Сталь Советский патент 1982 года по МПК C22C38/58 

(5) СТАЛЬ

Изобретение относится к металлур гии, в частности к износостойким сталям, предназначенным для деталей работающих в условиях многократного контактно-ударного, ударно-абразивного, гидроабразивного и других вид воздействия, характеризующихся одно временным приложением на поверхност деталей высоких динамических нагрузок, трения, абразива. . Наиболее близкой к предлагаемой технической сущности и достигаемому эффекту является сталь, содержащая tn, вес.: Углерод Марганец 0,2-0,7 Ванадий 0,1-1. Кремний Остальное Железо Недостаток известной стали - низ кие износостойкость и технологичнос Цель изобретения - повышение износостойкости и технологичности стали. Поставленная цель достигается тем, что сталь, содержащая углерод, марганец, хром, кремний, ванадий и железо, дополнительно содержит титан, никель, азот, кальций при следующем соотношении компонентов, вес.%: 0,65-0,85 Углерод 7-10 Марганец 2,5-5 0,4-1,0 Кремний 0,08-0,3 Ванадий 0,05-0,15 Никель 0,05-0,5 0,005-0,03 0,01-0,03 Кальций Железо Остальное Предлагаемая сталь отличается более высокой износостойкостью в условиях ударно-абразивного изнашивания, высокой технологичностью - меньшей склонностью к трещинообразованию/ при литье и термообработке , более высокой термической стабильностью аустенита, что позволяет использовать сталь в условиях износа при повышенных (до ) температурах. В табл. 1-А приведены химический состав исследованных сталей, механические свойства, стойкость в условиях ударно-абразивного износа и результаты испытаний на длительную стой кость. Повышение технологичности в данном случае было достигнуто,за счет леги1рования стали никелем в количестве 0,05-0,5. При увеличении содержа ния никеля свыше 0,5% аустенит становится слишком стабильным по отношению к мартенситному превышению при деформации, что снижает уровень износостойкости. Совместное легирование стали азотом, никелем, ванадием и титаном в оптимальных количествах повышает твер дость и износостойкость стали за счет выделения дисперсных карбонитридов ванадия, титана и упрочнения ванадием и титаном твердого раствора. Наличие карбонитридов ванадия и титана способствует измельчению зерна аустенита при нагреве под закалку. Повышенная температура заливки известнойй стали вызывает формирование грубой первичной структуры, а высокая температура закалки ведет к росту зерна аустената Комплексное легирование стали ванадие никелем, азотом и титаном приводит к измельчению первичной структуры и уменьшению зерна аустената. Увеличени содержания ванадия в стали свыше 0,3 титана свыше 0,15%, а никеля и азота свыше 0,5 и 0,03% соответственно нецелесообразно вследствие возможности снижения значений ударной Введение (0,01-0,03%) кальция способствует измельчению и глобуляризации неметаллических включений, очищению границ зерен от примесей, цветных металлов, что снижает склонность стали к образованию горячих трещин и несколько повышает ударную вязкость при низких температурах. Уровень механических свойств, определяемых при растяжении, не является для данных сталей определяющей характеристикой, так как он не определяет способность сталей противосто 93 34 ять ударно-абразивному изнашиванию; Износостойкость определяется способностью сталей к наклепу, к упрочнению, в процессе изнашивания. Данные по упрочнению образцов из различных плавок при ударно-абразивном износе, а также из износостойкости приведены в табл. 3. Изучение термической .стабильности аустенита предлагаемой стали показывает,что в интервале температур 300800°С в пределах времени выдержки (до 20 ч) происходит очень незначительный распад аустенита, тогда как в известной стали уже в первые часы распад структуры достигает 50 от площади излучаемого шлифа, т.е. можно сделать вывод о том, что аустенит предлагаемой стали сохраняет стабильность при нагреве, что определяет возможность использования стали для дробильноразмольного оборудования, работающего при повышенных температурах. Футеровки мельницы из предлагаемой стали отработали на день последнего осмотра 18 месяцев, наработав ч и более чем в 1,5 раза превысили износостойкость футеровок из известной стали. Износ, коробление и расклепывание футеровок мельницы 3600/5000 из предлагаемой стали незначительны. В отливках из предлагаемой стали не наблюдается хрупкого разрушения, достаточен запас как прочности, так и пластичности. Исследование футеровок мельницы после производственных испытаний показало, что в рабочих слоях отливок из предлагаемой нестабильной аустенитной стали образуется в процессе эксплуатации мартенсит деформации на глубину 3-5 мм, что ведет к повышению твердости на поверхности до 60 HRC, при сохранении вязкой аустенитной структуры в основном сечении отливок. Прочный и твердый поверхностный слой припятствует расклепыванию бронеплит, обеспечивая высокую износостойкость при абразивном изнашивании, в результате чего долговечность бронеплит из предлагаемой стали более чем в 1,5 раза превосходит долговечность бронеплит из известной.

Относительная износоСтальстойкость, отн, ед.

1,00

Известная

1,50

Предлагаемая 1,30 1,60

Таблица 3

Упрочнение, отн. ед.

У50У1§ЙИ9.. HV исходная

1,7

2,0

1,8.

2,3 Формула изобретения Сталь, содержащая углерод, марганец, хром, кремний, ванадий и железо отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости и технологичности, она дополнительно содержит никель, азот, титан, кальци при следующем соотношении компонентов, весД: Углерод 0,65-0,85 Марганец 7-10 O.l-I.O Кремний 0,08-0,03 Ванадий 0,05-0,15 Никель 0,05-0,50 0,005-0,03 Кальций 0,01-0,03 Железо Остальное Источники информации, нятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР , кл. С 22 С 38/38, 1973.