CS244160B1

CS244160B1 - Cast steel and high strength and increased toughness

Info

Publication number: CS244160B1
Application number: CS844981A
Authority: CS
Inventors: Milan Vocel; Miroslav Tvrdy; Jaromir Zampach
Original assignee: Milan Vocel; Miroslav Tvrdy; Jaromir Zampach
Priority date: 1984-06-28
Filing date: 1984-06-28
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CS498184A1

Abstract

Vysokopevnostní ocel se zvýšenou houževnatostí a odolností proti opotřebení je určena na výrobu strojních dílců zejména součástí vystavených intenzivnímu opotřebení tvrdými částicemi. Ocel obsahuje uhlík od 0,25 do 0,50 fy hmotností, mangan od 1,0 do 1,8 fy hmotnosti, křemík od 0,3 do 1,0 fy hmotnosti, chrom od 0,5 do 1,5 fy hmotnosti, molybden od 0,1 do 0,5 fy hmotnosti, nikl od 0,05 do 1,0 fy hmotnosti a wolfram od 0,05 do 0,5 fy hmotnosti.High-strength steel with increased toughness and wear resistance is intended for the production of machine parts, especially parts exposed to intensive wear by hard particles. The steel contains carbon from 0.25 to 0.50 fy by weight, manganese from 1.0 to 1.8 fy by weight, silicon from 0.3 to 1.0 fy by weight, chromium from 0.5 to 1.5 fy by weight, molybdenum from 0.1 to 0.5 fy by weight, nickel from 0.05 to 1.0 fy by weight and tungsten from 0.05 to 0.5 fy by weight.

Description

Ocel na odlitky a velkou pevností a zvýšenou houževnatostíCast steel with high strength and increased toughness

Vysokopevnostní ocel se zvýšenou houževnatostí a odolností proti opotřebení je určena na výrobu strojních dílců zejména součástí vystavených intenzivnímu opotřebení tvrdými částicemi. Ocel obsahuje uhlík od 0,25 do 0,50 fy hmotností, mangan od 1,0 do 1,8 fy hmotnosti, křemík od 0,3 do 1,0 fy hmotnosti, chrom od 0,5 do 1,5 fy hmotnosti, molybden od 0,1 do 0,5 fy hmotnosti, nikl od 0,05 do 1,0 fy hmotnosti a wolfram od 0,05 do 0,5 fy hmotnosti.High-strength steel with increased toughness and wear resistance is designed for the production of machine parts, especially components exposed to intensive wear by hard particles. The steel contains carbon from 0.25 to 0.50 fy weight, manganese from 1.0 to 1.8 fy weight, silicon from 0.3 to 1.0 fy weight, chromium from 0.5 to 1.5 fy weight, molybdenum from 0.1 to 0.5 phy by weight, nickel from 0.05 to 1.0 phy by weight and tungsten from 0.05 to 0.5 phy by weight.

244 160244 160

- -í 244 160244 160

Vynález se týká oceli na odlitky s velkou pevností, zvýšenou houževnatostí a zvýšenou odolnosti proti opotřebení, určené pro výrobu strojních dílců, zejména součástí vystavených intenzivnímu opotřebení tvrdými částicemi·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to casting steel of high strength, increased toughness and wear resistance intended for the manufacture of machine parts, in particular components subjected to intense wear by hard particles.

V současné době se do praxe zavedly vysokopevnostní oceli na odlitky, které se osvědčily ve výrobě různých typů rypných orgánů na nejrůznější zemní a stavební stroje· Užívané vysokopevnostní oceli mají pevnost v rozmezí od 1000 do 1500 MPa, ale poměrně nízkou vrubovou houževnatost, která se pohybuje od 20 doCurrently, high-strength cast steels have been put into practice, which have proven themselves in the production of various types of digging organs for a variety of earth and construction machines. The high-strength steels used have strengths ranging from 1000 to 1500 MPa, but relatively low from 20 to

