СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ИЗНОСОСТОЙКОЙ ФЕРРОМАГНИТНОЙ СТАЛИ Российский патент 1997 года по МПК C21D1/78 C22C38/28 

Изобретение относится к горному машиностроению, а именно к способам повышения надежности и долговечности оборудования для добычи и обогащения полезного ископаемого.

В настоящее время для деталей, подвергающихся износу в условиях ударных нагрузок, в основном используется аустенитная сталь 110Г13Л. Повышение ее прочности и износостойкости достигается за счет легирования и пластической деформации (наклепа) рабочих поверхностей.

Существенными недостатками данной марки стали при использовании ее в качестве материала для изготовления зубьев ковша являются:
сложность контроля качества структуры литья,
достаточно жесткие требования по химсоставу и температурным режимам разливки и термообработки,
отсутствие магнитных свойств, что не позволяет при поломке зубьев выделить их части из транспортируемой железной руды, что приводит к выходу из строя обогатительного оборудования, в частности дробилок крупного и среднего дробления.

Сталь марки 30ХМ2МФА получила меньшее распространение.

Способ обработки указанной стали (по ГОСТ 4543-71, Москва, 1973, с. 24) после выплавки включает горячую прокатку и термообработку, состоящую из отжига и закалки в масле от температуры 845-875^oC с последующим отпуском при температуре 680±30^oC и охлаждением на воздухе.

Указанный способ обработки является трудоемким из-за жестких требований к химсоставу и температурным режимам обработки.

Предлагаемый технический эффект от использования заявленного изобретения заключается в повышении износостойкости стали и в повышении ее магнитных свойств.

Сущность изобретения заключается в том, что предложен способ термообработки изделий из износостойкой ферромагнитной стали, содержащей углерод, кремний, хром и молибден, титан и железо при следующем соотношении компонентов (в мас.):
Углерод 0,2-0,29
Кремний 0,2-0,6
Марганец 1,2-1,8
Хром 0,8-1,3,
Молибден 0,15-0,25
Титан 0,005-0,05
Технологические примеси:
Фосфор до 0,045
Сера до 0,04
Остальное Железо,
включающий отжиг, закалку и отпуск, при этом отжиг проводят при температуре 640-660^oC, закалку проводят от температуры 900-930^oC в воду, а отпуск на твердость HRC 30-42 проводят при температуре 400-500^oC.

Указанный состав соответствует марке 25ХГ2МТЛ.

Для повышения износостойкости дополнительно проводят обработку изделий магнитно-импульсным полем.

При разработке нового способа обработки стали были выполнены экспериментальные работы, заключающиеся в проведении серии плавок с варьированием состава легирующих элементов, различных режимов термообработки с последующим исследованием структуры и механических свойств в сравнении с известными сталями. Химический состав сталей (в мас.) указан в табл.1.

Для обеспечения требуемых механических свойств и долговечности деталей при эксплуатации, сталь 25Х72МТЛ проходит термическую обработку, состоящую из отжига или высокого отпуска отливок при температуре 650±10^oC для снятия литейных напряжений и закалки при 900-930^oC с отпуском при 400-560^oC на твердость HRC 30-42 при обеспечении относительного удлинения не менее 4%
Механические свойства предложенной стали и аналогов приведены в табл. 2.

Пример осуществления способа.

Сталь марки 25ХГ2МТЛ выплавлена способом переплава в электродуговых печах под основным флюсом и разливается через стопорные ковши по литейным формам, размещенным на конвейере. Температура начала заливки 1570^oC. Сталь содержит (в мас.):
Углерод 0,25
Кремний 0,40,
Марганец 1,5
Хром 1,0,
Молибден 0,2
Титан 0,03
Сера до 0,04
Фосфор до 0,045.

Из указанной марки стали была отлита опытная партия зубьев для экскаваторов ЭКГ-8И в количестве 500 шт и испытана в условиях Костамукшского ГОКа (АО "Карельский окатыш"). Результаты испытаний показали резкое снижение поломки зубьев при их удовлетворительной износостойкости.

Полученные отливки зубьев подвергнуты отжигу при температуре 650^oC в течение 5-6 ч, затем нагреты под закалку до температуры 915^oC. Затем проведена закалка в воду с последующим отпуском при температуре 500^oC до достижения твердости HRC 34-37 единиц при относительном удлинении 6%
Зубья прошли дополнительную обработку магнитно-импульсным полем и показали износостойкость, близкую к износостойкости зубьев из стали 110ГЛ3Л.

На основании проведенных исследований и опытно-промышленных испытаний установлено, что способ термообработки стали позволяет получить изделия, которые по износостойкости не уступают аустенитной стали 110Г13Л и стали 30Х42МФА, а по прочностным свойствам и другим износостойким сталям, полученным с использованием известных способов термообработки.

Использование: для термообработки изделий горного машиностроения, например, зубьев карьерных экскаваторов, пластин и скребков конвейеров, мелющих и подобных изделий. Сущность изобретения. Предложен способ термообработки изделий из износостойкой ферромагнитной стали, включающий отжиг, закалку и отпуск, стали содержащей (в мас.%): углерод 0,2-0,29; кремний 0,2-0,6; марганец 1,2-1,8, хром 0,8-1,3, молибден 0,15-0,25; титан 0,005-0,3; железо - остальное. При этом отжиг проводят при температуре 640-660^oC, закалку осуществляют от температуры 900-930^oC и отпуск на твердость HRC 30-42 проводят при температуре 400-500^oC. После термообработки дополнительно обрабатывают изделия магнито-импульсным полем. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ термообработки изделий из износостойкой ферромагнитной стали, включающий отжиг, закалку и отпуск, отличающийся тем, что термообработке подвергают изделия, изготовленные из стали, содержащей, мас.

Углерод 0,2 0,29
Кремний 0,2 0,6
Марганец 1,2 1,8
Хром 0,8 1,3
Молибден 0,15 0,25
Титан 0,005 0,3
Железо Остальное
а отжиг проводят при 640 660^oС с последующей закалкой от 900 - 930^oС и с отпуском на твердость HRC 30 42 при 400 500^oС.