СТАЛЬ ИЗНОСОСТОЙКАЯ ССИЛ-500 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» 30CrNiMo8, 1986 г., стр.41, №1.6580 изд. МВНД-7142) следующего состава, мас.%:

Углерод0,26-0,34Кремнийне более 0,40Марганец0,30-0,60Серане более 0,30Фосфорне более 0,35Хром1,80-2,20Молибден0,30-0,50Никель1,80-2,20Железоостальное

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

Углерод0,27-0,34Кремний0,17-0,37Марганец0,30-0,60Серане более 0,025Фосфорне более 0,025Хром0,60-0,90Молибден0,20-0,30Никель1,25-1,65Медьне более 0,30Железоостальное

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.%:

Углерод0,30-0,35Кремний0,30-0,50Марганец0,80-1,20Хром0,95-1,40Молибден0,20-0,30Никель0,80-1,10Медьне 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 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 1Марка сталиХимический состав, вес.%СMnNiSiMoСеAlCrVCaCuSРИзвестная0,270,401,400,300,30--0,70--0,150,0170,021Предлагаемая 10,280,750,700,260,170,0030,180,840,050,0020,110,0140,017Предлагаемая 20,300,800,800,310,200,0050,030,950,100,0050,110,0160,019Предлагаемая 30,321,00,950,380,250,0070,0431,200,130,0080,150,0180,018Предлагаемая 40,351,181,100,500,300,010,0581,40,150,010,120,0160,019Предлагаемая 50,361,421,150,540,330,0120,0631,580,170,0130,090,0160,018

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№ плавкиσ_в, МПаНВИзносостойкость по кварцу, м/гТемпература испытаний+20°С-40°С+20°С+20°С-80°СИзвестная14401450480121111Предлагаемая 114851496495127120Предлагаемая 215581570519130123Предлагаемая 315631577520134125Предлагаемая 415601575520136125Предлагаемая 515051520500133122

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, 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.

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.%:

Углерод0,30-0,35Кремний0,30-0,50Марганец0,80-1,20Хром0,95-1,40Молибден0,20-0,30Никель0,80-1,10МедьНе более 0,30Ванадий0,10-0,15Кальций0,005-0,01Церий0,005-0,01Алюминий0,03-0,06ЖелезоОстальное