PL156244B1

PL156244B1 - Staliwo do pracy na goraco

Info

Publication number: PL156244B1
Application number: PL27699088A
Authority: PL
Inventors: Feliks Wojtkun; Stanislaw Grzesiak; Jerzy Sekowski
Original assignee: Wyzsza Szkola Inzynierska
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1988-12-30
Publication date: 1992-02-28
Also published as: PL276990A1

Abstract

S taliw o d o p ra c y n a g o rą c o , znamienne tym, że zaw iera w ag o w o od 0,4 d o 0 ,55% C ; o d 7 d o 13, k o rzy stn ie o d 7 do 9% C r; od 1,0 do 1,2% C u; od 0,8 d o 1, 1% M o; o d 0,4 do 0,6% N i; o d 0,3 do 0,4% V; od 0,3 d o 0,4% Si; o d 0,3 d o 0,4% M n , reszta żelazo i n ieu n ik n io n e zanieczyszczenia.

Description

Przedmiotem wynalazku jest wieloskładnikowe staliwo stopowe do pracy na gorąco, zwłaszcza w warunkach intensywnego zużycia ściernego i rozpuszczalności (korozji) w ciekłych stopach aluminium.

W produkcji form ciśnieniowych, narzędzi do przeróbki plastycznej stopów metali nieżelaznych używa się stali do pracy na gorąco, przykładowo chromowo - wolframowo - niklowej w gat. WWN1 ,chromowo-molibdenowej w gat. WCL (PN - 69/H-85201), a ostatnio na Zachodzie i w ZSRR stali nierdzewnych niejednofazowych oraz staliwa. Właśnie staliwo, w światowej, a także krajowej literaturze jest wskazywane jako jeden z materiałów do produkcji form, matryc kuźniczych i ogólnie - narzędzi do pracy na gorąco. Wynika to głównie ze specyfiki budowy dendrytycznej staliwa, utrudniającej procesy zarodkowania i rozprzestrzeniania pęknięć, a także hamującej procesy dyfuzyjne. Przy ogólnie wyższej, a przynajmniej porównywalnej z odpowiednią stalą, żywotności narzędzi odlewanych, zawsze obserwuje się te same przyczyny zużycia i wycofania narzędzi z produkcji. Jest to zazwyczaj siatka pęknięć i zużycie powierzchni roboczej procesami ścierania i zacierania, a w przypadku kontaktu z ciekłymi stopami aluminium, ich fizyko chemicznym oddziaływaniem na stopy żelaza. Staliwo do pracy w tych warunkach powinno więc odznaczać się trwałością specyficznej budowy dendrytycznej, być odporne na ścieranie w podwyższonych temperaturach i reakcję z ciekłymi stopami, zwłaszcza aluminium.

Znane z literatury patentowej stopy żelaza do pracy na gorąco zazwyczaj są proponowane jako stale, czyli po przeróbce plastycznej, bądź też nie uwzględniają równocześnie działających wielu czynników destrukcji materiału podczas eksploatacji.

Z opisu rozwiązania według świadectwa autorskiego ZSRR nr 1 235 985 z 1986 r. znane jest staliwo na narzędzia do przeróbki plastycznej na gorąco o składzie wagowym: C = 0,2-0,6%; Si = 0,1-0,5%; Mn = 0,3-0,8%; Cr = 5-9%; Ni = 0,5-2%; Mo = 0,05-0,35%; V = 0,55-1%; Al, Zr, Nb = 0,1%; Ce + Ca = 0,005-0,05%; N = 0,05-0,12%. Proponowane w tym rozwiązaniu proporcje składników oraz wprowadzenie pierwiastków modyfikujących sprawiają, że staliwo może pracować w warunkach zmiennych obciążeń cieplno-mechanicznych. Staliwo to nie wykazuje jednak jednocześnie wystarczającej odporności chemicznej zwłaszcza odporności na oddziaływanie ciekłych stopów metali nieżelaznych oraz odporności na zużycie ścierne w podwyższonych temperaturach.

