NO118007B - - Google Patents

Description

Stdpejernslegering.

Denne oppfinnelse angår hvitt stopejern legert med mangan-kobber-molyb.den og mer spesielt en slik legering med stor hardhet, gnidningsmotstand og slagfasthet.

Generelt utgjor mangan en vesentlig bestanddel av legeringen i. henhold til oppfinnelsen, men legeringen får forbedrede egenskaper hvis mangan er tilstede enten sammen med kobber eller molybden.

Materialer som tidligere hår vært brukt til formål hvor det kreves

motstandsdyktighet overfor gnidning og slitasje, innefatter hvitt stopejern, legert hvitt stopejern med nikkel og krom som hoved-

legeringsbestanddeler, samt stål, både alminnelig stål og legert stål. Disse materialer lider imidlertid av flere mangler. Forst

og fremst mangler de ofte den tilfredsstillende kombinasjon av styrke, hårdhet, seighet og slitestyrke som er nodvendig;for slikcfprmål som for eksempel malemedia, molleforinger og: lignende anvendelsesformål, eller de er for dyre i bruk på grunn av omkostningene med legeringsbestand-delene. ',

Behovet for/en legering som besitter seighets-, styrke-, hardhets-

og gnidningsmotstandsegenskaper og som er mer dkonomisk i bruk enn tidligere legeringstyper, skulle således være innlysende.

Foreliggende oppfinnelse går således ut på en hvit stope-:jernlegering som inneholder mellom 2 og 6$mangan, mellom 0,1 og 2% kobber, mellom 0,1 og 0, 7% molybden, 0 til 2% silisium, og mellom 2 og h% karbon, idet resten er jern og vanlige, forurensninger. Med en slik legering oppnås stor og jevn hårdhet, overskridende; 500 Brinell, samt stor gnidningsmotstand og slagstyrke. Foretrukne sammensininger av legeringen i henhold til oppfinnelsen jer angitt i krav 2 og 3- De forurensninger som forekommer omfatter fosfor og svovel som vanligvis finnes i stopejern (prosentinnholdet av fosfor kan typisk variere fra 0,01 til 0,2 og av svovel :fra 0,01

til 0,3)j samt slike tilfeldige elementer som uunngåelig linnfores i legeringsovnen eller kupolovnen med skrapmetall. Fig; 1 i de medfolgende tegninger viser en grafisk oversikt over forholdet mellom legeringshårdheten og det prosentvise vektinnhold av mangan, kobber/feg molybden. Fig. 2 er et mikrofotografi av en foretrukken legering tatt med en forstørrelse på 500 ganger.

Etter utforelse av utstrakte eksperimenter og pr5vning av en rekke legeringer har det vist seg at legert hvitt stopejern som, som deler av sammensetningen, inneholder mangan, kobber og molybden tilveiebringer en foronskét kombinasjon av styrke, hårdhet, seighet og gnidningsmotstand når: legeringssammensetningen holdes innenfor de gitte grenser, og at det legerte stopejern lett kan smeltes i kupolovn. Videre tilveiebringer den nye stopejernslegering et 6'konomisk alternativ til tidligere brukte slitemotstandsdyktige materialer.

Mikrostrukturen til legeringen fremstilt i .-henhold til oppfinnelsen omfatter en karbidfase, en perlittfase og en austenitt-martensitt-fase i varierende forhold. Bortsett fra karbidfasen er det ikke nodvendig at alle disse faser er tilstede sammen i mikrostrukturen' av foreliggende oppfinnelse. Forholdene mellom karbidfasen, perlittfasen og austenitt-martensittfasen i mikrostrukturen varierer i henhold til tverrsnittsstorrelsen av den støpte gjenstand, avkjolingshastigheten av stopegodset og den ndyaktige sammen-setning, hvilket lett vil forstås av fagfolk på området. Den kombinerte effekt av disse faser gir mikrostrukturen, og folgelig legeringen, den foronskede kombinasjon av egenskaper som foran nevnt og muliggjor at legeringen kan brukes hvor en stor motstandsevne mot slitasje og slag, såvel som en stor og jevn hårdhet gjennom hele den stopte gjenstand, er nodvendig.

Et eksempel på oppfinnelsen vil nå bli beskrevet under henvisning ti^Fig. 1 i medfolgende tegninger som viser forholdet mellom legeringshårdheten og det prosentvise innhold av mangan, kobber:

og molybden.

Et antall malelegemer med 38 mm's diameter som vanligvis brukes i maieinnretninger for malm ble kokillestopt med varierende innhold av legeringsemner. Legemenes hardhet ble undersdkt og tegningen viser variasjonen i hårdhet i sliktmasseenheter når mangan, kobber og molybden varieres uavhengig mens de andre bestanddeler i legeringen holdes konstant innenfor forsoksgrensene. Legemenes Rockwell-hårdhet ble undersokt. Det vil sees at én ekvivalent Brinell-hårdhet omkring 500 kan oppnås i et legert hvitt stopejern over et sammensetningsområde hvor flere av legeringene vil være vesentlig billigere enn de materialer som hittil har vært vanlig anvendt for legeringer hvorav det kreves utmerket gnidnings-og slitasebestandighet.

