С. Н. Примеров, С. Н. Бобраков, И. В. Лутов, И. П. Волчок, Л. A. Позняк, В. П. Плотников, В. Н. Голобородов, В. A Мирошниченко, В. Н. Поволоцкий и А. И. Чернявский

1 (71) За»витель

Институт проблем литья AH Украинской CCP (54) ЛИГАТУРА

Изобретение относится к металлургии стали и сплавов и литейному производству, в частности к изысканию эффективных лигатур, предназначенных для повьыения качества и долговечности отливок деталей и машин горнообогатительного оборудования, работакщих в условиях гидроабразивного износа, низких температур и высоких нагрузок. 1О

Известна лигатура, содержащая (11, вес.%:

Редкоземельные металлы 5-30

Кальций 10-15

Алюминий 10-30

Тит ан 10-20

Никель Остальное

Недостатком известной лигатуры несмотря на ее высокую раскислительную и рафинирукщую способность является то,.что при введении в обрабаты- 2О ваемую сталь она не обеспечлваст одновременного повышения износостойкости при контактном износе нар трения (износ при качении без смазки), прочности и хладостойкости стальных отливок. Вместе с тем, именно комплекс этих свойств способствует достижению высокого качества и долговечности отливок деталей горнообогатительного оборудования, работакщих в условиях сильного износа, высоких нагрузок и низких температур. К таким отливкам относятся опорноходовые и поддерживакщие катки, детали гИсеиичныи лент и др., срок службы которых составляет около 10-12 мес.

Цель изобретения вЂ” повышение иэносостойкости при контактном износе пар трения, прочности и хладостойкости стальных отливок.

Поставленная цель достигается тем, что лигатура, содержащая редкоземельные металлы, кальций, алюминий, титан и никель, дополнительно содержит ниобий, азот и бор при следукщем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Редкоземельные металлы 5-20

Кальций 5- 15

Алюминий 5-15

Титан 5-15

Ниобий 3-10

Азот 3-10

Бор 2-5

Ник ель Остальное

Дополнительное введение в состав лигатуры ниобия связано с.его благоприятным влиянием на свойства стали эа счет образования мелкодисперсных карбидов ниобия. Последние способствуют иэмельчению структуры стали и од834193

Известная

Предлагаемая:

15 10 10 5,0 20

10 3 10 4,3

13 3 10 3 5

11 7 6 3,8 новременному повышению ее износостой- кости и прочности.

Введение в состав лигатуры азота объясняется его способностью стабилизировать аустенитную структуру стали и повышать ее прочностные свойства.

Дополнительное введение в состав лигатуры бора связано с его способностью повышать износостойкость и прочность обрабатываемой стали за счет образования мелкодисперсных частиц нитридов бора. При нагреве до 9001000 С нитриды бора почти полностью растворяются в твердом растворе, а при охлаждении выделяются в виде дисперсных частиц, которые к тому 15 же способствуют формованию более мелкого зерна, т. е. обладают модифицирующим эффектом. Одновременно бор заметно улучшает прокаливаемость стали ° 20

Весьма важным является наличие в лигатуре кальция и РЗМ. Обладая высокой раскислительной способностью эти элементы предохраняют бор от окисления и тем самым повышают эффективность 5 его влйяния на износрстойкость и прочность стали.

Пример. Проводят опытные плавки и исследуют свойства стали Ст 27х

ЛСНМД Л. Металл выплавляют в 3-тонной дуговой электропечи с основНой футеровкой. При фракционной разливке расплав обрабатывают одинаковой добавкой (О, 3 вес. Ъ) лигатуры с различным содержанйем компонентов.

Химические составы известной и предлагаемой лигатур приведены в табл. 1.

Для исследования свойств стали и отливок изготавливают опытные образцы согласно ГОСТ 977-75 и слитки диа- 40 метром 80 мм и длиной 300 мм.

Термическая обработка опытных об.разцов включает нормализацию при 900920 С, закалку от 920 С и низкотемпературный отпуск.

Механические испытания проводят согласно ГОСТ 1497-73; 9012-59;

9013"59; 9454-60 и 9455-78. За критическую температуру хрупкости принимают минимальную температуру, при которой величина ударной вязкости равна

3,0 кгс м/см . Определение величины зерна аустенита производят по ГОСТ

5639-65 методами окисления и травления границ зерен водными растворами пикриновой кислоты.

Испытания на контактный износ пар трения исследуемой стали проводят в лабораторных условиях на .машине трения МИ-1М при осевой нагрузке 75 кгс на испытуемый ролик диаметром 40 мм. скорости вращения 200 об/мин при сухом трении и при подаче в зону контакта 3,5Ъ Na. Весовой износ определяют после 15000 оборотов шпинделя.

Взвешивание проводят на весах марки

АДВ. От каждого технологического варианта испытывают 4-5 образцов.

Окончательное заключение об износостойкости стали производилось после опытно-промышленных испытаний натурных изделий по специальной программе-методике.

Результаты испытаний опытных образцов в зависимости от различных составов предлагаемой лигатуры приведены в. табл. 2 и 3.

Йз приведенных в табл.2 и 3 результатов следует, что предлагаемая лигатура превосходит известную по эффективности воздействия на весь комплекс свойств стали. Особенно эффективны составы 3-5. Так, износостойкость при абразивном износе повышается на 16-263, а прочность вЂ” на

20-27%. Повышается также хладостойкость стали после обработки предлаг аемой лиг атурой .

Табли а 1

14 вЂ” Остальное

12 10 3 2 То же

7 9 9 3,0

5 10 3 5,0

834193

Таблица 2

6,2 385 4,2 3,1 2,2 -45

125

89 Известная

Предлагаемая:

148 104 9 1 410 5 7 4 6 3 9

159 112,5 11,2 430 7,0 4,9 4,0

152 108 11,5 420 7,2- 4„9 3,9

171 132 9,7 480 7,2 6,7 5,1 -75 9

158 114 10,9 430 6,9 6,4 4,7

150 108 9 8 390 6,1 5,8 3,9

165 108 . 11,0 400 7,0 4,5 3,6

Т аблица 3

100

4,10

100

100 250

180

Известная

Предлагаемая:

285 235

81 221

72 208

70 190

74 210

153

3,73

146

3,48

3,32

83,3

128

126

3,07

3,28

133

3,64

95,5

88 239

80 216

158

3,36

86,5

144

:тальнык отливок, она дополнительно содержит ннобий, азот и бор при следукщем соотношении компонентов, вес.

Редкоземельные металлы 5-20

Кальций 5-15

Алюминий 5-15

Формула изобретения . фО

Лигатура, содержащая кальций, редкоземельные металлы, алюминий, титан и никель, отличающаяся, тем, что, с целью повышения износо стойкости, прочности, хладостойкости 65

-70 5

-72 6

-68 7

-72 8

-68 6

-70 б

В34193

Составитель Т. Платицина

Редактор И. Михеева Техред N. Голинка Корректор A. Гриценко

Заказ 4009/50

Тираж 681 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий