СТАЛЬ ИЗНОСОСТОЙКАЯ ССИЛ-600 Российский патент 2007 года по МПК C22C38/46 

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.%:

Углерод0,40-0,50Кремний0,15-0,35Марганец0,50-0,80Серане более 0,35Фосфорне более 0,35Хром1,20-1,50Никель1,50-1,80Железоостальное

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

Углерод0,35-0,42Кремний0,17-0,37Марганец0,30-0,60Серане более 0,025Фосфорне более 0,025Хром1,25-1,65Молибден0,20-0,30Никель1,35-1,75Медьне более 0,30Железоостальное

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.%:

Углерод0,38-0,45Кремний0,40-0,50Марганец0,80-1,20Хром2,0-2,50Молибден0,20-0,30Никель1,30-1,60Медьне более 0,30Ванадий0,10-0,15Кальций0,005-0,01Церий0,005-0,01Алюминий0,03-0,06Железоостальное

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 1Марка сталиХимический состав, вес.% СMnNiSiМоСеAlCrVСаCuSРИзвестная0,360,401,400,300,30--1,58--0,240,0150,016Предлагаемая 10,360,741,020,340,190,0020,281,740,070,0040,110,0150,018Предлагаемая 20,380,811,320,400,230,0060,0352,110,110,0070,130,0140,017Предлагаемая 30,420,871,450,470,230,0060,0402,340,120,0070,120,0160,018Предлагаемая 40,451,181,550,490,280,0080,0552,440,140,0080,090,0100,015Предлагаемая 50,461,251,900,600,530,0150,0663,330,150,0160,110,0160,019

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№ плавкиσ_в, МПаНВИзносостойкость по кварцу, м/гТемпература испытаний+20°С-40°С+20°С+20°С-80°СИзвестная 01650166255010498Предлагаемая 117701780590110105Предлагаемая 217801794596114107Предлагаемая 318021817600118112Предлагаемая 417971810600129120Предлагаемая 517851794595126115

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

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.

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.%:

Углерод0,38 - 0,45Кремний0,40 - 0,50Марганец0,80 - 1,20Хром2,0 - 2,50Молибден0,20 - 0,30Никель1,30 - 1,60Медьне более 0,30Ванадий0,10 - 0,15Кальций0,005 - 0,01Церий0,005 - 0,01Алюминий0,03 - 0,06Железоостальное