Износостойкая литая сталь

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в машиностроении при производстве литой износостойкой стали. Легирование и модифицирование высокомарганцевой стали медью, ванадием, природными карбонатами, содержащими кальций, барий, стронций, а также алюминием позволяет получать стали с высокими показателями механических свойств и износостойкостью. Использование предлагаемой стали позволит сократить расход металла и повысить производительность машин. Сталь содержит компоненты, мас.%: углерод 0,9-1,4, марганец 9,0-14,5, кремний 0,30-0,65, титан 0,10-0,20, фосфор 0,020-0,120, сера 0,005-0,05, цирконий 0,03-0,55, медь 0,8-1,2, ванадий 0,20-0,30, кальций 0,005-0,015, барий 0,001-0,005, стронций 0,05-0,20, алюминий 0,01-0,14, железо - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к литой высокомарганцевой стали.

Известна литая износостойкая сталь [1] содержащая, мас.

Углерод 1,5-2,5 Хром 6,0-10,0 Марганец 0,5-3,0 Кремний 0,7-3,0 Ванадий 3,0-8,0 Молибден 0,5-1,5 Кальций 0,03-0,1 Азот 0,05-0,1 Бор 0,05-0,1 Цирконий 0,05-0,5
Ниобий 0,05-0,5
Железо Остальное
Недостатками этой стали являются наличие в структуре мартенсита с карбидами и карбонитридами, ограничивающие использование отливок при низких температурах, высокая стоимость стали в связи с использованием дефицитных легирующих элементов и дополнительной операции отпуска.

Наиболее близкой к предлагаемой стали по технической сущности является сталь [2] содержащая, мас.

Углерод 1,0-1,4
Кремний 0,5-1,0
Марганец 11,0-14,0
Титан 0,2-0,8
Цирконий 0,1-0,4
Азот 0,04-0,3
Железо Остальное
Входящие в состав этой стали карбидообразующие элементы титан и цирконий в сочетании с азотом образуют в структуре стали устойчивые карбиды и карбидонитриды, снижающие пластические и вязкие свойства, а также износостойкость рабочих поверхностей, подвергнутых упрочнению наплавкой.

Цель изобретения повышение механических свойств высокомарганцевой стали, в том числе пластических свойств, хладостойкости, усталостной прочности и износостойкости в литом и упрочненном состоянии.

Цель достигается тем, что сталь содержащая углерод, марганец, кремний, титан, фосфор, серу, цирконий, железо, дополнительно содержит ванадий, медь, кальций, барий, алюминий, стронций при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,9-1,4
Марганец 9,9-14,5
Кремний 0,30-0,65
Титан 0,10-0,20
Фосфор 0,20-0,12
Сера 0,005-0,05
Цирконий 0,03-0,55
Медь 0,8-1,2
Ванадий 0,20-0,30
Алюминий 0,01-0,14
Кальций 0,005-0,015
Барий 0,001-0,005
Стронций 0,05-0,20
Железо Остальное
Предложенная износостойкая сталь имеет в законченном состоянии аустенитную структуру с мелкодисперсными карбидами, расположенными по зерну.

Химический состав выплавленных сталей приведен в таблице 1.

Механические свойства сталей в закаленном состоянии, ударная вязкость при положительной и отрицательных температурах, относительная износостойкость приведены в таблице 2.

Из приведенных результатов таблицы 2 видно, что легированные и модифицированные стали в закаленном состоянии превосходят известную сталь по механическим свойствам, по ударной вязкости, т.е. хладостойки и износостойки. Прочностные свойства (временное сопротивление разрыв и предел текучести) у предложенной стали в 1,5 раза выше, чем у известной. Ударная вязкость, соответственно, в несколько раз выше. Следовательно, предложенная сталь обладает высокой хладостойкостью и может быть использована во всех климатических районах без ограничения.

Износостойкость этой стали также примерно в полтора раза выше, чем у известной стали.

Использование предлагаемой стали для изготовления литых деталей типа дражных черпаков, коронок и зубьев экскаватора и других горных машин позволит сократить расход дефицитных материалов, уменьшить простои и повысить производительность машин.

Формула изобретения

Износостойкая литая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, титан, фосфор, серу, цирконий, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит медь, ванадий, кальций, барий, стронций, алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,9 1,4
Марганец 9,0 14,5
Кремний 0,3 0,65
Титан 0,1 0,2
Фосфор 0,02 0,12
Сера 0,005 0,05
Цирконий 0,03 0,55
Медь 0,8 1,2
Ванадий 0,2 0,3
Кальций 0,005 0,015
Барий 0,001 0,005
Стронций 0,05 0,2
Алюминий 0,01 0,14
Железо Остальноеб

РИСУНКИ

Рисунок 1