CS255964B1 - Ocel na odlitky se zvýšenou otěruvzdorností a houževnatostí - Google Patents

Abstract

Ocel je určena na výrobu strojních dílců, vystavených intenzivnímu provoznímu opotřebení při vyšší úrovni dynamického zatížení funkčního povrchu. Ocel obsahuje uhlík v množství od 0,25 do 0,4 % hmotnosti, křemík od 0,2 do 0,5 % hmotnosti, a chrom od 0,8 do 1,2 % hmotnosti. Dále obsahuje mangan v množství od 0,7 do 1,5 % hmotnosti, molybden od 0,2 do 0,8 % hmotnosti, nikl od 0,3 do 1,0 % hmotnosti. Dále obsahuje skupinu prvků titan, zirkónium a cér v součtovém obsahu nejvýše 0,2 i hmotnosti, a to bu3 jednotlivě, nebo v jejich vzájemné kombinaci. Ocel obsahuje též hliník rozpustný v kyselině, a to v množství od 0,02 do 0,06 % hmotnosti.

Description

Vynález se týká oceli na odlitky se zvýšenou otěruvzdorností a houževnatostí, určené na výrobu strojních dílců, vystavených v provozu intenzivnímu opotřebení při vyšší úrovni dynamického zatížení funkčního povrchu.

V současné době se do výroby zavedly oceli na odlitky o velké pevnosti, které se velmi dobře osvědčily na řadě strojních dílců, při nižší úrovni dynamického zatížení. Tyto oceli mají po zušlechtění pevnost v rozmezí 1 000 až 1 500 MPa, mez kluzu od 80 do 90 % meze pevnosti, a vrubovou houževnatost ód 20 do 25 J.cm . Chemické složení odlitků z těchto ocelí je obvykle v tomto rozmezí u nejdůležitějších prvků: uhlík 0,28 % hmotnosti, chrom 0,8 % hmotnosti, mangan 1,3 % hmotnosti, molybden 0,4 % hmotnosti, nikl 0,2 % hmotnosti, vanad 0,2 % hmotnosti, bor 0,007 % hmotnosti. Uvedené oceli mají poměrně silně vyjádřenou oblast popouštěcí křehkosti kolem 300 až 400 °C, což výrazně komplikuje jejich te elné zpracování, a znemožňuje zejména docílení vyšších hodnot vrubové houževnatosti pro náročnější aplikace.

Z toho důvodu se u těchto ocelí nevyužívá obsah uhlíku nad 0,3 % hmotnosti, což nepříznivě ovlivňuje otěruvzdornost a tedy i životnost vyrobených strojních součástí.

Uvedené nevýhody odstraňuje ocel na odlitky se zvýšenou otěruvzdorností, pevností a houževnatostí, která obsahuje základní prvky, a to uhlík v rozmezí od 0,25 do 0,4 % hmotnosti, křemík od 0,2 do 0,5 % hmotnosti a chrom od 0,8 do 1,2 % hmotnosti podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje v optimálním poměru mangan od 0,7 do 1,5 % hmotnosti, molybden od 0,2 do 0,8 % hmotnosti, nikl od 0,3 do 1,0 % hmotnosti dále skupinu prvků titan, zirkonium a cér jednotlivě nebo v jejich kombinaci o součtovém obsahu nejvýše 0,2 % hmotnosti, dále hliník rozpustný v kyselině v množství od 0,02 do 0,06 % hmotnosti. Ocel dále s výhodou obsahuje bór v rozmezí od 0,001 do 0,006 % hmotnosti, případně wolfram od 0,03 do 0,2 % hmotnosti a měč od 0,05 do 0,3 % hmotnosti. Nejvyšší obsah titanu použitého jednotlivě je do 0,1 % hmotnosti, zirkonia do 0,15 % hmotnosti a céru do 0,1 % hmotnosti.

Ocel na odlitky podle vynálezu vykazuje vyšší houževnatost při velké pevnosti 1 300 až 1 800 MPa, vyšší odolnost při opotřebení a má značně potlačenou oblast popouštěcí křehkosti. Ocel má i vyšší houževnatost při nižších teplotách. Optimální chemické složení legujících prvků dovoluje využít i obsahu uhlíku do 0,4 %, při vyhovujících plastických vlastnostech, a výrazně zvýšené otěruvzdorností. Ocel má rovněž velmi dobrou prokalitelnost a tedy i pevnost ve velkém rozmezí tlouštěk stěn odlitků, a zvýšenou otěruvzdornost, což ovlivňuje především obsah manganu od 0,7 do 1,5 % hmotnosti a chrómu od 0,8 do 1,2 % hmotnosti. Ocel má dále velmi dobré plastické vlastnosti, ovlivněné legurou molybdenu od 0,2 do 0,8 % hmotnosti, niklu od 0,3 do 1,0 % hmotnosti i skupinu dalších prvků jako je titan, zirkonium a cér, použitých bud jednotlivě nebo v kombinaci při maximálním součtovém obsahu do 0,2 % hmotnosti. Vlastnosti oceli příznivě ovlivňuje i bór v množství od 0,001 do 0,006 % hmotnosti a při užití vratných surovin i obsah wolframu od 0,03 do 0,2 % hmotnosti a mědi od 0,05 do 0,3 % hmotnosti.