J,cm . Tyto oceli mají obvykle obsah prvků v tomto rozmezí: uhlík od 0,2 do 0,55 % hmotností_; . křemík od 0,30 do 0,85 % hmotností , mangan od 1,10 do 1,90 % hmotností y bór od 0,006 do 0,01 % hmotnosti y přičemž mohou dále obsahovat například vanad od 0,2 do 0,4 % hmotností / titan od 0,1 do 0,3 % hmotnosti j hliník od 0,1 do 0,8 % hmotnosti a měď od 0,3 doJ, cm. These steels typically have an elemental content in this range: carbon from 0.2 to 0.55% by weight _; . silicon from 0.30 to 0.85% by weight, manganese from 1.10 to 1.90% by weight y boron from 0.006 to 0.01% by weight y, and may further comprise, for example, vanadium from 0.2 to 0.4% by weight % titanium from 0.1 to 0.3% by weight; aluminum from 0.1 to 0.8% by weight; and copper from 0.3 to 0.3% by weight

0,6% hmotnostv / a to bu5 jednotlivě^nebo v jejich vzájemné kombinaci· Tyto vysokopevnostní oceli mají výrazně vyjádřenou oblast popoůštěoí křehkosti, která je kolem 300 až 400° C, což omezuje jejich použití· Používají se proto ve stavu kaleném a popouštěném do teplot 200° C a ve stavu kaleném a popouštěném nad 500° C. U těchto ocelí jo křivka přechodových teplot posunuta k vyšším teplotám, což do určité míry omezuje jejich použití v zimních podmínkáoh·0.6% w / w either individually ^ or in combination with each other · These high tensile steels have a distinctively expressed area of brittleness which is around 300 to 400 ° C, which limits their use · They are therefore used in the quenched and tempered state temperatures of 200 ° C and in the quenched and tempered state above 500 ° C. In these steels, the transition temperature curve is shifted to higher temperatures, which to some extent limits their use in winter conditions.

Uvedené nevýhody odstraňuje ocel na odlitkys velkou pevnosti a zvýšenou houževnatosti podle vynálezu/) obsahuje uhlík od 0,25 do 0,50 % hmotností , mangan od 1,0 do 1,8 % hmotností křemík od 0,3 do 1,0 % hmotností chrom od 0,5 do 1,5 % hmotností^ molybden od 0,1 do 0,5 % hmotností/ a stopové prvky·The above disadvantages are avoided by casting steel of high strength and increased toughness according to the invention (a) it contains carbon from 0.25 to 0.50% by weight, manganese from 1.0 to 1.8% by weight silicon from 0.3 to 1.0% by weight chromium from 0,5 to 1,5% by weight ^ molybdenum from 0,1 to 0,5% by weight / and trace elements ·

Podstata vynálezu spočívá v tom, že ocel obsahuje nikl v množství od 0,05 do 1,0 % hmotnosti a wolfram od 0,05 do 0,5 %The principle of the invention is that the steel contains nickel in an amount from 0.05 to 1.0% by weight and the tungsten from 0.05 to 0.5%

244 160 hmotností o S výhodou ocel obsahuje hliník od 0,03 % hmotnosti do 0,1 % hmotnosti a titan od 0,01 do 0,15 % hmotností·'Preferably, the steel comprises aluminum from 0.03% to 0.1% by weight and titanium from 0.01 to 0.15% by weight.

Podle dalšího význaku ocel obsahuje vanad v množství od 0,05 do 0,2 % hmotnosti a/nebo měň od 0,05 do 0,3 % hmotnosti a to bud jednotlivě/nebo v jejich vzájemné kombinaci·According to another feature, the steel contains vanadium in an amount of 0.05 to 0.2% by weight and / or a currency of 0.05 to 0.3% by weight, either individually or in combination with each other.

Ocel na odlitky podle vynálezu vykazuje vyšší houževnatost při velké pevnosti než dosud používané oceli na odlitky, docílenou vhodnou kombinací legujících prvků a při nižším obsahu ostatních doprovodných prvků· U oceli je snížen sklon X popouštěoí křehkosti a materiál je méně citlivý k lomům při nižších teplo táoh·The casting steel according to the invention exhibits higher toughness at high strength than the casting steels used hitherto, by a suitable combination of alloying elements and with a lower content of other accompanying elements. The steel reduces the tendency of X to emit brittleness ·

