DE3812459A1 - Verschleissfeste legierung - Google Patents
Verschleissfeste legierungInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/36—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.7% by weight of carbon
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Metallurgie
und betrifft insbesondere eine verschleißfeste Legierung,
welche unter Abriebbedingungen eingesetzt wird.
Der intensive Reibungsverschleiß tritt beim Betrieb vieler
Maschinen im Erzbergbau, Bauwesen und bei Erdarbeiten auf.
Die Steigerung der Abriebfestigkeit der Arbeitsteile dieser
Maschinen bewirkt eine höhere Lebensdauer und Sicherheit
derselben, setzt die Betriebskosten für ihre Reparatur
und Instandhaltung herab und ermöglicht eine Metall-
und Elektroenergieeinsparung.
Der gewichtsgebundene Anteil solcher Teile liegt zwischen
16% (Bagger) und 80% (Pumpen wie Schlamm- und Sandpumpen),
bezogen auf das Gesamtgewicht der Maschine; der Bedarf an
diesen Teilen beträgt deshalb Zehntausende von Tonnen.
Allgemein bekannt sind verschleißfeste Legierungen, welche
unter Abriebbedingungen betrieben werden.
Bekannt ist z. B. eine verschleißfeste Legierung, die folgende
Bestandteile in Masse-% enthält.
Kohlenstoff|2,40 bis 3,60 | |
Silizium | 0,20 bis 1,00 |
Mangan | 1,50 bis 2,50 |
Chrom | 19,00 bis 25,00 |
Vanadin | 0,15 bis 0,35 |
Titan | 0,15 bis 0,35 |
Eisen | Rest |
(Legiertes Gußeisen für Gußstücke mit Sondereigenschaften.
GOST 7769-82 1982. Chugun legirovanny dlya otlivok so spetsialnymi
svoistvami. GOST 7769-82, 1982).
Sie wird weitgehend zur Herstellung z. B. von Strömungsmaschinen,
welche abrasive Mischungen fördern, von Auskleidungen
in Staubleitungen und Mahlorganen von Kohlen- und
Erzmühlen, Kübeln und Sandschleudern verwendet.
Die Härte dieser Legierung beträgt 48 HRC (Rockwelleinheiten,
Skala C), die Biegefestigkeit 540 MPa, der relative
Reibungsverschleiß 0,82 (ermittelt nach dem Gewichtsverlust
des Prüfkörpers gegenüber Hadfield-Stahl als Normalkörper
durch gegenseitigen Abrieb mit der Zwischenschicht
aus schwarzem Siliziumcarbid mit einer Korngröße von 0,25
bis 0,35 × 10-3 m innerhalb von 1 Stunde), die durch Durchbiegung
gekennzeichnete Plastizität 2,1 × 10-3 m (bei Prüfbasis
von 2,0 × 10-1 m und Querschnitt des Prüfkörpers von
(10 × 10) × 10-6 m).
Die Legierung mit den angegebenen Kennwerten ist beim Betrieb
von Ausrüstungen nicht sicher genug.
Bekannt ist weiter eine verschleißfeste Legierung, die folgende
Bestandteile in Masse-% enthält:
Kohlenstoff|2,4 bis 3,6 | |
Silizium | 0,5 bis 1,5 |
Mangan | 1,5 bis 2,5 |
Chrom | 13,0 bis 19,0 |
Kupfer | 1,0 bis 1,5 |
Molybdän | 0,5 bis 2,0 |
Eisen | Rest |
(Chugun legirovanny dlya otlivok so spetsialnymi svoistvami.
GOST 7769-82 1982. Legiertes Gußeisen für Gußstücke mit
Sondereigenschaften. GOST 7769-82 1982).
Diese Legierung wird zur Herstellung von Teilen verwendet,
welche unter den oben angegebenen Bedingungen eingesetzt
werden, und besitzt folgende mechanische Eigenschaften:
Biegefestigkeit 490 MPa, Härte 57 HRC, bezogener reibender
Verschleiß (ermittelt nach der oben angegebenen Methode)
0,45, durch Durchbiegung gekennzeichnete Plastizität
5,0 × 10-3 m (bei Prüfbasis von 2,0 × 10-1 m und Querschnitt
des Prüfkörpers von (10 × 10) × 10-6 m).
