PL210981B1 - Stop na osnowie żelaza o dużej odporności na ścieranie - Google Patents
Stop na osnowie żelaza o dużej odporności na ścieranieInfo
- Publication number
- PL210981B1 PL210981B1 PL384608A PL38460808A PL210981B1 PL 210981 B1 PL210981 B1 PL 210981B1 PL 384608 A PL384608 A PL 384608A PL 38460808 A PL38460808 A PL 38460808A PL 210981 B1 PL210981 B1 PL 210981B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- alloy
- iron
- vanadium
- chromium
- carbon
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 34
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 23
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 23
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 14
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 10
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 9
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(21) Numer zgłoszenia: 384608 (22) Data zgłoszenia: 05.03.2008 (19) PL (11) 210981 (13) B1 (51) Int.Cl.
C22C 38/24 (2006.01) C22C 38/26 (2006.01) C22C 38/28 (2006.01)
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (54)
Stop na osnowie żelaza o dużej odporności na ścieranie (73) Uprawniony z patentu:
AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA
IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:
14.09.2009 BUP 19/09
VESUVIUS SKAWINA MATERIAŁY
OGNIOTRWAŁE SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Skawina, PL INSTYTUT ODLEWNICTWA, Kraków, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.03.2012 WUP 03/12 (72) Twórca(y) wynalazku:
LESZEK MAGALAS, Kraków, PL JERZY KRAWIARZ, Kraków, PL ADAM KOKOSZA, Kraków, PL WALDEMAR UHL, Wieliczka, PL ZENON PIROWSKI, Kraków, PL LESZEK CISŁO, Kraków, PL (74) Pełnomocnik:
rzecz. pat. Elżbieta Postołek
PL 210 981 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest stop na osnowie żelaza o dużej odporności na ścieranie, przeznaczony na narzędzia monolityczne, elementy robocze oprzyrządowania narzędziowego oraz części maszyn, które narażone są w czasie eksploatacji na szczególnie intensywne zużycie ścierne.
Powyższe narzędzia, elementy oraz części wykonuje się z węglików spiekanych lub stopów specjalnych na osnowie żelaza o szczególnie dużej odporność na ścieranie, które wykonuje się technologią metalurgii proszków. Ponadto, do wykonania takich elementów stosuje się wysokostopowe stale narzędziowe klasy ledeburytycznej, takie jak stale szybkotnące i stale wysoko-chromowe, zawierające dużą zawartość węgla, a także wysokowanadowe stale narzędziowe nieledeburytyczne oraz żeliwa wysokochromowe.
Znany ze zgłoszenia EP1721999 stop specjalny odporny na korozję i ścieranie, otrzymywany technologią metalurgii proszków, zawiera wagowo: 2,0 - 3,5% węgla, max. 1,0% krzemu, max. 1,0% manganu, 12,0 - 16,0% chromu, 2,0 - 5,0% molibdenu, 6,0 - 11,0% wanadu, 2,0 - 6,0% niobu, 1,5 - 5,0% kobaltu 0,05 - 0,30% azotu, reszta żelazo i nieistotne zanieczyszczenia. Minimalna i maksymalna zawartość węgla w tym stopie jest zbilansowana z zawartością chromu, molibdenu, wanadu i azotu w ten sposób, że:
Cmin = 0,4 + 0,099 (%Cr - 11) + 0,063% Mo + 0,177% V + 0,13% Nb - 0,85%N,
Cmax = 0,6 + 0,099 (%Cr - 11) + 0,063% Mo + 0,177% V + 0,13% Nb - 0,85% N.
Innym, znanym z bazy danych firmy Crucible Materials Corporation, stopem zalecanym do zastosowań wymagających wyjątkowej odporności na ścieranie jest stal typu CPM15V zawierająca wagowo: 3,40% węgla, 0,50% manganu, 0,90% krzemu, 5,25% chromu, 14,50% wanadu, 1,30% molibdenu, 0,07% siarki, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia.
