Сплав на основе железа Советский патент 1988 года по МПК C22C37/10 C22C38/56 C22C38/58 

4 Ч

11А

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке сплавов для изготовления инструмента, используемого при обработке- вьщавли- ванием изделий из алюминия и его сплавов.

Цель изобретения - повьппение предела прочности, твердости при уменьшении хрупкого аЛИТИрОВаННОГО слоя.

Предлагаемый спл.ав на основе железа содержит компоненты в. .следующем соотношении, мас.%:

Углерод 1,8-2,8

Кремний 1,8-3,5

Марганец 0,5-2,5:

Хром8,0-9,Т

. Молибден 1,1-3,0

Ванадий 6,0-7,5

Никель 2,0-3,7

Бор0,01-0,2

Железо Остальное

Содержание углерода вьше указанного верхнего предела увеличивает количество карбидов в структуре сапава что уменьшает вязкость, снижает способность противостоять ударным рузкам и ухудшает обрабатываемость резанием. При содержании углерода меньше нижней границы уме ньшается ко- личество карбидов, изменяетс-я их фор ма, сиижается прочность металлической основы, что отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах сплава.

Молибден в указанных границах по- давляет образование перлита при ох- .лаждении детали, что повьшает прочность металлической матрицы и улучшает прокаливаемость сплава. Влагопр и- ятное .влияние; молибдена на свойства сплава сказывается при его содержан ш больше 1,-1%. Увеличение содержания молибдена больше 3% не приводит к существенному изменению свойств и

микроструктуры сплава.

Присутствие в составе сплава хрома в указанных пределах обеспечивает оптимальное количество карбидной фазы и повышает ее микротвердость.

Ванадий .способствует образованию 50 карбидов ванадия. Содержание ванадия выше верхней границы приводит к образованию в структуре сплава карбидов типа (Сг,V) ,что снижает износостойкость; При уменьшении содержания 55 ванадия ниже 6,0% при кристаллизации образуется преимущественно .вид автактики, содержащий кроме карбидов ванадия карбиды Ме7С, что приводит к

Q

5

0

5 Q

0

5

0 5

снижению ударной вязкости и зксплуа- тационных свойств сплава.

Кремний в указанных пределах обес- печивает жидкотекучесть сплава, способствует образованию карбидов и пре- вьш1ению стабильного аустенита в мар- 1тенсит после закалки.

Присутствие марганца в указанных пределах стабилизирует содержание остаточного высоколегированного аустенита после термообработки в оптимальном количестве. При содержании его меньше 0,5% в структуре сплава снижается доля метастабильного аустенита, что повышает хрупкость и снижает стойкость сплава. Содержание марганца вьше верхнего предела приводит к увеличению количества ста- бильно го аустенита и снижению износостойкости.

Никель расширяет г-область, подавляет перлитное превращение и способствует поБЬшению прочности металлической матрицы. При этом существенно уменьшается диффузия алюминия и снижается глубина диффузионного интерме- таллидного слоя, образующегося при трении сплава по алюминию. При содержании никеля ниже нижней границы заметного уменьшения диффузионного . слоя не наблюдается. Превьш1ение верхней границы привод| т к ухудшению обрабатываемости, сплава резанием. -Бор способствует измельчению карбидной фазы, ее равномерному распределению и повьшение микротвердости,

Вли:яние бора на микротвердость карбидной фазы проявляется при его содержании больше 0,01%. При введении бора больше О,2% повышается содержание боридов, что ведет к охруп- чиванию сплава и снижению эксплуатационной стойкости.

Положительное влияние никеля и бора связано с повышением твердости и степени измельченности карбидов, ПОВЫШ61НИИ прочности металлической основы, что препятствует продавлива- нию хрупкого диффузионного слоя под действием больших рабочих давлений и сниясает вероятность возникновения поверхностных трещин.