Die Legierung mit den angegebenen Kennwerten entspricht den
Anforderungen an Sicherheit und Lebensdauer, welche beim
Betrieb von aus der Legierung gefertigten Ausrüstungen gestellt
werden, ebenfalls nicht völlig.
Bekannt ist eine Legierung, die folgende Bestandteile in
Masse-% enthält:
Kohlenstoff|4,2 bis 6,2 | |
Silizium | 0,20 bis 0,80 |
Mangan | 0,20 bis 1,20 |
Chrom | 15,0 bis 30,0 |
Nickel | höchstens 4,00 |
Kupfer | höchstens 1,50 |
Molybdän | höchstens 0,75 |
Eisen | Rest |
(GB-PS 21 53 846) |
Diese Legierung wird auch unter Bedingungen von intensivem
Abriebverschleiß verwendet und weist folgende mechanische
Eigenschaften auf: Härte 60 HRC, bezogener reibender Verschleiß
0,48 (ermittelt nach der oben beschriebenen Methode),
durch Durchbiegung gekennzeichnete Plastizität
4,2 × 10-3 m, bei Prüfbasis von 2,0 × 10-1 m und Querschnitt
des Prüfkörpers von (10 × 10) × 10-6 m.
Diese Legierung besitzt zwar mechanische Kennwerte, die
höher als bei den oben erwähnten Legierungen liegen, ist
trotzdem noch nicht betriebssicher genug.
Bekannt ist eine verschleißfeste Legierung, die folgende
Bestandteile in Masse-% enthält:
Kohlenstoff|1,70 bis 2,35 | |
Silizium | 0,60 bis 2,00 |
Mangan | 2,80 bis 3,90 |
Chrom | 28,00 bis 33,00 |
Titan | 0,05 bis 0,30 |
Zirkon | 0,05 bis 0,30 |
Eisen | Rest |
(SU-PS 4 29 129). |
Diese Legierung wird auch unter Bedingungen von intensivem
reibendem Verschleiß verwendet und weist folgende mechanische
Eigenschaften auf: Biegefestigkeit 900 MPa, Härte
54 HRC, bezogener reibender Verschleiß (ermittelt nach der
oben angegebenen Methode) 0,68, durch Durchbiegung gekennzeichnete
Plastizität 2,5 × 10-3 m bei Prüfbasis von
2,0 × 10-1 m und Querschnitt des Prüfkörpers von
(10 × 10) × 10-6 m.
Wie die obigen Ausführungen zeigen, reichen die Plastizität,
Härte und Verschleißfestigkeit dieser Legierung nicht
aus, um den zuverlässigen und andauernden Betrieb von
daraus bestehenden Teilen zu sichern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Einführung
eines neuen Bestandteils und Änderung des Mischverhältnisses
eine verschleißfeste Legierung bereitzustellen, die
erhöhte Festigkeits- und Plastizitätseigenschaften sowie
eine hohe Abriebfestigkeit besitzt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die erfindungsgemäße
verschleißfeste Legierung, enthaltend Kohlenstoff, Silizium,
Mangan, Chrom, Titan, Zirkon und Eisen, zusätzlich Niob
bei folgendem Mischungsverhältnis in Masse-% enthält:
Kohlenstoff|2,38 bis 3,50 | |
Silizium | 0,01 bis 2,50 |
Mangan | 0,20 bis 5,50 |
Chrom | 18,50 bis 40,00 |
Titan | 0,03 bis 0,20 |
Zirkon | 0,02 bis 0,48 |
Niob | 0,05 bis 0,16 |
Eisen | Rest |
Durch Auswahl der Komponentenzusammensetzung und des Mischungsverhältnisses
bei der erfindungsgemäßen verschleißfesten
Legierung erhält man während des Legierens (Modifikation)
nach Kristallisation ein Feingefüge, welches aus
hochlegiertem Mischkristall, hochfestem und verschleißfestem
Skelett von Ledeburiteutektikum an den Grenzen primärer
Körner und der hochfesten ultradispersen Phase, und
zwar intermetallischen Verbindungen, besteht, die im Korn-
und Subkornvolumen sowie in Ledeburit gleichmäßig verteilt
sind. Es ergibt sich dabei eine bedeutende Verfeinerung
der Körner und Dendrite.