Znane stale narzędziowe stopowe klasy ledeburytycznej zawierają wagowo: 0,4 - 2,5% węgla, 0,1 - 0,6% manganu, 0,15 - 0,65% krzemu, 3,5 - 13,5% chromu, do 21% wolframu, do 10,5% molibdenu, do 6,5% wanadu, do 15,0% kobaltu, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia.
Ponadto znane z polskiego opisu patentowego PL162262 stale narzędziowe stopowe nieledeburytyczne o dużej odporności na ścieranie zawierają wagowo: 1,6 - 3,0% węgla, 0,4 - 2,0% manganu, 0,2 - 2,5% krzemu, 0,1 - 5,0% chromu, 3,0 - 14,0% wanadu, do 7,0% wolframu, do 4,0% molibdenu, do 10,0% kobaltu, do 4,0% niobu, do 4,5% tytanu, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, przy czym sumaryczna zawartość wanadu, tytanu i niobu wynosi 6% < % V + % Ti + 0,5% Nb < 14%.
Znane są także z polskiej normy PN-EN 12513:2003 żeliwa odporne na ścieranie zawierające wagowo: 1,8 - 3,6% węgla, 0,5 - 1,5% manganu, max 1,0% krzemu, 11,0 - 28,0% chromu, max 3,0% molibdenu, max 2,0% niklu, max 1,2% miedzi, max 0,08% fosforu, max 0,08% siarki, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia.
Zasadniczą wadą powyższych tworzyw jest wysoki koszt ich wytwarzania. Koszt ten nie będzie skompensowany nawet wtedy, gdy trwałość wykonanych z nich narzędzi, jak również czas ich eksploatacji będą wyższe w porównaniu z zastosowaniem narzędzi o mniejszej żywotności, ale zdecydowanie tańszych.
Głównym celem wynalazku jest ustalenie składu chemicznego stopu na osnowie żelaza, o odpowiednio zbilansowanej zawartości składników stopowych z zawartością węgla, który gwarantuje wyjątkowo dużą odporność na zużycie ścierne przy stosunkowo niedużym koszcie jego wytwarzania.
Istotą stopu na osnowie żelaza o dużej odporności na ścieranie, zawierającego wagowo: 0,4 - 2,0% manganu, 0,2 - 1,5% krzemu, 5,0 - 17,0% chromu, 0,5 - 2,0% molibdenu, 0,0 - 6,0% niobu, 0,0 - 4,0% tytanu, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, jest to, że zawiera 3,0 - 4,8% węgla oraz 8,0 - 18,0% wanadu przy czym sumaryczna zawartość wanadu, niobu i tytanu wynosi, 10% < % V + % Ti + 0,5% Nb < 18%, a zawartość węgla spełnia z dokładnością ± 0,1% warunek:
% C = 0,2 (% V + % Ti + 0,5% Nb) + 0,02 (% Cr - 5) + 1,0.
Stop na osnowie żelaza, według wynalazku, wykazuje wyjątkowo dużą odporność na ścieranie i stosunkowo nieduży koszt wytwarzania w porównaniu do znanych dotychczas stopów. Otrzymuje się z niego narzędzia, elementy robocze oprzyrządowania narzędziowego oraz części maszyn, które narażone są w czasie eksploatacji na szczególnie intensywne zużycie ścierne.
P r z y k ł a d I
Stop według analizy chemicznej wytopowej zawiera wagowo: 3,8% węgla, 1,2% manganu, 0,6% krzemu, 6,3% chromu, 1,3% molibdenu, 14,0% wanadu, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia. W zależności od stanu stopu, wykazuje on następującą twardość:
PL 210 981 B1
HRC - bezpośrednio po odlaniu,
HRC - po wyżarzaniu zmiękczającym odlewu,
HRC - po obróbce cieplnej na gotowo odlewu, polegającej na połączeniu kolejno zabiegów: austenityzowania w temperaturze 900°C przez 30 minut, chłodzenia w spokojnym powietrzu do temperatury pokojowej oraz niskotemperaturowego odpuszczania w temperaturze 150°C, dwa razy po 2 godziny. Po takiej obróbce cieplnej struktura stopu składa się objętościowo z około: 56% osnowy, którą stanowi niskoodpuszczony martenzyt o mikrotwardości około 1180 μΗν0,05,
19% równomiernie rozmieszczonych w osnowie węglików pierwotnych typu MC, bogatych w wanad, o mikrotwardości około 4170 μHV0,05,
25% równomiernie rozmieszczonej w objętości stopu eutektyki o mikrotwardości około 1700 μHV0,05, ze znacznie twardszymi od niej węglikami eutektycznymi typu M7C3, bogatymi w chrom.
