Сплав для износостойкой наплавки

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к электрошлаковой отливке или наплавке деталей. Сущность изобретения: для повышения прочности, износостойкости и хладостойкости сплав для износостойкой наплавки, содержащий углерод, хром, марганец, кремний, никель, азот дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас%: углерод 3,2-4,5; хром 22-28; марганец 1,5-2,0; кремний 1,0-1,5; азот 0,05-0,01; ванадий 1,5-2,0; никель 0,2-0,6; железо остальное. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 38/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

3,2-4,4

22,0 — 28,0

1,5 — 2,0

1,0 — 1,5

1,5 — 2,0

0,05 — 0,1 (21) 4921147/02 (22) 25,03,91 (46) 30,04,93. Бюл. N. 16 (71) Донецкий политехнический институт и

Донецкое производственное объединение по горному машиностроению "Донецкгормаш" (72) В.П.Пономаренко, B.Ï.Ñòîéêî, И.Г.Моргачев, Е,В.Прозоров и В.Н,Попов (73) Донецкий горно-машиностроительный институт (56) Авторское свидетельство СССР

N . 378492, кл, С 22 С 37/06, 1971.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1447916, кл. С 22 С 37/08, 1987, Изобретение относится к металлургии, в частности к электрошлаковой отливке или наплавке деталей, и заключается в разработке сплава, обеспечивающего высокие служебные свойства деталей, например зубьев ковшей экскаваторов, в условиях ударно-абразивного изнашивания при положительных и отрицательных температурах, Цель изобретения — повышение хладостойкости сплава.

Поставленная цель достигается тем. что в чугун, содержащий углерод, хром, марганец, кремний, никель и азот дополнительно введен ванадий при следующем соотношении компонентов, %:

Углерод

Хром

Марганец

Кремний

Ванадий

Азот

„, ЯХ„„1813115 АЗ (54) СПЛАВ ДЛЯ ИЗНОСОСТОЙКОИ НАПЛАВКИ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к электрошлаковой отливке или наплавке деталей. Сущность изобретения: для повышения прочности, иэносостойкости и хладостойкости сплав для износостойкой наплавки, содержащий углерод, хром, марганец, кремний, никель, азот дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас, ; углерод

3,2 — 4,5, хром 22 — 28; марганец 1,5 — 2,0; кремний 1,0 — 1,5; азот 0,05 — 0,01; ванадий 1,5-2,0; никель 0,2-0,6; железо остальное. 2 табл.

Никель 0,2-0,6

Железо Остальное

Детали, работающие в северных районах, имеют низкий срок службы, что объясняется охрупчиванием металла при отрицательных температурах, т.е. их недо- Я статочной хладостойкостью. Охрупчивание а желеэоуглеродистых сплавов при пониже- (Ъ нии температуры связано с фазовыми пре- д, вращениями, при которых первичный и эвтектический аустенит превращается в мартенсит, Следовательно, для обеспечения высоких сВОЙств сплаВОВ при Отрицательных температурах или хладостойкости необходимо, чтобы аустенитная структура (, ) составляющая этих сплавов обладала повышенной устойчивостью против распада с образованием мартенсита. Зто может быть достигнуто эа счет рационального легирования сплава.

Марганец является довольно сильным аустенитообраэующим элементом. При со1813115 держании менее 1,5% Мп не наблюдается заметного изменения структуры и свойств сплавов. Фактически это то количество Мп, которое вводится с помощью шихтовых материалов. В количестве от 1,5 до 2% марганец стабилизирует у -фазу, повышая хладостойкость сплава. При концентрации свыше 2% Мп происходит ухудшение свойств сплавов как при положительных, так и при отрицательных температурах, что связано с формированием грубой крупнокристаллической структуры под влиянием марганца, 10

Более сильным аустенитообразующим элементом является Ni.

Содержание менее 0,2% Ni малоэффективно, а более 0,6% Nl приводит к заметному удорожанию сплава, Концентрация Nt, равная 0,2 — 0,6 в сочетании с 1,5 — 2,0% Мп, является наиболее рациональной, повышающей устойчивость у -фазы. Отсутствие мартенсита в основе сплава благоприятно: влияет на его прочность, Аустенит, легированный Ni, надежно закрепляет карбидную фазу, предохраняя ее от выкрашивания, что приводит к повышению износостойкости сплава. Отсутствие превращения аустенита в мартенсит при охлаждении сплава ниже 0 С способствует сохранению высокой прочности и износостойкости при отрицательных температурах.