Пример. Для изучения структуры и свойств предлагаемого сплава были выплавлены сплавы предлагаемого состава с различным содержанием ингредиентов и известного состава со средним содержанием компонентов.

314

Выплавку сплавов производят в индукционной печи емкостью 30 кг с основным тиглем. Компоненты вводят в расплав при температуре 1450-1500 С в виде ферросплавов. Заливку в сухие песчано--глинистые формы производят при 1380-1430°С, Отливали заготовки диаметром 55 мм.

Заготовки отжигают по режиму: нагрев до с выдержкой 1,5 ч и охлаждение с печью. После отжига /твердость была не выше HRC 30,

После токарной обработки испытуемый образец подвергается термической обработке по режиму: закалка с 1170- в индустриальном масле и двухкратный отпуск от 520-540°С с выдержкой в течение 30-40 мин.

При этом достигается твердость 61-65 HRC. Затем образец из исследуемого сплава доводят шлифовкой до нужных размеров.

По изложенной технологии изготав- ливают опытные образцы из предлагаемого и известного.сплавов и проводят их сравнительные испытания на машине трения СМЦ-2. Колодку изготавливают из. алюминиевого сплава АЛ-4,.а диск - из исследуемого сплава. Рабочую поверхность диска шлифуют, а затем полируют до чистоты не ниже ,63.

Результаты испытаний на машине трения, а также химический состав

917

и механическт1е свойства образцов из предлагаемого 1 - 3 и известного 4 составов сплава приведены в таблице,

Из таблицы видно, что предлагаемый с остав сплава имеет более высокие значения комплекса механических свойств, определяющих его эксплуатационную стойкость - предела

0 прочности и твердости.

Формула изо бретения

Сплав на основе железа преимущест- 5 венно для инструмента, предназначенного для изготовления штамповкой изделий из алюминия и его сплавов, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, никель 0 и бор, отличающийся тем, что, с целью повышения предела прочности, твердости при уменьшении хрупкого алитированного слоя, он содержит компоненты в следующем соотко- 5 шенки, мас,%:

0

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Молибден

Ванадий

Никель

Бор

Железо

1,8-2,8

1.8-3,5

0,5-2,5

8,0-9,5

1,1-3,0

6,0-7,5

2,ОгЗ,7

0,01-0,2

Остальное

Изобретение относится к металлургии сплавов для изготовления инструмента, используемого при деформации выдавливанием изделий из алюминия и его сплавов. Цель изобретения - повышение предела прочности и твердости при уменьшении хрупкого али- тированного слоя, образующегося при вьщавливании алюминия и его сплавов. Сплав содержит, мас.%: углерод 1,8- 2,8 молибден 1,1-3,0; хром 8,0-9,5; ванадий 6,0-7,5; кремний-1,8-3,5} марганец 0,5-2,5; никель 2,0-3,7; бор 0,01-0,2; железо остальное. Сплав имеет следующие свойстваi d 640- 685 Ша, КСИ 62-71 кДж/м, HRC 61-65, глубина алитированного слоя 0,005- 0,01 мм. 1 табл. (О

Предяя

гаешй .. ..

i . ВихЕий 1, 8,006,00 t,80 0,50 2,00 0,0t Заколка 640 7t«t 0.01

- воеот 1170 ,1190°С

8 масло

г Средвяй 2,30 2,05 ,ТЗ 2,65 t.50 2.6S 0.105 - -2-крлттЛ 66S 6863

.отпуск от

--520-540 С

.ti saaaa 2,80 3,00 9,50 7,50 3,50 2.50 3.70 0,92 - -30-40 мт 685 6265 0,005

ftsre- . . .,.. ,

еттй

4 Срвщпй 3,3 t,11 0,350.25 1,12 0,84 1,130,22. .Змсалкв 570 6252 С,015

..от 1170 .;-.1190°с

. .. масло

CtgMpcHiHii мет 1.11JHtpaTtM

-.,. отпуск от - . .530-5«а с .

30-40 мя