Przykład II
Stop według analizy chemicznej wytopowej zawiera wagowo: 4,6% węgla, 1,0% manganu, 0,7% krzemu, 16,5% chromu, 0,45% molibdenu, 17,5% wanadu, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia.
W zależności od stanu stopu, wykazuje on następującą twardość:
HRC - bezpośrednio po odlaniu,
43,5 HRC - po wyżarzaniu zmiękczającym odlewu,
HRC - po obróbce cieplnej na gotowo odlewu, polegającej na połączeniu kolejno zabiegów: austenityzowania w temperaturze 1100°C przez 15 minut, chłodzenia w spokojnym powietrzu do temperatury pokojowej oraz wysokotemperaturowego odpuszczania w temperaturze 500°C, dwa razy po 2 godziny. Po takiej obróbce cieplnej struktura stopu składa się objętościowo z około: 50% osnowy, którą stanowi martenzyt odpuszczony w zakresie występowania efektu twardości wtórnej o mikrotwardości około 1040 μHV0,05,
16% równomiernie rozmieszczonych w osnowie węglików pierwotnych typu MC, bogatych w wanad, o mikrotwardości około 3700 μHV0,05,
26% węglików eutektycznych typu M7C3, bogatych w chrom,
8% węglików przedeutektycznych typu M7C3, bogatych w chrom o iglastym kształcie i o przekroju poprzecznym zbliżonym do sześciokąta, przy czym mikrotwardości mierzona na ich przekrojach wzdłużnych wynosi 2050 - 2150 μHV0,05, natomiast na przekrojach poprzecznych 2300 2430 μHV0,05. W tabeli poniżej podano wyniki przemysłowych badań porównawczych zużycia ściernego płytek wykładziny formy do produkcji cegieł ogniotrwałych na bazie Al2O3, oraz kosztów tego zużycia w zależności od rodzaju materiału wykładziny.
| Materiał płytki | Zużycie ścierne [g/105 cykli pracy] | Wskaźnik zmniejszenia zużycia ściernego1) | Liczba szlifowań regeneracyjnych na 105 cykli pracy | Koszt zużycia ściernego2) [zł/105 cykli pracy] |
| Stal narzędziowa ledeburytyczna typu X210Cr12 | 650 | 1 | ~9 | 9,47 |
| Stal narzędziowa typu CPM15V | 397 | 1,6 | ~6 | 97,66 |
| Stop wg przykładu 1 | 169 | 3,85 | ~3 | 6,30 |
| Stop wg przykładu II | 157 | 4,1 | ~3 | 5,70 |
| 1) Wskaźnik zmniejszenia zużycia obliczony jako iloraz zużycia ściernego w g/105 cykli pracy płytki ze stali typu X210Cr12 i zużycia ściernego wskaźnikowanego materiału płytki. 2) Koszt obliczony przy aktualnych cenach zaopatrzeniowych 1 kg materiału płytki: - dla stali X210Cr12 - 14,50 zł, - dla stali CPM15V - 68 Euro, - dla stopu według przykładu I i II - 36,75 zł. |
Wyniki tych badań wskazują że zmniejszenie zużycia ściernego materiału płytki na wykładziny formy do produkcji cegieł, wykonanej ze stopu według wynalazku, jest pomimo większego jego kosztu wystarczająco duże dla zapewnienia znacznego obniżenia udziału w koszcie produkcji cegieł, kosztu samej wykładziny formy oraz kosztu jej regeneracji w porównaniu do znanych stali.