For mari kom frem til den foretrukne utforelsesform, ble det i et forsoksanlegg utfort forsok med legeringer inneholdende opp til ' h% kobber, opp til 16%.mangan, opp til 0,5$ nikkel, opp til 1% molybden og opp til 0,1$ bor. Hver legering var basert på en stopejernsblanding inneholdende omtrent 2% karbon, 0, 5% silisium og resten jern. Alle prosentangivelser er vektprosent. Alle de undersokte legeringer viste en stor hårdhet og god slitasje-bestandighet.

Innenfor det brede området som omfattes av oppfinnelsen og som

er nevnt i det foregående, finnes det imidlertid en spesiell og .foretrukken legering som har en optimal hardhet. Den for,etrukne legering inneholder omkring 3,2$ mangan, 0,9$ kobber og 0,20$ molybden med 2-lt$karbon, 0-2$ silisium mens resten vesentlig er jern samt snå mengder forurensninger, som for eksempel fos^for og svovel, i mengder som vanligvis finnes i stopejern som foran, nevnt. Denne foretrukne legering yter en meget stor motstand mot gnidning og slitasje ved anvendelse ved f.eks. maling av malmer.

Mikrostrukturen til den foretrukne.legering er vist i fig. 2 som

er etmikrofotografi med 500 ganger forstdrrelse. Mikrofotografiet viser fordelingen av karbid, perlitt, gjenværende austenitt.og martensitt i legeringen.

I tillegg har den foretrukne legering en forbedret suj/yice og seighet sammenlignet med vanlig anvendt hvitt stopejern legert med krom-nikkel og som eksempelvis selges under varebetegnelsen MNi-Hard". Ved proving med gjentatt fall av et lodd på ca.<*>+5 kg. på et 38 mm<*>s kokillestopt og spenningsglodet legeme fra en hoyde på omkring

2,^f meter viste den foretrukne legering seg å være vesentlig seigere enn krom-nikkelstdpejernslegeringen kjent under:betegnelsen "Ni-Hard"..- .

Stdperiprover i full målestokk har vist at legeringene i henhold til foreliggende oppfinnelse kan kokillestdpes eller sandstdpes under anvendelse av vanlig kupolovnpraksis og stdpemetoder. Det vanlige smelteutstyr anvendt ved disse prover i full målestokk var en kupolovn som er det billigste og mest vanlige anvendte utstyr for stopejern. Det er imidlertid klart at annet kjent smelteutstyr som f.eks. elektriske ovner også kan brukes. Det er blitt foretatt undersøkelser av kpkillestdpte deler,så vel som sandstopte deler av mangan-kobber-molybdenlegeringer for å bestemme deres oppforsel ut fra stoperimannens syn på saken og det er blitt oppnådd gode resultater fra slite undersokelser.

Feltprover på maling av malm har vist at kokillestopte deler stopt av den foretrukne legering med etterfølgende spennings-glodning ved 315°C har utmerket motstandsevne mot gnidning og slag og at de i så henseende er sammenlignbare med vanlig brukt og kostbare hvitt stopejern legert med krom-nikkel..

Et antall prover ble også utfort på kulemolldeler, omtrent 107 x 152 x 711 mm, stopt fra en legering av den foretrukne utforelse som foran nevnt. Disse deler viste seg å ha en hoy slagfasthet, provet ved fritt fall av en vekt på 1. 22h kg. fra en hoyde på

30,5 cm, samt en utmerket hardhet. ■

På grunn av dets usedvanlige kombinasjon av egenskaper vil det hvite stopejern i henhold til oppfinnelsen finne anvendelse på

et stort antall områder hvori stor hårdhet, gnidningsmotstand og slitasje motstand foretrekkes, som .f.eks. malekuler, sliteplater i moller, ruller, pumpedeler, deler til gruvemaskiner, molleringer, dyser osv., som kan fremstilles av det hvite stopejern i henhold til oppfinnelsen.

Forbedringen og fordelene ved foreliggende oppfinnelse skulle således være klar.

Claims (3)

1. Hvit stope-.jernlegering med stor og jevn hårdnet overskridende 500 Brinell og med stor gnidningsmotstand og slagfasthet, karakterisert ved at den inneholder mellom 2 og 6$ mangan, mellom 0,1 og 2% kobber, mellom 0,1 og 0,7$ molybden,

0 til 2% silisium og mellom 2 og h% karbon, idet resten er jern og vanlige forurensninger.

2. Legering som angitt i krav 1, karakterisert ved at den inneholder mellom 2,5 og 5$ mangan, mellom 0,1 og 1,8$ kobber, mellom 0,1 og 0,6$ molybden, 0 til 2$ silisium og mellom 2 og >+$ karbon, idet resten er jern og vanlige forurensninger.

3. Legering som angitt i krav 2, karakterisert ved at den inneholder ca. 3,2$ mangan, ca. 0,9$ kobber, ca. ' 0,20$ molybden, o til 2$ silisium og mellom 2 og •+$ karbon, idet resten er jern og vanlige forurensninger.