 45 (НВ 200) равна 3,44,4, ударная вязкость составляет 12-35

Дж/см . 1 табл. ния деталей, работающих в условиях динамического нагружения.

Наиболее близким к предлагаемому является сплав (2), содержащий, мас. />, Углерод 1,25 — 2,20

Молибден 0.10 — 3,50

Хром 5,6-8,0

Ванадий 4,3 — 7,6

Кремний 1,4 — 2,6

Марганец 0,3 — 1,8

Алюминий 0,1 — 0,5

РЗЭ 0,02-0,15

Железо Остальное

Этот сплав после закалки и отпуска имеет высокую твердость, износостойкость и достаточную ударную вязкость (при некоторых сочетаниях элементов ударная вязкость достигает 25 Дж/см2). Однако в питом состоянии твердость и износостойкость существенно ниже, Так, например, в заготовках диаметром 20 мм, отлитых в сухую земляную форму, твердость составляет HRC 53—

1763507

56. Недостатком сплава является также высокая стоимость из-за наличия в сплаве дорогого и дефицитного молибдена.

Цель изобретения — повышение в литом состоянии твердости, износостойкости и 5 ударной вязкости.

Указанная цель достигается тем, что сплав, содержащий углерод, хром, ванадий, марганец, кремний, алюминий и железо, содержит их в следующем соотношении, 10 мас о

Углерод 1,38-1,90

Кремний 0,32 — 0,90

Марганец 1,85 — 3,20

Хром 3,80 — 5,50 15

Ванадий 3,80 — 6,40

Алюминий 0,02 — 0,06

Железо Остальное

Состав сплава выбран, исходя из следующих соображений. 20

Содержание хрома ограничено интервалом 3,8 — 5,5//, При выходе содержания хрома за нижний предел становится недостаточным легирование аустенита и мартенсита и уменьшается общее количество 25 карбидов в сплаве, что проявляется в снижении его прокаливаемости, твердости и износостойкости. При содержании хрома более 5,5/ увеличивается количество тройной эвтевтики, что приводит к снижению 30 ударной вязкости сплава.

Содержание ванадия рекомендуется в интервале 3,8 — 6,4 (в зависимости от содержания углерода и других элементов).

При содержании ванадия менее 3,8 / в 35 структуре сплава в заметном количестве поя вля ются карбиды МтСз, что приводит к снижению прочности и ударной вязкости сплава, Содержание ванадия более 6,4/ нецелесообразно по двум причинам: во- 40 первых, образуя большое количество карбидов VC, он обезуглероживает твердый раствор и ухудшает закаливаемость сплава; во-вторых, высокое содержание ванадия приводит к удорожанию сплава. 45

Содержание марганца в сплаве должно быть не ниже 1,85/ для обеспечения прокаливаемости тонкостенных отливок при их охлаждении в литейной форме. Чем больше толщина стенки отливок, тем больше долж- 50 но быть марганца в составе сплава. Для отливок с толщиной стенки 30 — 40 мм содержание марганца в сплаве должно быть повышено до 3,2/. Более высокое содержание марганца в сплаве нецелесообразно из-за 55 существенного увеличения в структуре количества остаточного аустенита и снижения твердости сплава.

Кремний в количестве 0,90 /, увеличивает склонность сплава к карбидному старению, что проявляется в повышении его твердости и износостойкости. При более высоком содержании кремния (особенно в сочетании с содержаниями хрома и ванадия на верхнем уровне) ухудшается закаливаемость сплава из-за сохранения в его структуре д -феррита. При содержании 0,32 кремний является технической примесью и меньшее его содержание практически не может быть обеспечено в условиях ооычного литейного производства.

Предлагаемый интервал содержания углерода (1,38 — 1,90 ) обеспечивает формирование в структуре сплава колоний двойной эвтектики A+VC (где А — аустенит) с заметным эффектом композиционного упрочнения. При содержании углерода менее 1,38 / участки двойной эвтектики являются эпизодическими и практически не влияют на общий уровень твердости и износостойкости сплава. Содержание углерода более 1,9/ нецелесообразно, так как требует слишком высокого содержания ванадия, приводит к увеличению общего количества карбидов и снижению ударной вязкости сплава.

Алюминий вводится на заключительном этапе плавки в небольшом количестве(обеспечивая остаточное содержание 0,02—

0,06 ) с целью частичного раскисления ванадийсодержащего шлака и уменьшения угара ванадия.

B качестве примесей в сплаве могут присутствовать сера (до 0,05 <) и фосфор (до 0,08 g).

Плавки проводили в индукционной тигельной печи ИСТ-0.06. Жидкий металл разливки в сухие песчано-глинистые формы.

Отливали заготовки в виде брусков сечением 15х15 и 30х30 мм. Из брусков изготавливали образцы для испытаний на ударный изгиб, твердость и износостойкость. Испытания на износ проводили трением по абразивной ленте (из корундовой шкурки) при скорости движения последней 5 м/мин и удельной нагрузке 7 МПа. Износ определяли по потере массы в процессе трения. Относительную износостойкость оценивали коэффициентом э

Киз =

UM где U и UM — значения износа эталона (сталь

45 с HB 200) и испытуемого материала соответственно.

По сравнению с прототипом (2) в предлагаемом сплаве уменьшены содержания хрома, кремния и алюминия, исключен мо1763507 повышения в литом состоянии твердости, износостойкости и ударной вязкости, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас, :

5 Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Ванадий

10 Алюминий

Железо либден, но увеличено содержание марганца.

Сравнение свойств сплавов (см. таблицу) показывает, что сплавы предлагаемого состава обладают в литом состоянии сочетанием наиболее высоких значений твердости, износостойкости и ударной вязкости.

Формула изобретения

Сплав, содержащий углерод, кремний, марганец, хрома, ванадий, алюминий и железо, отличающийся тем, что, с целью

Содереание элементов, иас.2 !" Г 1"

Сплав

Твердость HRC в питон состоянии в заУдарная вяэ" кость > дм/смв

Коэффициент относительной иэносостойкости к„ готовках сечением,ми

15xl5 15xl5

12-15

Прототип

1 ° 46 621 510 058 1 83 032

0,64 11о1

0,15 РЗЭ

52-54 8-10

2,8-3,1

57-59

Составитель Г.Сильман

Техред М.Моргентал Корректор А.Долинич

Редактор

Заказ 3431 Тираж 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

1,90

1,78

1,56

1,48

1,З8

2,12

1,64

1,26

4,33

5,50

4,12

3,80

4,35

6,53

7,18

3,44

6,40 2,55

5,76 3,20

5,03 2,86

4,71 1,85

3,80 2,97

6,58 1,95

7,53 1,80

2,96 3,42

0,49 0,06

0,32 0,03

0,90 0 ° 02

0,64 0 ° 03

0,58 0,04

0,62 0,08

1,17 0,04

0 38 0,01

59-61

58-60

58-60

60-62

58-60

60-62

54-56

55-57

59-61

59-61

58-60

58-60

58-60

58-60

52-54

57-58

25-32

18-22

20-24

28-35

8-10 .8-10

26-32

3,7-4,4

3,5-З,8

3,4-3 ° 7

3 ° 5-4,0

3,4-3.6

3,8-4,3

2,4-2,8

2 ° 4-3 ° 0