Oblast techniky

Vynález se týká vysokobórové oceli, použitelné pro otěruvzdomé dílce, vystavené v procesu abrazivního opotřebování za spolupůsobení rázů, s výhodou použité pro nástroje zemědělských strojů.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že oceli obsahující hmotnostně více než 1 % hmotn. uhlíku a 1 % hmotn. bóru, po odlití mají vysokou odolnost proti abrazivnímu opotřebení, především při kluzné abrazi. Výhodné je použít lité oceli, obsahující 1 až 4 % hmotn. bóru, případně legované dalšími karbidotvornými složkami, jako je např. chróm, molybden a podobně. Spolu se zvýšeným hmotnostním obsahem bóru se však snižuje houževnatost a s tím související snížení odolnosti proti abrazivnímu opotřebení za spolupůsobení rázů. Snižování houževnatosti souvisí se zvyšováním podílu boridického eutektika ve struktuře oceli. Vzniklá struktura se nedá odstranit tepelným zpracováním a znamená výrazné nebezpečí lomů otěruvzdomých dílců.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje vysokobórová otěruvzdorná ocel pro součásti, vystavené v pracovním procesu abrazivnímu opotřebení za spolupůsobení rázů, jejíž podstata spočívá v tom, že obsahuje v hmotnostních procentech jako základní složky 0,20 až 0,60 % hmotn. uhlíku, 0,20 až 0,80 % hmotn. křemíku, 0,20 až 0,80 % hmotn. bóru, až 0,42 % hmotn. prvků vzácných zemin (cér, neodym, praseodym, dysprosium apod.), 0,10 až 3 % hmotn. chrómu, přičemž zbytek tvoří železo.

S výhodou může vysokobórová otěruvzdorná ocel podle vynálezu obsahovat 0,10 až 3 % hmotn. chrómu a případně i 0 až 2,0 % hmotn. niklu.

Na závadu není dále obsah přípustných neškodlivých složek v rozsahu stopy a škodlivé složky, jako například fosfor s horní přípustnou hranicí obsahu 0,05 % hmotn. a síru s horní přípustnou hranicí hmotnostního obsahu 0,15 % hmotn.

Výhodou oproti stávajícímu stavu techniky je možnost použití vysokobórové oceli, s rozptýlenými částicemi boridu v kovové matrici, pro aplikace s rázy. Jiné otěruvzdomé oceli bez vysokého obsahu bóru mají nižší otěruvzdomost, a lité slitiny železa s vysokým obsahem uhlíku naopak nízkou houževnatost, která nedovoluje jejich použití v kombinaci otěru a rázů. Oproti stávajícímu stavu vysokobórová ocel s obsahem prvků vzácných zemin umožňuje již při odlití vznik tenkého boridického síťoví, které při dalším zpracování se dobře porušuje za spolupůsobení plastické deformace za tepla a následně vytváří částice o velikosti menší než při použití stejného chemického složení vysokobórové oceli, ale bez prvků vzácných zemin. Takto vzniknuvší mikrostruktura vysokobórové oceli spojuje výhody litých slitin železa s vysokým obsahem uhlíku pro otěruvzdomé aplikace a houževnatých ocelí. Přidáním chrómu do tavby vysokobórové oceli se docílí vyšší prokalitelnosti této oceli, kdy taková slitina je vhodná pro rozměrnější otěruvzdomé dílce. V případě použití izotermického způsobu tepelného zpracování je vhodná kombinace s obsahem niklu. Dodržení horních hranic obsahu síry a fosforu způsobí vznik dostatečně houževnaté struktury vysokobórové oceli.

-1 CZ 305398 B6

Příklady uskutečnění vynálezu

Příkladné provedení vynálezu bylo ověřeno na třech uvedených tavbách:

Prvky	%hmotn.	%hmotn.	%hmotn.
	Př. č. 1	Př. č. 2	Př. č. 3
C	0,41	0,58	0,27
B	0,6	0,53	0,7
Si	0,4	0,23	0,15
Cr	0,6	0,25	2,5
P	0,031	0,014	0,05
S	0,07	0,12	0,08
Vzácné zeminy	0,42	-	-

Obsah přípustných neškodlivých prvků: až 2% hmotn. niklu, měď 0,001 až 0,02% hmotn., hliník 0,001 až 0,1 % hmotn., titan 0,001 až 0,1 % hmotn. Tyto prvky v uvedených koncentracích můžou být ve výše uvedené oceli, avšak zásadně neovlivní vlastnosti odlitku. Dezoxidace byla prováděna v peci hliníkem současně s přidáním FeB. Licí teplota v rozmezí 1400 až 1500 °C. Zkoušky struktur byly provedeny na odlévaných houskách 100 x 50 x 500 mm. Po odlití a po tepelném zpracování, sestávajícím z austenitizačního žíhání na teplotu 950 °C ± 10 °C s následným rychlým ochlazením do vody a následným popouštěním na 400 °C po dobu 1 hodiny, byly odebrány vzorky pro zjištění otěruvzdomostí dle ASTM G65 - stanovení otěruvzdomostí na přístroji s pryžovým kotoučem. Jako abrazivum sloužil křemenný písek o velikosti zrna 0,2 až 0,315 mm. Výsledky otěruvzdomostí (mg/m):

	Př. č. 1	Př. č. 2	Př. Č. 3
Po odlití	0,65±0,005	0,78±0,015	0,68±0,006
Po tepelném zpracování	0,50±0,007	0,52±0,004	0,53±0,008

Průmyslová využitelnost

Vysokobórová otěruvzdomá ocel podle vynálezu je vhodná pro otěruvzdomé dílce, jako např. radličky zemědělských strojů, spodní radličky zemědělských strojů apod. Dále pro všechny účely použití otěruvzdomých dílců zařízení, kde dochází k rázům, např. při těžbě nerostných surovin a podobně.