Износостойкий сплав на основе железа Советский патент 1984 года по МПК C22C38/40 

1 Изобретение относится к металлур гии, в частности к изысканию литейных износостойких материалов, нмеющих хорошую обрабатываемость резани ем, предназначенных для изготовления деталей, работающих в условиях гидроабразивного и абразивного изно сов при одновременном наличии умере ных динамических нагрузок, и может найти широкое применение, например, на предприятиях черной, цветной мета лургии и в машиностроении для изготовления износостойких деталей, отличающихся большим объемом механиче кой обработки: насосов, экструдеров матриц пресс-форм и др. Известен изно состойкий сплав lj основе железа, содержащий, мае. %: Углерод1,8-2,8 Хром18,5-20,0 Кремний0,3-0,8 Марганец6-7 Титан0,02-1,50 Ванадий0,02-1,50 ЖелезоОстальное Недостатком такого сплава являются низкие механические свойства. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является износостойкий .сплав pj на Основе железа, содержащий, мае. %: Углерод2,0-2,5 Хром15-19 Кремний0,01-1,00 Марганец0,6-а,8 Никель2,0-2,5 ЖелезоОстальное Высокое содержание никеля в данном сплаве способствует получению в литом состоянии аустенитной : структуры с распределенными в ней твердыми карбидами типа ,. При обработке сплава резанием по воздействием усилия прижатия резца аустенит поверхностного слоя превра щается в мартенсит, имеющий большую твердость, чем легированный аустени Все это ухудшает обрабатываемость сплава резанием в литом состоянии. Ввиду того, что никель является стабилизатором аустенит , в сплаве высоким содержанием никеля после но мализации в мартен ситной матрице со раняется повьш1енное количество оста точного аустенита, что приводит к снижению износостойкости деталей, работаю1чих в условиях гидроабразивн го и абразивного износов. 62 Целью изобретения является повышение износостойкости, пластичности, прочности и улучшение обрабатываемости резанием сплава. Указанная цель достигается тем, что износосто/1кий сплав на основе железа, содержащий углерод, хром, кремний, марганец, никель, дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мае.7,: Углерод2,2-2,6 Хром17-19 Кремний0,2-0,6 Марганец0,4-0,8 Никель0,8-1,2 Кальций0,02-0,05 Железо Остальное Описываемый сплав имеет в литом состоянии феррито-перлитную матрицу, обеспечивающую меньшую твердость, чем легированный аустенит. Кроме того, феррит и перлит при обработке резанием не претерпевают структурных превращений, способствую1цих повыщекию твердости. Во время резания происходит выкрашивание твердых карбидов из мягкой матрицы. Все это заметно облегчает обрабатываемость сплава. Сплав имеет узкие пределы содержания углерода и хрома. При этом соотношение хрома к углероду колеблется в пределах 6-8, что обеспечивает сплаву хорошую износостойкость вследствие наличия в мартенситной матрице . термообработанного сплава компактных эвтектических карбидов типа (, )Сз и мелкодисперсных вторичных карбидов такого же типа, выделившихся в результате превращения аустенита при охлаждении с температуры нормализации, равной 1000-1050 0. Никель в количестве 0,80 , 1,21 мас.% обеспечивает прокаливаемость отливок в сечениях до. 150 мм. При содержании никеля ниже 0,8% ухудшается прокаливаемость сплава и соответственно износостойкость. При содержании никеля выше 1,2% в мартенситной матрице нормализованного сплава сохраняется повышенное количество остаточного аустенита, что снижает износостойкость. Кремний гфи содержании выше 0,2% способствует смягчению матрицы. Содержание кремния выше 0,6% снижает прокаливаемость и соответственно износостойкость сплава. Марганец при содержании 0,4% и выше снижает вредное действие серы 3 на механические свойства, .повьппает прокаливаемость сплава. При содержа нии марганца вьпие 0,8% ухудшается обрабатываемость резанием. Введение в сплав кальция, являющегося поверхностно-активным элемен том, способствует равномерному распределению и измельчению карбидов, придает им омЛаКтную форму. Такая форма карбидов и распределение их в матрице приводит к увеличению износостойкости сплава, снижениюколичества концентраторов напряжений, тем самым увеличивая прочность спла ва. Кроме того, кальций снижает тве дость литой матрицы, увеличивает пластичность сплава, тем самым способствуя увеличению скорости резани в литом состоянии. При содержании кальция уиже 0,02% измельчение карбидов происходит незначительно и не наблюдается эффекта улучшения свойств При увеличении содержания кальция вьше 0,05% появляется дендритная 64 структура, что ухудшает прочностные свойства сплава. Описываемый сплав получен в индук ционной печи с основной футеровкой емкостью 10 кг. Осуществлено четыре плавки. Данные химического анализа и результаты испытаний приведены в таблице. Описываемый сплав имеет обрабатываемость резанием в среднем в 1,6, а износостойкость в 1,3 раза больше, пластичность в 1,6 раза и предел прочности при изгибе в 1,2 раза больше, чем известный. Изделия из описываемого сплава обг ладают повышенной обрабатываемостью, что позволяет применять данный сплав для деталей, подвергаюпщхся механической обработке с последующей нормализацией для увеличения износостойкости. При использовании описываемого сплава увеличивается стойкость отлиBOK на 30%.

ИЗНОСОСТСЙКИЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, содержащий углерод, хрон, кремний, марганец, никель, отличающийся тем, что, с целью повьшения износостойкости, пластичности, прочности и улучшения обрабатываемости резанием, он дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод2,2-2,6 Хром17-19 Кремний0,2-0,6 Марганец0,4-0,8 Никель.0,8-1,2 Кальций0,02-0,05 ЖелезоОстальное

Известный 2,3 17,0 0,50,7 2,3 Осталь.нов10,0