Среднеуглеродистая, высоколегированная, износостойкая, хладостойкая, прочная сталь

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к металлургии износостойкой, хладостойкой стали для изготовления ножей, зубьев, коронок горнодобывающей техники и рыхлителей бульдозеров, работающих в гидро-, абразивноизнашиваемых условиях. Техническим результатом изобретения является существенное повышение износостойкости и хладостойкости стали. Предлагаемая среднеуглеродистая, высоколегированная, износостойкая, хладостойкая, прочная сталь содержит следующий состав компонентов, мас.%: углерод 0,32; кремний 0,7; марганец 4,0; никель 2,0; медь 3,0; хром 5,0; молибден 0,03; рений 1,0; азот 0,02; ванадий 3,0; барий 0,04; бор 0,04; ниобий 2,0; титан 1,0; алюминий 1,0; кобальт 5,0; железо - остальное.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к металлургии износостойкой, хладостойкой стали для изготовления ножей, зубьев, коронок горнодобывающей техники и рыхлителей бульдозеров, работающих в гидро-, абразивноизнашиваемых условиях.

Известна сталь [А. С. СССР N 1654371, C 22 C 38/54, 1991], содержащая, мас.%: Углерод - 0,22 - 0,32 Марганец - 0,9 - 1,5 Кремний - 0,7 - 1,5 Хром - 0,8 - 1,3 Никель - 0,4 - 1,2 Молибден - 0,1 - 0,3 Медь - 0,3 - 0,5 Ванадий - 0,3 - 0,12 Азот - 0,01 - 0,02
Барий - 0,001 - 0,02
Бор - 0,001 - 0,003
Ниобий - 0,01 - 0,5
Цирконий - 0,005 - 0,01
Титан - 0,005 - 0,01
Железо - Остальное
Недостатком этой стали является низкая износостойкость при естественно низких климатических температурах в интенсивных гидро-, абразивноизнашиваемых условиях эксплуатации.

Наиболее близкой к предлагаемой стали по технической сущности является хладостойкая сталь [Патент RU N 2044797, 1995], содержащая, мас.%:
Углерод - 0,3 - 0,4
Марганец - 9,0 - 11,0
Кремний - 0,2 - 0,4
Хром - 3,0 - 4,0
Никель - 0,5 - 1,0
Медь - 0,3 - 0,5
Кальций - 0,04 - 0,06
Цирконий - 0,1 - 0,2
Титан - 0,1 - 0,2
Вольфрам - 0,5 - 0,8
Железо - Остальное
Недостатком известной стали является недостаточная ударная вязкость.

Задачей предлагаемого изобретения является существенное повышение износостойкости и хладостойкости стали, что позволит повысить эксплуатационные характеристики деталей горнодобывающей техники, работающих в гидро-, абразивноизнашиваемых условиях.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известную сталь, содержащую углерод, кремний, марганец, никель, медь, хром, титан, и железо, согласно изобретению дополнительно вводят молибден, рений, азот, ванадий, барий, бор, ниобий, алюминий и кобальт.

Предлагаемая среднеуглеродистая, высоколегированная, износостойкая, хладостойкая, прочная сталь содержит следующий состав компонентов, мас.%:
Углерод - 0,32
Кремний - 0,7
Марганец - 4,0
Никель - 2,0
Медь - 3,0
Хром - 5,0
Молибден - 0,03
Рений - 1,0
Азот - 0,02
Ванадий - 3,0
Барий - 0,04
Бор - 0,04
Ниобий - 2,0
Титан - 1,0
Алюминий - 1,0
Кобальт - 5,0
Железо - Остальное
Заявляемое техническое решение - предлагаемая сталь содержит легирующие элементы, обладающие меньшей степенью локализации валентных электронов: никель, медь и титан с большими, чем в прототипе мас.%, а также дополнительно - ванадий и алюминий, что способствует повышению ударной вязкости. Повышение износостойкости стали достигается в результате легирования элементами, обладающими большой степенью локализации валентных электронов: рением, хромом, кобальтом и ниобием. Кроме того, ванадий и азот образуют мелкодисперсные карбонитриды, которые являются препятствиями не только для распространения трещины при отрицательных температурах, но и зарождения трещины, что положительно сказывается на ударной вязкости стали. Введение бора в качестве раскислителя ведет к глобуляризации неметаллических включений, в результате чего повышается ударная вязкость стали.

В одну тонну литья в ковше добавляется 800 г модифицирующей смеси.

Формула изобретения

Среднеуглеродистая, высоколегированная, износостойкая, хладостойкая, прочная сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, никель, медь, хром, титан и железо, отличающаяся тем, что дополнительно содержит молибден, рений, азот, ванадий, барий, бор, ниобий, алюминий и кобальт при следующем соотношении компонентов в мас.%:
Углерод - 0,32
Кремний - 0,7
Марганец - 4,0
Никель - 2,0
Медь - 3,0
Хром - 5,0
Молибден - 0,03
Рений - 1,0
Азот - 0,02
Ванадий - 3,0
Барий - 0,04
Бор - 0,04
Ниобий - 2,0
Титан - 1,0
Алюминий - 1,0
Кобальт - 5,0
Железо - Остальное