Изобретение относится к производству износостойких сталей для изготовления оснастки для литья под давлением и штампов.
Известен сплав следующего химического состава, мае.%:
Углерод.2,1-2,3
Марганец0, б-1,2
Хром19-20,5
Алюминий0,4-0,7
примеси:
КремнийДо 0.6
Сера, Д° °.°6
ФосфорД° О Об
ЖелезоОстальное
Недостаток сплава - повышенная хрупкость, обусловленная высоким содержанием углерода.
Известен сплав на основе железа, содержащий, мас.%:
Углерод1,1-1,3
Хром14-16
Марганец0,7-1,5
ЖелезоОстальное
Недостатком сплава является значительная карбидная неоднородность, характерная для литой структуры, что приводит к сравнительно невысокому уровню износостойкости.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сплав ЭЖ17, содержащий, мас.%:
Углерод0,12
Кремний н.б.0,8
Марганец н.б.6,7
Хром16-18
ЖелезоОстальное
Эта сталь подвергается цементации и используется для инструмента (штампы, пресс-формы).
Недостатком рабочего слоя в этом случае будет хрупкость, карбидная неоднородность (карбидная сетка), наличие структурно-свободных аустенита и феррита.
со
С
2
СЛ О
Кроме того, к недостаткам следует отнести наличие зоны, требующей дополнительной сошлифовки и возможности внутреннего окисления, приводящих к трещинообразо- ванию при эксплуатации.
Цель изобретения - повышение износостойкости сплава после химико-термической обработки.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом сплаве, содержащем хром, углерод, железо, компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
Углерод0,01-0,1
Хром17-25
ЖелезоОстальное
Пределы содержания компонентов в предлагаемом сплаве обоснованы следующим. Углерод не должен превышать 0,1%, поскольку структура выплавляемого сплава должна быть ферритной, так как это необходимое условие для последующего композиционного упрочнения рабочего слоя. При содержании углерода более 0,1 в структуре сплава появляется аустенит.
Получение сплава с содержанием углерода ниже 0,1 % в обычных печах технически затруднено, так как требует использования особо чистых шихтовых материалов и специальных методов выплавки, что намного удорожает сталь.
Хром образует при цементации специальные карбиды (Ре.СфзСе и (Ре.СфСз, которые при температуре химико-термической обработки (зависящей от содержания хрома в сплаве и определяемой по изотермическому сечению диаграммы состояния Fe-Cr-C сплавов таким образом, чтобы содержание хрома в сплаве находилось против угла конодного треугольника - области сосуществования фаз а +у+ k) образуют композиционное упрочнение диффузионного слоя - карбидные волокна и пластины, пронизывающие аустенитную матрицу.
Содержание хрома в сплаве ниже 17% нецелесообразно, так как в структуре диффузионного слоя образуется избыточный аустенит и создается карбидная неоднородность, которая отрицательно сказывается на эксплуатационных характеристиках изделий,
Повышение содержания хрома выше 25% недопустимо, поскольку при этом значительно повышается температура цементации, что приводит к оплавлению поверхности.
Проведен сопоставительный анализ предлагаемого сплава, прототипа и базового объекта. Для экспериментальной проверки предлагаемого сплава были выплавлены сплавы со средним и запредельными значениями компонентов.
Химический состав сплавов приведен в табл.1.
Выплавляли также сплав-прототип. Ис- следованию подвергали базовый сплав износостойкий чугун следующего химического состава, мас.%: С 3,53; Сг 1,96; Мп 4,04; Si 2,14; NI 2,5; Си 0,67; TI 0,2; S 0,06; Р 0,12; Fe остальное.
Перед окончательной термической обработкой образцы сплавов подвергали цементации в твердом карбюризаторе при 960-1250°С в зависимости от содержания хрома (табл,2).
После цементации образцы закаливали с температурь1 цементации и отпускали при 200°С 1ч. Этот стандартный низкий отпуск нужен для снятия напряжений. Металлографический анализ образцов показал, что в сплавах 2-4 (см.табл.2) происходит рост карбидо-аустенитных пластиноч- но-стержневых колоний. В сплаве 1 в науглероженном слое много аустенита и карбиды расположены в отдельных участках. В сплаве 5 на поверхности происходит оплавление при температуре ХТО.
Результаты сравнительных испытаний износостойкости сплавов приведены в табл. 2.
Из приведенных данных видно, что величина абразивного износа образцов из предлагаемого сплава на порядок ниже, чем сплава-прототипа и базового объекта - из- носостойкого чугуна.
В табл. 2 представлены предлагаемые сплавы 2-4; сплав 6 - прототип; сплав 7 - базовый объект.
Предлагаемый по сравнению с прототипом и базовым объектом характеризуется повышенной износостойкостью, что обусловливает достижение положительного эффекта.
Формула изобретения 0 Износостойкий сплав преимущественно для цементуемых деталей, содержащий углерод, хром и железо, отличающий- с я тем, что, с целью повышения износостойкости деталей после химикотермообработ- 5 ки, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Углерод0,01-0,1
Хром17-25
ЖелезоОстальное
Таблица 1
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ химико-термической обработки деталей из низкоуглеродистых легированных сталей | 1990 |
|
SU1786181A1 |
Способ термической обработки низкоуглеродистых легированных сталей | 1987 |
|
SU1629349A1 |
ЛИТАЯ ИЗНОСОСТОЙКАЯ СТАЛЬ ДЛЯ КРУПНЫХ ДЕТАЛЕЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА | 2004 |
|
RU2288294C2 |
Способ цементации изделий из низкоуглеродистых быстрорежущих сталей | 1989 |
|
SU1715883A1 |
ЛИТАЯ ВЫСОКОМАРГАНЦЕВАЯ СТАЛЬ | 2007 |
|
RU2371509C2 |
КОНСТРУКЦИОННАЯ СТАЛЬ | 1993 |
|
RU2040584C1 |
Сталь | 1983 |
|
SU1108129A1 |
Штамповая сталь | 1990 |
|
SU1724723A1 |
Сталь | 1990 |
|
SU1721115A1 |
Сталь | 1990 |
|
SU1763510A1 |
Изобретение относится к производству износостойких сталей для изготовления оснастки для литья под давлением и штампов. Целью изобретения является повышение износостойкости сплава после химико-термической обработки. Предложенный сплав содержит, мас,%: углерод 0,01-0,1; хром 17- 25; железо остальное. Предлагаемый сплав позволяет снизить трудоемкость изготовления штампов при одновременном повышении их стойкости. 2 табл.
Таблица 2
Сплав на основе железа | 1972 |
|
SU510527A1 |
Машина для добывания торфа и т.п. | 1922 |
|
SU22A1 |
Сплав на основе железа | 1984 |
|
SU1178793A1 |
Машина для добывания торфа и т.п. | 1922 |
|
SU22A1 |
Авторы
Даты
1992-03-15—Публикация
1989-01-02—Подача