Solch ein Gefüge ermöglicht es, eine hohe Festigkeit, Härte
und Abriebfestigkeit und zugleich hohe Plastizität zu erreichen.
Durch das Vorhandensein von Niob als stärkster Carbid- und
Nitridbildner in der erfindungsgemäßen Legierung steigt
ihre Konzentrations- und Gefügehomogenität wegen des Entropiewerts
an, was ihre höhere Plastitzität bedingt. Es kommt
dabei zur Erleichterung der Relaxationsprozesse an Spannungsanhäufungsstellen
bei Korn- und Subkorngrenzen zwischen
den Phasen, wobei unerwünschte Einschlüsse, beispielsweise
Schwefel- und Phosphorverbindungen, fehlen.
Der Einfluß von Niob auf die Erhöhung der Festigkeit, Härte
und Verschleißfestigkeit ist damit verbunden, daß die Niobatome
teilweise Zirkon- und Titanatome in ultradispersen intermetallischen
Verbindungen substituieren und die Disproportionierung
der Gitterkonstanten von intermetallischen
Verbindungen und Mischkristallen vergrößert, indem sie damit
ihre chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit
erhöhen. Die Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit der
erfindungsgemäßen Legierung werden dabei gesteigert.
Eine unter 0,05 Masse-% liegende Niobkonzentration führt
zur Festigkeitsabnahme der Legierung, weil der Niobgehalt
in diesem Fall nicht ausreicht, das Gitter der intermetallischen
Verbindungen aufzubauen. Die Plastizität der Legierung
wird ebenfalls herabgesetzt, da eine ausreichende Konzentrations-
und Gefügehomogenität der Legierung nicht erreicht
wird.
Eine über 0,16 Masse-% liegende Niobkonzentration setzt die
Plastizität der Legierung infolge Versprödung herab, welche
durch übermäßige Festigkeitserhöhung und Bildung von Spannungsanhäufungsstellen
bei Verschlechterung ihrer Relaxationsbedingungen
hervorgerufen wird.
Die erfindungsgemäße Legierung besitzt auch verbesserte Fertigungseigenschaften
gegenüber den bekannten Legierungen,
z. B. eine höhere Rißbeständigkeit unter Überhitzungsbedingungen
beim Erschmelzen und bei der Wärmebehandlung. Das ist
mit der Verengung und Verschiebung des Kristallisationsbereichs
der erfindungsgemäßen Legierung in Richtung zu höheren
Temperaturen unter Einwirkung von Niob zu erklären.
Auf dasselbe ist auch die Schweißbarkeit der erfindungsgemäßen
Legierung mit Stählen bei der Verwendung von konventionellen
Schweißverfahren zurückzuführen.
Im Falle der Verwendung der erfindungsgemäßen Legierung
wird die Güte der Gußstücke durch Herabsetzen der Porosität,
Zahl von Lunkern und Rissen bedeutend erhöht und die
Fließfähigkeit und der Füllungsgrad von Gießformen verbessert.
Die erfindungsgemäße Legierung erhält man durch Beschickung
und Herunterschmelzen des Einsatzguts, enthaltend Roheisen
und Stahl (beispielsweise Schrott, Abfälle des eigenen Betriebs,
u. a. m.), Ferrolegierungen von Chrom, Mangan und Silizium
in Mengen, welche das Erzielen des gemäß der vorliegenden
Erfindung erforderlichen Gehalts an Kohlenstoff, Silizium,
Mangan und Chrom bewirken. Ferrolegierungen oder titan-,
zirkon- und niobhaltigen Legierungen werden der Schmelze
in zerkleinerter Form zugesetzt.
Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung werden
folgende Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Legierung
angeführt.