Při tepelném zpracování sestávajícím z normalizace s následným kalením na vzduchu, do oleje ev. i do vody a nízkým popouštěním, lze docílit potřebné pevnosti od 1 300 do 1 800 MPa _ o a houževnatosti od 25 do 60 J.cm a s tím spojené vysoké otěruvzdorností oceli v podmínkách intenzivního opotřebení při silném dynamickém zatížení. Oblast použití oceli na odlitky dle vynálezu je vhodná do podmínek intenzivní abraze, eroze, a dále do podmínek kontaktního únavového opotřebení, zejména při vysokém dynamickém zatížení funkčních povrchů. Jde zejména o použití na řezných orgánech pro rypadla, velkorypadla, zemní a stavební stroje, na některé součásti zemědělských strojů, dále na součásti některých mlýnů a drtičů.

Příklad 1

Ocel na odlitky dle vynálezu byla použita na výrobu zkušebních odlitků ve složení: uhlík 0,27 % hmotnosti, mangan 0,73 % hmotnosti, křemík 0,26 % hmotnosti, chrom 0,83 % hmotnosti, molybden 0,25 % hmotnosti, nikl 0,31 % hmotnosti, titan 0,06 % hmotnosti, zirkonium 0,14 % hmotnosti, hliník rozpustný v kyselině 0,03 % hmotnosti a bór 0,006 % hmotnosti.

Po normalizaci a kalení z teplot od 890 do 920 °C do vody a po nízkém popuštění na

200 °C, měla ocel pevnost od 1 480 do 1 550 MPa, houževnatost od 25 do 45 J.cm ² a odolnost proti abrazi na brusném plátně 1,37 až 1,45. Při kalení vzorků o stejném chemickém složení -2 na vzduchu dosáhla ocel hodnot vrubové houževnatosti od 45 do 55 J.cm pri pevnosti od 1 300 do 1 350 MPa, což umožnilo použití této oceli do velmi těžkých pracovních podmínek.

Příklad 2

Vzorky z oceli dle vynálezu byly odlity ve složení: uhlík 0,37 % hmotnosti, mangan 1,46 % hmotnosti, křemík 0,47 % hmotnosti, chrom 1,18 % hmotnosti, molybden 0,76 % hmotnosti, nikl 0,72 % hmotností, wolfram 0,18 % hmotnosti, titan 0,02 % hmotnosti, zirkonium 0,06 % hmotnosti, cér 0,09 % hmotnosti, měcl 0,28 % hmotnosti a hliník rozpustný v kyselině 0,06 % hmotnosti a bór 0,002 % hmotnosti.

Ocel měla po normalizaci a zakalení z teplot od 870 do 930 °C do oleje a nízkém popuštění 200 °C pevnost od 1 630 do 1 780 MPa, houževnatost od 25 do 35 J.cm ², a vysokou odolnost proti abrazi 1,55 až 1,75. V tomto stavu je velmi vhodná na zuby rypadel do podmínek velmi intenzivní abraze, dále na strojní součásti pracující při intenzivní erozi částicemi, ev. na součásti silně dynamicky zatěžované při kontaktním adhezivním opotřebení.

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (3)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Ocel na odlitky se zvýšenou otěruvzdornosti a houževnatostí pevnosti 1 300 až 1 800 MPa obsahující uhlík v množství od 0,25 do 0,4 % hmotnosti, křemík od 0,2 do 0,5 % hmotnosti a chrom od 0,8 do 1,2 % hmotnosti, vyznačená tím, že obsahuje mangan v množství od 0,7 do 1,5 % hmotnosti, molybden od 0,2 do 0,8 % hmotnosti, nikl od 0,3 do 1,0 % hmotnosti a dále prvky titan, zirkonium a cér jednotlivě nebo v jejich kombinaci o součtovém obsahu nejvýše do 0,2 % hmotnosti a hliník rozpustný v kyselině v množství od 0,02 do 0,06 % hmotnosti.

2. Ocel podle bodu 1 hmotnosti.

vyznačená tím, že obsahuje titan v množství nejvýše do 0,1 %

3. Ocel podle bodu 1 , vyznačená tím, 4. Ocel podle bodu 1 , vyznačená tím, 5. 0,006 % Ocel podle hmotnosti. bodu 1 až 4, vyznačená 6. Ocel podle bodu 1 až 5, vyznačená 0,2 % hmotnostních a měd ¹ od 0,05 do 0,3 %

že obsahuje zirkonium v množství do 0,15 % hmotnosti.

že obsahuje cér v množství do 0,1 % hmotnosti.

tím, že obsahuje bór v množství od 0,001 do tím, že obsahuje wolfram v množství od 0,03 do hmotnosti.