Při použití ooeli podle vynálezu byly zjištěny příznivé strukturní vlastnosti u odlitků proměnné tloušlky až do 60 mm; legura niklu v rozmezí od 0,05 do 1,0 % hmotností . wolframu v rozmezí od 0,05 do 0,5 % hmotností/ popřípadě vanadu v rozmezí od 0,05 do 0,2 % hmotností^ zvyšuje houževnatost a prokaliteinost odlitků·By using the oeli according to the invention favorable structural properties have been found in castings of variable thickness up to 60 mm; nickel alloy in the range of 0.05 to 1.0% by weight. tungsten in the range from 0.05 to 0.5% by weight / possibly vanadium in the range from 0.05 to 0.2% by weight ^ increases the toughness and hardness of the castings ·

Ooel s přísadou hliníku od 0,03 do 0,1 % hmotnosti v kombinaoi s 0,01 do 0,15 % hmotností titanu zaručuje kvalitní desoxidaoi a zjemnění zrna· Ve stejném smyslu působí i přísada vanadu· Měň v rézmezi od 0,05 do 0,30 % hmotností přispívá ke zvýšení prokalitelnosti a zejména ke zvýšení odolnosti ooeli proti atmosférické korozi, což se příznivě projevuje u součástí dlouhodobě nasazených v terénních podmínkách, při malé intenzi* tě opotřebení· Ooel podle vynálezu s obsahem uhlíku v rozmezí od 0,35 de 0,5 % hmotnosti . umožňuje dosáhnout pevnosti vyšší než 1700 MPa a může být nasazena do podmínek velmi intenzivní abraze a eroze při nižším rázovém zatížení·Ooel with aluminum additive from 0.03 to 0.1% by weight in combination with 0.01 to 0.15% by weight of titanium guarantees high-quality desoxidaoi and grain refinement · Vanadium additive works in the same sense · Change from 0.05 to 0.05 0.30% by weight contributes to increasing the hardenability and in particular to increasing the resistance of ooeli to atmospheric corrosion, which is beneficial in long-term field components with low wear intensity · Ooel according to the invention with a carbon content of 0.35 de 0.5% by weight. enables to achieve strength higher than 1700 MPa and can be used in conditions of very intensive abrasion and erosion at lower impact load ·

Příklad 1Example 1

Ocel na odlitky s velkou pevností a zvýšenou houževnatostí byla použita k výrobě korunek o hmotnosti 10 kg_{ určených pro dělené zuby velkorypadel· Chemické složení odlitků bylo - 0,25 % hmotností uhlíku, 1,47 % hmotnost/ manganu, 0,35 % hmotností křemíku, 0,64 % hmotnosti ohromu, 0,26 % hmotností molybdenu, 0,09 % hmotnosti hliníku, 0,023 % hmotnosti fosforu, 0,024 % hmotností síry, 0,45 % hmotnostíniklu, 0,1 % hmotnosti wolframu a 0,08 % hmotností vanadu.Steel for casting with high strength and increased toughness was used to produce crowns weighing 10 kg ₍ designed for split teeth of large excavators) · The chemical composition of castings was - 0.25% by weight of carbon, 1.47% by weight / manganese, 0.35% by weight silicon, 0.64% by weight, 0.26% by weight molybdenum, 0.09% by weight aluminum, 0.023% by weight phosphorus, 0.024% by weight sulfur, 0.45% by weight nickel, 0.1% by weight tungsten and 0.08% by weight weight of vanadium.

- 3 244 160- 3,244,160

Po zakalení z teploty 880° C vody a po nízkém popuštění měly odlitky pevnost 1500 až 1650 MPa, při vrubové houževnatosti od 30 do 40 J.om ·After turbidity from 880 ° C water and low tempering the castings had a strength of 1500 to 1650 MPa, with a notch toughness of 30 to 40 µm ·

