Сплав на основе железа
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
>, " (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.1 78 (2! ) 2725552/22-02
<па
С 22 С 38/38 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий
Опубликовано 301080. Бюллетень ¹ 40
Дата опубликования описания 301080 (53) Уд 669,15-194 (088. 8) (72) Авторы изобретения
A. В. Солдатенко, В.A. Руденко, В.Е.Федорченко, А, П. Пичко, Н.П Пурыгин, A.È.Скворцов, В.В.Андреев, B..Ф.Терехов и В,И.Кунегин
Украинский научно-исследовательский и проектноконструкторский институт по обогащению и брикетированию углей Укрнии углеобогащение (7! ) Заявитель (54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления литых деталей, которые находятся в условиях интенсивного гидроабраэивного износа и коррозионного воздействия рабочих сред.
Известна изностостойкая сталь (1). содержащая, вес.Ъ: 10
Углерод 1,25-1,65
Марганец 6,0-9,0
Хро л 5,5-8,5
Ванадий 0,15-0,45
Титан 0,15-0,45
Алюминий 0,10-0,25
Железо Остальное
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и по соста- . ву ингредиентов, достигаемому эффек- ;ф ту является сплав .(2) на основе железа, содержащий, вес.Ъ:
Углерод 0,6-2,8
Кремний 0 5-0,7
Марганец О, 8-3,5 25
fipoM 14 .,0-22,0
Никель 0,8-3,5 Сера До 0,1
Фосфор До 0,1
Железо Остальное 30
К недостаткам этого сплава относится его пониженная текучесть, что отрицательно сказывается при заполнении литейных форм и практически исключает воэможность отливки тонкостенных деталей сложной конфигурации.
Заготовки деталей, отлитые из этого сплава, вследствие повышенной твердости (НЕС 40 и более) могут подвергаться механической обработке только после их отжига, что вызывает увеличение цикла изготовления деталей и дополнительные материальные затраты.
Кроне того, при термообработке заготовки деталей подвержены трещинообразованию, а содержание дефицитного никеля ограничивает использование сплава н металлоемких изделиях из-эа высокой стоимости, Наряду с этим детали, изготовленные иэ указанного сплава, имеют недостаточную прочность изгибу и невысокий срок службы, что особенно ухудшает качественные показатели работы озорудования с технологическими параметрагли, зависящими оТ износа рабочих органов.
775163
1,1-1,4
0 G-0,9
2,0-2,5
Таблица 1
Коэффициент иэносостойкости, Е
Твердость отлив ки без отжига
HRC
Состав сплавов, вес.Ъ
Допускаемое напряжение изгиба,кг/мм, б„макс
Мп Cr Ni
Си
P Ca
Сплавы
Преллагаемь.й
1,4 0,87 2,4 19,0 — 2,5 0,16 0,1 3 32
1,3 0 67 2,2 18,0 — 2,2 0,14 0,07 2,5 30
1,1 0,61 2,01 17,0 - 2,0 0,12 0,05 2,0 26
110
100
Пji("тt) тип
2,0 0,6 2,5 18,0 2,0 — 0,1 — 1
80
Целью изобретения является повышение иэносостойкости, прочности при изгибе и жидкотекучести сплава, Для достижения укаэанной цели сплав на основе железа, содержащий углерод, кремний, марганец, хром и фон зор, дополнительно содержит медь и кальций при слелуюцем соотношении компонентов, нес.Ъ:
Углерод
Кремний
Марганец
Коэффициент относительной износо- 35 сг: икости определяли как отношение н .иннины износа н весовых единицах изнестного сплава, у которого приня та Е = 1 и предлагаемых сплавов;
Износостойкость определялась на стенде гидроабразинного изнашивания, где испытания проводились в среде водноугольной суспензии с содержанием тверд >r.о 400 г/л при скоростях взаимодействия поверхностей испытываемых образцов и твердых частиц угля
10 M/ñ °
1 роме того, износостойкость сравнивалась н промышленных условиях на шламовых насосах в схемах углеобогатительных фабрик и определялась как
50 отношение Всрокон службы испытываемых сплавов к известному сплаву.
Хром 17,0-19,0
Фосфор 0,12-0,16
Медь 2,0-2 5
Кальций 0 05-0, 1
Железо Остальное
Сплавы выплавлялись в индукционных печах. Разливка осушестнлялась в сухие формы ковшом, и сплав раскислен киликокальцием (СК-20).
Состаны сплавов и их свойства представлены в табл. 1.
Как видно иэ таблицы коэффициенты иэносостойкости значительно превы- шают у известного сплава, Величина допускаемого напряжения изгибу предлагаемого сплава выше, чем у известного сплава, величина которого составляет 60 кг/мм
Жидкотекучесть и заполняемость литейных форм проверялась: а) по прутковым и клиновым пробам при температуре заливки 1500 С.
