Сталь износостойкая ссил-600

Изобретение относится к литым сталям и может быть использовано для изготовления зубьев ковшей и колес экскаваторов, работающих в разных климатических зонах. Сталь содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,38-0,45, кремний 0,40-0,50, марганец 0,80-1,20, хром 2,0-2,50, молибден 0,20-0,30, никель 1,30-1,60, медь не более 0,30, ванадий 0,10-0,15, кальций 0,005-0,01, церий 0,005-0,01, алюминий 0,03-0,06, железо остальное. Выбор элементов для легирования стали определяется требуемыми свойствами и стоимостью. Сталь обладает повышенной износостойкостью при работе экскаваторов в различных горных породах. 2 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, более конкретно к литым сталям, применяемым в экскаваторостроении для изготовления зубьев ковшей и колес экскаваторов, работающих в разных климатических зонах.

Известна сталь (см. каталог "Stahlschlüssel" 45NiCr6 1986 г., стр.193, №1.2710 изд. МВНД-7142), след. состава, мас.%:

Углерод	0,40-0,50
Кремний	0,15-0,35
Марганец	0,50-0,80
Сера	не более 0,35
Фосфор	не более 0,35
Хром	1,20-1,50
Никель	1,50-1,80
Железо	остальное

Самой близкой по составу, принятой в качестве прототипа является сталь марки 40Х2Н2МА (ГОСТ 4543-71), применяемая в промышленности, следующего состава, мас.%:

Углерод	0,35-0,42
Кремний	0,17-0,37
Марганец	0,30-0,60
Сера	не более 0,025
Фосфор	не более 0,025
Хром	1,25-1,65
Молибден	0,20-0,30
Никель	1,35-1,75
Медь	не более 0,30
Железо	остальное

Данная сталь не обеспечивает износостойкости в высокоабразивных горных породах.

Задачей изобретения является обеспечение повышенной износостойкости в различных горных породах.

Решение данной задачи достигается тем, что в сталь, содержащую С, Si, Mn, Cr, Mo, Ni, Cu, вводят дополнительно V, Са, Се, Al при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод	0,38-0,45
Кремний	0,40-0,50
Марганец	0,80-1,20
Хром	2,0-2,50
Молибден	0,20-0,30
Никель	1,30-1,60
Медь	не более 0,30
Ванадий	0,10-0,15
Кальций	0,005-0,01
Церий	0,005-0,01
Алюминий	0,03-0,06
Железо	остальное

Выбор элементов для легирования выбранной марки стали определялся требуемыми свойствами и стоимостью.

Углерод в стали в количестве С=0,38-0,45% выбран с целью обеспечения высокой износостойкости, высокой пластичности, снижения хрупкости.

Марганец в стали в количестве Mn=0,80-1,20% выбран из условия обеспечения полной раскисленности стали, повышения прокаливаемости и снижения температуры порога хладноломкости.

Никель в стали в количестве Ni=1,30-1,60% обеспечивает повышение пластичности, вязкости, хладостойкости и коррозионной стойкости.

Кремний в стали в количестве Si=0,40-0,50% является активным раскислителем стали и понижает чувствительность к перегреву.

Алюминий в стали в количестве Al=0,03-0,06% обеспечивает полную раскисленность стали и способствует получению мелкозернистой структуры.

Медь в количестве не более 0,30% выбрана для повышения коррозионной стойкости во влажной атмосфере.

Пример.

Известные и предлагаемые составы сталей выплавлялись в индукционных печах ИСТ-16 и разливались в изложницы по 50 кг. Термическая обработка состояла из закалки на 30-50°С выше АС₃ и отпуска при температуре 180°С. Режим термической обработки и температура отпуска стали должны быть подобраны в зависимости от крепости породы и конкретной температуры окружающей среды.

В табл.1 приведены химические составы предлагаемой и известной сталей.

Таблица 1
Марка стали	Химический состав, вес.%
	С	Mn	Ni	Si	Мо	Се	Al	Cr	V	Са	Cu	S	Р
Известная	0,36	0,40	1,40	0,30	0,30	-	-	1,58	-	-	0,24	0,015	0,016
Предлагаемая 1	0,36	0,74	1,02	0,34	0,19	0,002	0,28	1,74	0,07	0,004	0,11	0,015	0,018
Предлагаемая 2	0,38	0,81	1,32	0,40	0,23	0,006	0,035	2,11	0,11	0,007	0,13	0,014	0,017
Предлагаемая 3	0,42	0,87	1,45	0,47	0,23	0,006	0,040	2,34	0,12	0,007	0,12	0,016	0,018
Предлагаемая 4	0,45	1,18	1,55	0,49	0,28	0,008	0,055	2,44	0,14	0,008	0,09	0,010	0,015
Предлагаемая 5	0,46	1,25	1,90	0,60	0,53	0,015	0,066	3,33	0,15	0,016	0,11	0,016	0,019

Механические свойства рассмотренных марок сталей и испытания на абразивный износ проводили в условиях ОАО "Ижорские заводы" (Россия, г.Санкт-Петербург) и Университет г.Зиген (ФРГ). Износ определяли на цилиндрических образцах трением о породы различной твердости. Испытания проводили при начальных температурах +20°С и -80°С.

Результаты испытаний после закалки и отпуска при температуре 200°С приведены в табл.2.

Таблица 2
№ плавки	σв, МПа	НВ	Износостойкость по кварцу, м/г
Температура испытаний	+20°С	-40°С	+20°С	+20°С	-80°С
Известная 0	1650	1662	550	104	98
Предлагаемая 1	1770	1780	590	110	105
Предлагаемая 2	1780	1794	596	114	107
Предлагаемая 3	1802	1817	600	118	112
Предлагаемая 4	1797	1810	600	129	120
Предлагаемая 5	1785	1794	595	126	115

Представленные данные показывают, что введение в состав стали новых компонентов совместно с компонентами известного состава позволяет повысить износостойкость материала.

Сталь износостойкая, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, молибден, никель, медь и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ванадий, кальций, церий, алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод	0,38 - 0,45
Кремний	0,40 - 0,50
Марганец	0,80 - 1,20
Хром	2,0 - 2,50
Молибден	0,20 - 0,30
Никель	1,30 - 1,60
Медь	не более 0,30
Ванадий	0,10 - 0,15
Кальций	0,005 - 0,01
Церий	0,005 - 0,01
Алюминий	0,03 - 0,06
Железо	остальное