Příklad 2Example 2

Ocel na odlitky byla použita pro držáky pro korunky velkorypadel. Odlité držáky měly složení 0,32 % hmotnost/ uhlíku, 1,67 % hmotnosti* manganu, 0,88 % hmotnost/ křemíku, 0,93 % hmotností chrómu, 0,49 % hmotností molybdenu, 0,06 % hmotností hliníku, 0,022 % hmotností fosforu, 0,91 % hmotností niklu, 0,25 % hmotností wolframu, 0,03 % hmotnost/ titanu a 0,1 % hmotnosti mědi· Po zakalení a vyšším popuštění měly držáky pevnost v rozmezí od 1250 do 1400 MPa a vru(O bovou houževnatost nad 40 J*cm .Cast steel was used for holders for large crown crowns. The cast holders had a composition of 0.32% wt / carbon, 1.67% wt * manganese, 0.88% wt / silicon, 0.93% wt chromium, 0.49% wt molybdenum, 0.06% wt aluminum, 0.022 wt% % by weight of phosphorus, 0.91% by weight of nickel, 0.25% by weight of tungsten, 0.03% by weight / titanium and 0.1% by weight of copper · After opacification and higher tempering, the holders had a strength between 1250 and 1400 MPa a (Toughness over 40 J * cm.

Příklad 3Example 3

Ocel na odlitky byla použita na výrobu malých zubů o hmotnosti 1 kg pro meliorační rýhovače· Chemické složeni materiálu bylo - 0,46 % hmotnost/ uhlíku, 1,1 % hmotnost/ manganu, 0,55 % hmotností křemíku, 1,35 % hmotností ohromu, 0,19 % hmotnost/ molybdenu, 0,04 % hmotnost/ hliníku, 0,13 % hmotnost/ titanu, 0,021 % hmotnost/ fosforu, 0,02 % hmotnosti síry, 0,13 % hmotnost/ niklu, 0,44 % hmotnost/ wolframu, 0,25 % hmotnosti. . mědi a 0,17 % hmotnosti vanadu· Ocel měla po zakalení do vody a vysokém popuštění s ochlazením ve vodě pevnost od 1200 do 1400 MPa a vrubovou houževnatost od —2 do 70 J.cm · Při nízkém popuštění měla ocel pevnost do 1800 MPa při vrubové houževnatosti od 20 do 30 J.cm . U oceli se rovněž prokázala při půlroční zkoušce v terénu výrazně větší životnost zubů oproti běžně používaným zubům z vysokopevnostní oceli a jejich vyšší odolnost proti atmosférické korozi.Casting steel was used to make 1 kg small teeth for amelioration trenches · Chemical composition of the material was - 0.46% weight / carbon, 1.1% weight / manganese, 0.55% weight silicon, 1.35% weight by weight, 0.19% w / w molybdenum, 0.04% w / w aluminum, 0.13% w / w titanium, 0.021% w / w phosphorus, 0.02% w / w sulfur, 0.13% w / w nickel, 0.44 % by weight / tungsten, 0.25% by weight. . Copper and 0.17% vanadium by weight · Steel had a hardness of 1200 to 1400 MPa and a notch toughness of -2 to 70 J.cm after hardening in water and high tempering with cooling in water · At low tempering the steel had a strength of up to 1800 MPa at notch toughness from 20 to 30 J.cm. Steel has also shown a significantly longer tooth life compared to commonly used high-strength steel teeth and their higher resistance to atmospheric corrosion during the six-month field test.

U ocelí podle příkladů 1 a 3 se projevila při laboratorních zkouškách abraze, větší odolnost proti opotřebeni asi o 10 % oproti běžně používaným vysokopevnostním ocelím.The steels of Examples 1 and 3 showed abrasion in the laboratory tests, with a greater wear resistance of about 10% compared to commonly used high-strength steels.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

244 160

1 · Steel for castings of high strength and increased toughness contain carbon in amounts from 0.25 to 0.50% by weight _f manganese from 1.0 to 1.8% by weight, silicon from 0.3 to 1.0% by weight, chromium from 0.5 to 1.5% by weight, molybdenum) from 0.1 to 0.5% by weight and trace elements characterized by containing nickel in an amount from 0.05 to 1.0% by weight and tungsten from 0.05 up to 0,5% by weight,

2. Ooel according to claim 1, characterized in that it contains aluminum from 0.03 to 0.1% by weight and titanium from 0.01 to 0.1% by weight,

Ooel according to Claims 1 and 2, characterized in that it contains vanadium in an amount of from 0.05 to 0.2% by weight and / or an MSW of from 0.05 to 0.3% by weight _f , either individually or in its mutual relationship combination ·