Eine verschleißfeste Legierung, die folgende Bestandteile
in Masse-% enthält:
Kohlenstoff | |
2,38 | |
Silizium | 2,00 |
Mangan | 0,80 |
Chrom | 20,50 |
Titan | 0,03 |
Zirkon | 0,30 |
Niob | 0,08 |
Eisen | Rest |
Man stellt aus dieser Legierung Schaufellaschen von Mischern
für Silikat- und Tonmassen her. Gleichzeitig werden ähnliche
Teile aus der bekannten Legierung (Kohlenstoff 2,0 Masse-%,
Silizium 1,3 Masse-%, Mangan 3,3 Masse-%, Chrom 30,5
Masse-%, Titan 0,17 Masse-%, Zirkon 0,17 Masse-%, Eisen -
Rest (SU-PS 4 29 129)) gefertigt, und führt dann die Prüfung
der mechanischen Kennwerte und Gebrauchseigenschaften der
angegebenen Teile durch. Die Prüfergebnisse sind in der
nachstehenden Tabelle dargestellt.
Eine verschleißfeste Legierung, die folgende Bestandteile
in Masse-% enthält:
Kohlenstoff | |
3,50 | |
Silizium | 2,00 |
Mangan | 2,00 |
Chrom | 20,00 |
Titan | 0,10 |
Zirkon | 0,10 |
Niob | 0,10 |
Eisen | Rest |
Diese Legierung wird an Kegeln in Hydrozyklonen für die Bearbeitung
von Zementmörtel beim Erdölbohren analog zu den
in Beispiel 1 angegebenen geprüft. Die Prüfergebnisse sind
in der nachstehenden Tabelle angeführt.
Eine verschleißfeste Legierung, die folgende Bestandteile
in Masse-% enthält:
Kohlenstoff | |
3,10 | |
Silizium | 1,80 |
Mangan | 2,40 |
Chrom | 23,00 |
Titan | 0,20 |
Zirkon | 0,15 |
Niob | 0,08 |
Eisen | Rest |
Man stellt aus dieser Legierung Arbeitsteile von Sandpumpen
her. Die Prüfungen werden analog zu den in Beispiel 1 angegebenen
in einem Diamantbergwerk durchgeführt. Die Prüfergebnisse
sind in der nachstehenden Tabelle angeführt.
Eine verschleißfeste Legierung, die folgende Bestandteile
in Masse-% enthält:
Kohlenstoff | |
3,50 | |
Silizium, | 2,50 |
Mangan | 1,80 |
Chrom | 40,00 |
Titan | 0,20 |
Zirkon | 0,48 |
Niob | 0,05 |
Eisen | Rest |
Aus der Legierung werden Übergangsstücke für Rohrverbindungen
von Entschlackungsanlagen hergestellt. Die Prüfungen
werden analog zu den in Beispiel 1 angegebenen in Wärmekraftwerken
durchgeführt. Die Prüfergebnisse sind in der
nachstehenden Tabelle angeführt.
Eine verschleißfeste Legierung, die folgende Bestandteile
in Masse-% enthält:
Kohlenstoff | |
3,20 | |
Silizium | 1,80 |
Mangan | 3,80 |
Chrom | 22,00 |
Titan | 0,10 |
Zirkon | 0,05 |
Niob | 0,12 |
Eisen | Rest |
Aus der Legierung werden Mahlkörper (Kugeln, Stangenabschnitte)
zur Verarbeitung der Zementmasse erhalten. Die
Prüfungen werden analog zu den in Beispiel 1 angegebenen
durchgeführt. Die Prüfergebnisse sind in der nachstehenden
Tabelle angeführt.
Eine verschleißfeste Legierung, die folgende Bestandteile
in Masse-% enthält:
Kohlenstoff | |
2,90 | |
Silizium | 2,00 |
Mangan | 2,00 |
Chrom | 19,00 |
Titan | 0,20 |
Zirkon | 0,48 |
Niob | 0,05 |
Eisen | Rest |
Aus der Legierung werden Schürfschneiden des Planierschilds
hergestellt. Die Prüfungen werden analog zu den in Beispiel 1
angegebenen durchgeführt. Die Prüfergebnisse sind in der
nachstehenden Tabelle angeführt.
Eine verschleißfeste Legierung, die folgende Bestandteile
in Masse-% enthält:
Kohlenstoff | |
3,10 | |
Silizium | 1,25 |
Mangan | 1,50 |
Chrom | 20,00 |
Titan | 0,11 |
Zirkon | 0,20 |
Niob | 0,08 |
Eisen | Rest |
Aus der Legierung werden Preßschneckenelemente in der Ziegelherstellung
hergestellt. Die Prüfungen werden analog zu
den in Beispiel 1 angegebenen durchgeführt. Die Prüfergebnisse
sind in der nachstehenden Tabelle angeführt.