Прутковая проба (Кери) предстанляет собой полость формы с трапецеидальным сечением Вх8х3 мм длиной 140 мм, выполненой в виде спирали. Мерой жидкотекучести является длина спирали (мм), которая была заполнена металлом до его затвердения. Результаты испытаний приведены в табл. 2.
775163
Т а б л и ц а 2!
Темпера тура за ливки,, Жидкотекучесть мм
Состояние
:формы
Сплав
1500 С
350-400 без сушки
Известный
С Si 11п Cr Cu P Ca
0,12 0,05 1500 Без сушки 700
17, 3 2, 1
2,0
1,1 0,62
1,25 0,7
1„4 0,9
0,14 0,06 .1500 То же 750
0,16 0,09 1500 790
2,1
2,0
19,1 2,5
2,4
Более высокие свойства сплава по прочности и жидкотекучести позволяют получать детали сложной формы с повышенным сроком службы.
Изделия из предложенного сплава механически обрабатываются без отжига, Это достигается путем оптимального выбора углерода в сплаве в сочетании с другими компонентами, обеспечивая твердость в литом состоянии HRC 26-32
> более благоприятную для обработки резанием. После механической обработки иэделия из этого сплава, подвергаясь закалке на воздухе при температуре нагретого изделия 920-950ОС,могут получать твердость HRC 45-52.
Для экспериментального подтверждения изготовлены и испытаны опытные партии колес шламовых насосов ЫН-270 в различных промышленных условиях обо-4Р гатительных фабрик.
Во всех случаях колеса насоса в литом состоянии имели твердость HRC
26-32. Последующая механическая обработка беэ применения отжига отливок осуществлялась резцами Т5К10 по следующему режиму : глубина резания 5 мм, скорость резания 34 м/с, подача
0,2 мм/об. Такие же колеса насоса, отлитые из известного сплава и подвергнутые отжигу, обрабатывались по режиму, глубина резания 33 мм, скорость резания 25 м/мин и подача 0,12 мм/об, Обработанные опытные партии колес насоса были подвергнуты закалке на воздухе при температуре .920-950©С, что 55 повысило их твердость HRC 45-52. Срок службы таких колес насоса с предлагаемого сплава достигает 1500-2100 ч при транспортировании угольных и антрацитовых шламов.Сроки службы таких колес,gg отлитых из известного сплава, в тех же условиях составляют 300-500 ч.
Повышенная жидкотекучесть обеспечивает изготовление тонкостенных де пей со специальными условиями эксФормула изобретения
1 1 — 1,4
0,6-0 9
Предлагаемый с
i плуатации таких, как просеивающих поверхностей грохотов с толщиной элементов 8 мм и длиной свыше 1000 мм с получением показателей высокой долговечности при динамических условиях эксплуатации, Этому способствует введение повышенного содержания фосфора до 0,16%, снижающего температуру затвердевания, улучшающего смачинае-. мость поверхности формы и повышающего жидкотекучесть.
Все это улучшает заполняемость литейных форм. Повышенное содержание фосфора практически не вызывает отрицательных влияний, что экспериментально проверено на колесах. àмовых нососов, успешно выдержавших испытания при транспортировании шлама с содержанием твердых частиц до
400 г/л при производительности 270 м/ч и числе оборотов 1450 об/мин.
Годовая экономическая эффективность от использования предлагаемого сплава для отливки деталей углеобогатительного оборудования из расчета на
1000 т отливок составит от повышения срока службы и снижения затрат по обслуживанию н ремонту — 419 тыс.руб ° от cнижения трудоемкости производства литых деталей — 50 тыс. руб. и от снижения стоимости шихты — 70 тыс, руб.
Общий экономический эффект составит 539 тыс, руб.
Сплав на основе железа, содержащий углерод, кремний, марганец, хром и фосфор, отличающийся тем, что, с .целью повышения износостойкости, прочности при изгибе и жидкотекучести, он дополнительно содержит медь и кальций .при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Углерод
Кремний
775163
Составитель С.Деркачева
Редактор Т.Никольская Техред А.Ач.Корректор М,Коста
Заказ 7662/34 Тирал 694 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Марганец
Хром
Фосфор
Медь
Кальций
Железо
2,0-2,5
17,0-19,0
0,12-0,16
2,0-2,5
0,05-0,1
Остальное
Источники информации принятые во внимание при зкспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9 498352, кл. С 22 С 38/38, 1974, 2, Авторское свидетельство СССР
9 169553, кл, С 22 С 37/08, 1964.