PL 210 981 B1
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentoweStop na osnowie żelaza o dużej odporności na ścieranie, zawierający wagowo: 0,4 - 2,0% manganu, 0,2 - 1,5% krzemu, 5,0 - 17,0% chromu, 0,5 - 2,0% molibdenu, 0,0 - 6,0% niobu, 0,0 - 4,0% tytanu, węgiel, wanad, reszta żelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, znamienny tym, że zawiera 3,0 - 4,8% węgla oraz 8,0 - 18,0% wanadu, przy czym sumaryczna zawartość wanadu, niobu i tytanu wynosi 10% < % \/ + % Ti + 0,5% Nb < 18%, a zawartość węgla spełnia z dokładnością ± 0,1% warunek: % C = 0,2 (% V + % Ti + 0,5% Nb) + 0,02 (% Cr - 5) + 1,0.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL384608A PL210981B1 (pl) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | Stop na osnowie żelaza o dużej odporności na ścieranie |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL384608A PL210981B1 (pl) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | Stop na osnowie żelaza o dużej odporności na ścieranie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL384608A1 PL384608A1 (pl) | 2009-09-14 |
| PL210981B1 true PL210981B1 (pl) | 2012-03-30 |
Family
ID=42988877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL384608A PL210981B1 (pl) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | Stop na osnowie żelaza o dużej odporności na ścieranie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL210981B1 (pl) |
-
2008
- 2008-03-05 PL PL384608A patent/PL210981B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL384608A1 (pl) | 2009-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI675923B (zh) | 耐磨合金 | |
| ES2729644T3 (es) | Acero de alta resistencia mecánica y resistencia al desgaste | |
| EP1511873B1 (en) | Cold work steel and cold work tool | |
| JP2017095802A (ja) | 優れた靭性及び熱伝導率を有する熱間工具鋼 | |
| JP2014508218A (ja) | 高い熱拡散率および高い耐摩耗性の工具鋼 | |
| MX2008013467A (es) | Acero de alta velocidad para cuchillas de serrucho. | |
| AU2013302197A1 (en) | Method for producing molten steel having high wear resistance and steel having said characteristics | |
| CN109825774A (zh) | 一种贝马奥复相耐磨蚀钢的制备方法 | |
| CN107502832B (zh) | 一种双淬火配分工艺高速锤头用耐磨钢用钢及其制备方法 | |
| CN105886946B (zh) | 一种刹车片摩擦块的制备方法 | |
| KR101201647B1 (ko) | 내열균열성이 우수한 고 Ｃｒ 주철 제품 및 고 Ｃｒ 주철재의 열처리 방법 | |
| EP1381702B1 (en) | Steel article | |
| PL210981B1 (pl) | Stop na osnowie żelaza o dużej odporności na ścieranie | |
| CN105714182B (zh) | 一种高韧性含铝高硼铸铁及其制备方法 | |
| WO2003069009A1 (en) | Steel material containing carbides and use of the material | |
| EP4663805A1 (en) | Chromium cast steel with enhanced wear resistance | |
| Bendikiene et al. | Study of austempered ductile cast iron enriched by particular ratio of nickel, molybdenum and copper | |
| ES2370486T3 (es) | Acero para trabajo en frío y herramienta para trabajo en frío. | |
| CN110656281A (zh) | 一种高硬模具钢及其制备方法 | |
| Yong et al. | Design and validation of superhard and hard-to-be-machined Mo-V high-speed steel for mill roll ring based on digital simulation | |
| CN105525219A (zh) | 一种钼基合金钢 | |
| HK1243145B (zh) | 耐磨合金 | |
| CN108467998A (zh) | 一种衬板用耐磨金属材料及其制备方法 | |
| PL177982B1 (pl) | Stal łożyskowa | |
| PL156244B1 (pl) | Staliwo do pracy na goraco |