Wymaganiom tym odpowiada staliwo według wynalazku zawierające wagowo od 0,4 do 0,55% C; od 7 do 13, korzystnie od 7 do 9% Cr; od 1,0 do 1,2% Cu; od 0,8 do 1,1% Mo; od 0,4 do 0,6% Ni; od 0,3 do 0,4% V; od 0,3 do 0,4% Si; od 0,3 do 0,4% Mn. Zachowanie podanych proporcji pierwiastków węglikotwórczych (Cr, Mo, V) do zawartości węgla zapewnia trwałość faz węglikowych, a pozostałe pierwiastki umacniając osnowę wywołują korzystne, wydzieleniowe procesy podczas obróbki cieplnej i w czasie pracy w podwyższonych temperaturach. Ostateczne własności użytkowe uzyskuje się po obróbce cieplnej, która przy podanym składzie chemicznym, procesami martenzytyczno - wydzieleniowymi optymalizuje strukturę staliwa. Obróbka cieplna polegająca na wyżarzeniu (1100 K), hartowaniu (1323-1373 K) i odpuszczaniu - starzeniu (953-1023 K) nadaje następujące własności: twardość - powyżej 43 HRC; wytrzymałość na rozciąganie R - powyżej 1180 MPa w temperaturze otoczenia i powyżej 900 MPa w temperaturze 773 K. Rozpuszczalność w riekfym sdumnme AKill o temperaturze ⁹⁷3^K w czasⁱe ⁸ godzm wynosⁱ (^2,5~^4,0)· ¹0~⁴g^/mm². ^Roz^puszcza^lno^ść w t^ych warunkach stah ^WC^L w^ynosⁱ ok. ²⁰ · 10~⁴g/mm². ^Wska^źmk zu^żyria

156 244 ściernego w temperaturze ⁷⁷³ K wynosi (4,0-4,5) · 10'²mm/m w porównaniu z (4,7-5,2) · 10'²mm/m a stah WCL.

Staliwo według wynalazku można wytapiać w dowolnym piecu topialnym stosowanym w odlewnictwie staliwa. Proces metalurgiczny prowadzi się zgodnie z powszechnie znanymi metodami wytopu stali stopowych. Technologia formy odlewniczej nie wymaga żadnych specjalnych materiałów. Odlewy, zależnie od wymagań, warunków produkcyjnych i masy, można wykonywać technologią wytapianych modeli, Shawa lub innymi - stosownie do potrzeb i celów. Korzystnie jednak jest, aby metal w formie był chłodzony stosunkowo szybko w celu otrzymania znacznego wskaźnika dyspersji dendrytów. Jak wiadomo, cel ten można skutecznie osiągnąć modyfikacją staliwa.

Wynalazek ilustruje następujący przykład wykonania: w piecu indukcyjnym wysokiej częstotliwości wytopiono staliwo o składzie wagowym 0,45% C; 7,66% Cr; 1,07% Cu; 0,87% Mo; 0,4% Si; 0,36% Mn; 0,49% Ni; 0,3% V; 0,018% P; 0,020% S. Odlewy próbne wykonano metodą wytapialnych modeli. Własności po obróbce cieplnej były następujące: twardość 45 HRC; Rm = 1183 MPa w temperaturze ^{773 K}. Zutycie ^ścierne w temperaturze ^{773 K} wynosiło ^4,02 · 10²mm/m, a rozpuszczalność w stanie surowym (bez obróbki cieplnej) podczas wytrzymywania przez 8 godzin w riekJym sdummie o temperaturze ^{973 K} wymosła ^2,54 · W^g/mm².

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 5000 zł.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Staliwo do pracy na gorąco, znamienne tym, że zawiera wagowo od 0,4 do 0,55% C; od 7 do 13, korzystnie od 7 do 9% Cr; od 1,0 do 1,2% Cu; od 0,8 do 1,1% Mo; od 0,4 do 0,6% Ni; od 0,3 do 0,4% V; od 0,3 do 0,4% Si; od 0,3 do 0,4% Mn, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia.