Сталь износостойкая ссил-500

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, масс.%: углерод 0,30-0,35, кремний 0,30-0,50, марганец 0,80-1,20, хром 0,95-1,40, молибден 0,20-0,30, никель 0,80-1,10, 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 ее стоимостью. Задачей изобретения является обеспечение повышенной износостойкости 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» 30CrNiMo8, 1986 г., стр.41, №1.6580 изд. МВНД-7142) следующего состава, мас.%:

Углерод	0,26-0,34
Кремний	не более 0,40
Марганец	0,30-0,60
Сера	не более 0,30
Фосфор	не более 0,35
Хром	1,80-2,20
Молибден	0,30-0,50
Никель	1,80-2,20
Железо	остальное

Самой близкой по составу, принятой в качестве прототипа, является сталь марки 30ХН2МА (ГОСТ 4543-71), применяемая в промышленности, следующего состава, мас.%:

Углерод	0,27-0,34
Кремний	0,17-0,37
Марганец	0,30-0,60
Сера	не более 0,025
Фосфор	не более 0,025
Хром	0,60-0,90
Молибден	0,20-0,30
Никель	1,25-1,65
Медь	не более 0,30
Железо	остальное

Данная сталь не обеспечивает износостойкости в кварцесодержащих 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, Мо, Ni, Cu, вводят дополнительно V, Са, Се, Al при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Углерод	0,30-0,35
Кремний	0,30-0,50
Марганец	0,80-1,20
Хром	0,95-1,40
Молибден	0,20-0,30
Никель	0,80-1,10
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 C=0,30-0,35% 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 хладоломкости.

Никель в стали в количестве Ni=0,80-1,10% обеспечивает повышение пластичности, вязкости, хладостойкости и коррозионной стойкости.

Кремний в стали в количестве Si=0,30-0,50% 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	Mo	Се	Al	Cr	V	Ca	Cu	S	Р
Известная	0,27	0,40	1,40	0,30	0,30	-	-	0,70	-	-	0,15	0,017	0,021
Предлагаемая 1	0,28	0,75	0,70	0,26	0,17	0,003	0,18	0,84	0,05	0,002	0,11	0,014	0,017
Предлагаемая 2	0,30	0,80	0,80	0,31	0,20	0,005	0,03	0,95	0,10	0,005	0,11	0,016	0,019
Предлагаемая 3	0,32	1,0	0,95	0,38	0,25	0,007	0,043	1,20	0,13	0,008	0,15	0,018	0,018
Предлагаемая 4	0,35	1,18	1,10	0,50	0,30	0,01	0,058	1,4	0,15	0,01	0,12	0,016	0,019
Предлагаемая 5	0,36	1,42	1,15	0,54	0,33	0,012	0,063	1,58	0,17	0,013	0,09	0,016	0,018

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	1440	1450	480	121	111
Предлагаемая 1	1485	1496	495	127	120
Предлагаемая 2	1558	1570	519	130	123
Предлагаемая 3	1563	1577	520	134	125
Предлагаемая 4	1560	1575	520	136	125
Предлагаемая 5	1505	1520	500	133	122

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	0,30-0,35
Кремний	0,30-0,50
Марганец	0,80-1,20
Хром	0,95-1,40
Молибден	0,20-0,30
Никель	0,80-1,10
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