Eine verschleißfeste Legierung, die folgende Bestandteile
in Masse-% enthält:
Kohlenstoff | |
2,80 | |
Silizium | 0,01 |
Mangan | 0,20 |
Chrom | 18,50 |
Titan | 0,03 |
Zirkon | 0,30 |
Niob | 0,05 |
Eisen | Rest |
Aus der Legierung werden Buchsen für Austrittsbohrungen der
Spülkanäle eines Bohrwerkzeugs hergestellt. Die Prüfungen
werden analog zu den in Beispiel 1 angegebenen durchgeführt.
Die Prüfergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle angeführt.
Eine verschleißfeste Legierung, die folgende Bestandteile in
Masse-% enthält:
Kohlenstoff | |
2,80 | |
Silizium | 1,90 |
Mangan | 5,50 |
Chrom | 25,00 |
Titan | 0,10 |
Zirkon | 0,25 |
Niob | 0,10 |
Eisen | Rest |
Aus der Legierung werden Segmente von Defibratoren zur Zerkleinerung
von Holzmassen bei der Papierherstellung hergestellt.
Die Prüfungen werden analog zu den in Beispiel 1
angegebenen durchgeführt. Die Prüfergebnisse sind in der
nachstehenden Tabelle angeführt.
Eine verschleißfeste Legierung, die folgende Bestandteile
in Masse-% enthält:
Kohlenstoff | |
2,50 | |
Silizium | 1,90 |
Mangan | 1,90 |
Chrom | 28,00 |
Titan | 0,08 |
Zirkon | 0,40 |
Niob | 0,16 |
Eisen | Rest |
Aus der Legierung werden Meißel zur Holzbearbeitung hergestellt.
Prüfungen werden analog zu den in Beispiel 1
angegebenen durchgeführt. Die Prüfergebnisse sind in der
nachstehenden Tabelle angeführt.
Eine verschleißfeste Legierung, die folgende Bestandteile
in Masse-% enthält:
Kohlenstoff | |
2,40 | |
Silizium | 0,80 |
Mangan | 0,40 |
Chrom | 26,00 |
Titan | 0,10 |
Zirkon | 0,02 |
Niob | 0,05 |
Eisen | Rest |
Aus der Legierung werden Häckselmesser zur Futteraufbereitung
hergestellt. Die Prüfungen werden analog zu den in
Beispiel 1 angegebenen durchgeführt. Die Prüfergebnisse
sind in der nachstehenden Tabelle angeführt.
Claims (1)
- Verschleißfeste Legierung, die Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Chrom, Titan, Zirkon und Eisen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Niob enthält, bei folgendem Mischungsverhältnis der Komponenten in Masse-%:
Kohlenstoff|2,38 bis 3,50 Silizium 0,01 bis 2,50 Mangan 0,20 bis 5,50 Chrom 18,50 bis 40,00 Titan 0,03 bis 0,20 Zirkon 0,02 bis 0,48 Niob 0,05 bis 0,16 Eisen Rest
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 88102590 CN1015183B (zh) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 耐磨合金 |
DE19883812459 DE3812459A1 (de) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | Verschleissfeste legierung |
DD31513688A DD281423A5 (de) | 1988-04-14 | 1988-04-27 | Verschleissfeste legierung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883812459 DE3812459A1 (de) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | Verschleissfeste legierung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3812459A1 true DE3812459A1 (de) | 1989-10-26 |
Family
ID=6351990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883812459 Withdrawn DE3812459A1 (de) | 1988-04-11 | 1988-04-14 | Verschleissfeste legierung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3812459A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999051399A1 (de) * | 1998-04-06 | 1999-10-14 | Vulkan Strahltechnik Gmbh | Nichtrostendes strahlmittel |
-
1988
- 1988-04-14 DE DE19883812459 patent/DE3812459A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999051399A1 (de) * | 1998-04-06 | 1999-10-14 | Vulkan Strahltechnik Gmbh | Nichtrostendes strahlmittel |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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