Сталь Советский патент 1992 года по МПК C22C38/28 

w

Ё

Изобретение относится к металлургии, а именно к износостойким сталям на железной основе, предназначенным для изготовления литых деталей насосов, внутренней поверхности биметаллических труб и труб, полученных методом центробежного литья, используемых при транспортировке отходов обогащения черной и цветной металлургии. Сталь содержит следующие элементы, мас.%: С 0,4-0.8; Сг 18-22. TI 0,2-0.4; Си 0,5-1-8; Si 0.1-0,8; Мп 0,1-0,3; Се 0.02-0.1; Са 0,008-0,1; Fe остальное. Использование церия совместно с кальцием дает возможность получить сталь с мелким зерном и с меньшим содержанием неметаллических включений, что повышает износостойкость и улучшает обрабатываемость резанием. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, а именно к износостойким сталям на железной основе, предназначенным для изготовления литых деталей насосов, внутренней поверхности биметаллических труб и труб, полученных методом центробежного литья, используемых при транспортировке отходов обогащения черной и цветной металлургии.

В настоящее время известна сталь, которая при концентрации твердого до 50% и скорости движения пульпы 2 м/с в изделии из этой стали имеет интенсивность изнашивания, равную 0,019 мкм/ч. Сталь имеет следующий состав, %:

С

si

Мп Сг

0,9-1,0 0.15-0,8 0,15-0,8 17-19

В0,05-0,3

V0,1-0.4

Се - 0.03-0.15

Недостатком этой стали является высокая твердость (63 HRC), что сильно осложняет механическую обработку деталей, а также низкая прокаливаемость, приводящая к растрескиванию деталей.

Известна также легированная сталь следующего состава. %:

С0,35-2.0

SI0,1-2.0

Мп0-1-1.5

Сг3.0-20,0

РЗМ 0,001-0,6

N10.25-2,0

N 0.3.

Nb0,01-5.0 / Та - 0,01-5,0

Си0.25-2,0/8-0,001-0.5

а

ГО

ч

со

Указанная сталь обладает низкой износостойкостью, прокаливаемостью и плохо обрабатывается.

Целью изобретения является улучшение износостойкости, прокаливаемости и обрабатываемости резанием путем снижения твердости и повышения ударной вязкости.

Для улучшения этих характеристик сталь содержит следующие элементы, мас.%:

С0,4-0,8

Сг18-22

Си0,5-1,8

Мп0,1-0,8

,1-0,8

Ti0,2-0,4

Nb0,1-0,3

Се0,02-0,1

Са0,008-0,1

FeОстальное

В отличие от прототипа, предлагаемая сталь содержит дополнительно кальций, а в качестве РЗМ - церий и в ней отсутствует азот, никель.

Пример. Опытные плавки предлагаемой стали были выплавлены в открытой 50- килограммовой индукционной печи на Экспериментальном заводе ЦНИИЧМ им. И.П.Бардина. Слитки развесом 17 кг резали на образцы размером 100 х 20 х 10 мм. Из этих же слитков изготавливали ударные стандартные образцы размером 10 х 10 х 55 мм с острым надрезом. Все образцы были прошлифованы с четырех сторон.

Износостойкость стали определяли на экспериментальной установке. Потерю веса образца вследствие износа замеряли нз аналитических весах с точностью до 0,05 мг,

Твердость образцов измеряли на при- боре для определения твердости по Роквел- лу.

Испытания на ударную вязкость производились на маятниковом копре весом 5 т.

Прокаливаемость определяли методом торцовой закалки (см. таблицу).

Для повышения износостойкости при гидроабрэзивном изнашивании необходимо, чтобы в структуре стали было достаточное количество мелких равномерно распределен- ных карбидов, чтобы матрица была коррози- онностойкой и прочной, но в то же время легко обрабатывалась. В связи с этим в предлагаемой стали выбраны определенные пределы по содержанию элементов.«

Введение в сталь менее 0,4% углерода резко увеличивает износ стали, так как образуется незначительное количество карбидов, а превышение содержания углерода 0,8% приводит к повышению твердости, что

усложняет обрабатываемость литых деталей.

При содержании хрома менее 18% скорость изнашивания стали составляет более 0,02 мкм/ч, что соизмеримо с данными по изнашиванию существующих сталей в аналогичных условиях.

Увеличение содержания хрома более 22% повышает износостойкость, но приводит к резкому охрупчиванию стали в холодном состоянии за счет образования а-фазы.

Медь вводят для повышения прокаливаемости стали. Эта характеристика очень важна при термической обработке крупных литых деталей насосов. Кроме того, медь, увеличивая устойчивость аустенита в перлитной области, снижает температуру начала мартенситного превращения и обеспечивает в структуре стали минимальное количество аустенита. При введении меди менее 0,5% ее влияние на свойства незначительно.

Введение в сплав титана совместно с ниобием способствует образованию в первую очередь мелкодисперсных труднорастворимых равномерно распределенных кзрбонитридовтитана и ниобия (TINb(C.N)), а затем уже образованию хромистых более крупных карбидов Присутствие карбонитридов повышает износостойкость стали.

Долговечность за счет увеличения износостойкости предлагаемой стали в 1,5- 2,5 раза выше, чем у прототипа. Более низкая, чем у прототипа твердость в сочетании с повышенной вязкостью значительно упрощают механическую обработку литых деталей, а хорошая прокаливае- мость обеспечивает равномерность термической обработки крупногабаритных литых деталей насосов.

Формула изобретения

Сталь, содержащая углерод, хром, кремний, РЗМ; титан, ниобий медь, марганец и железо, отличающаяся тем, что, с целью улучшения износостойкости, прокаливаемости и обрабатываемости резанием путем снижения твердости и повышения ударной вязкости, она дополнительно содержит кальции, а в качестве РЗМ - церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод0.4-0 8

Хром18-22

Кремний0,1-08

Титан0,2-0,4

Ниобий0,1-0,3

Медь0,5-1,8

Марганец0,1-08

Церий0,02 0,1

Кальций0008 0,1

ЖелезоОстаиьн,3

0.9

0.9

0.8

0,Э

o,J

o.t 0,019

&3.5Z t.OJ 58