Азот, входящий в состав предложенного сплава, не только образует нитриды и карбонитриды, но и повышает устойчивость 35 аустенита против распада, т.е, так же, как и

Мп и Ni, способствует сохранению высоких свойств сплавов при снижении температуры ниже 0 С. При содержании менее 0,05% азот почти полностью расходуется на абра- 40 зование упрочняющих фаз. В интервале концентрации 0,05-0,1% азот распределяется между карбонитридами и твердым раствором, повышая устойчивость последнего.

При содержании более 0,1% N образуется 45 большое количество кэрбонитридов, выкрашиваясь в процессе изнашивания, не способствуют повышению износостойкости и прочности сплава при положительных и отрицательных температурах.

Ванадий является сильным карбидо- и нитридообразующим элементом. Образуя . совместйо с углеродом и с азотом упрочняющие фазы, ванадий повышает износостойкость сплавов. Карбиды и карбонитриды, 55 выделяясь из жидкого раствора и являясь центрами кристаллизации, способствуют измельчению структуры, что в свою очередь гголажительно сказывается на прочность сплава, Количество упрочняющих фаз зависит от содержания V; Содержание менее

1,5% V малоэффективно из-за недостаточного количества упрочняющих фаз, Введение свыше 2% Ч нецелесообразно из-за образования большого количества химических соединений ванадия, которые могут привести к повышению твердости и охрупчиванию сплава, а также к значительному повышению его стоимости.

В отличие от титана, ванадий не только образует упрочняющие фазы, но и легирует основу сплава, повышая ее устойчивость против распада при отрицательных температурах, т.е. повышая хладостойкость сплава, При введении более 2 % ванадия образующееся большое количество химических соединений ванадия обедняет эвтектический аустенит, снижает его устойчивость при понижении температуры ниже 0 С, При содержании менее 1,5% ванадия образующееся количество упрочняющих фаз является недостаточным .для обеспечения

x0poUjem сопротивления абразивному воздействию.

Углерод и хром являются основными элементами, формирующими структуру сплава. От содержания этих элементов зависит количество и тип выделяемых карбидов. При содержании 3,2 — 4.5% С и 22 — 28%

Cr образуются в основном тригональные карбиды МтСз и в небольшом количестве карбиды МзС. При содержании менее 3,2%

С4 менее 22% Cr увеличивается количество карбидов цементитного типа, что приводит к снижению сопротивления абразивному воздействию. При содержании более 4,5 %

С и 28% Cr образуется большое количество тригональйых карбидов хрома. Это сопровождается обеднением основы сплава углеродом и хромом и снижением ееустойчивости, особенно при отрицательных температурах, т.е. для такого сплава характерна низкая хладостойкость и низкая прочность.

Пример. Сплавы предложенного и известного состава выплавляли в индукционной печи с емкостью тигля 50 xr. При этом получали пластинчатые электроды размером 15х90х400 мм. Пластинчатые электроды подвергали электрошлаковому переплаву в медном водоохлэждаемом кристаллизаторе размером 60х40х100 мм., Из слитков вырезали образцы для определения износостойкости и прочности при изгибе при положительных и при отрицательных температурах.

1813115

Формула изобретения

Таблица 1

Химический состав исследуемых сплавов после электрошлакового переплава

Таблица2

Механические свойства сплавов после злектрошлакового переплава

В табл.1 приведен химический состав исследуемых сплавов. в табл,2 — механические свойства.

Иэ табл,2 видно, что сплав предложенного состава имеет более высокую износостойкость во всем интервале концентраций элементов, что обьясняется наличием в его структуре мелкодисперсных карбонитридов ванадия, прочно закрепляемых в аустенитной матрице, не претерпевающей фазовых превращений при охлаждении сплава, Мелкодисперсная структура наряду со стабильной аустенитной структурой, позволяет повысить и прочность предложенного сплава как при положительных, так и при отрицательных температурах или его хладоСТОЙКОСТЬ.

Сплав для износостойкой наплавки, содержащий углерод, хром, марганец. крем5 ний, никель, азот и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения хладостойкости, он дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас. $:

10 Углерод 3,2-4,5

Хром 22-28

Марганец 1,5 — 2,0

Кремний 1,0 — 1,5

Никель 0,2-0,6

15 Азот 0,05-0,10

Ванадий 1,5 — 2,0

Железо Остальное.

Табл.2 (продолвение)

Составитель В,Пономаренко

Редактор З,Ходакова Техред M,Ìoðãåíòàë . Корректор С.Юско

Заказ 1591 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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