RU2149915C1 - Сплав - Google Patents
Сплав Download PDFInfo
- Publication number
- RU2149915C1 RU2149915C1 RU99103251A RU99103251A RU2149915C1 RU 2149915 C1 RU2149915 C1 RU 2149915C1 RU 99103251 A RU99103251 A RU 99103251A RU 99103251 A RU99103251 A RU 99103251A RU 2149915 C1 RU2149915 C1 RU 2149915C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- copper
- manganese
- carbon
- iron
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Использование: в машиностроении для изнашиваемых деталей, работающих в условиях динамического нагружения. Техническим результатом изобретения является повышение закаливаемости и прокаливаемости сплава при увеличении в его структуре общего объема демпфирующих фаз: остаточного аустенита и медистой фазы. Сущность изобретения: сплав содержит компоненты в следующем соотношении мас.%: углерод 1,42 - 2,33; кремний 0,48 - 1,24; марганец 1,84 - 4,05; хром 4,4 - 8,5; ванадий 2,93 - 7,42; медь 0,43 - 1,81; молибден 0,10 - 1,12; алюминий 0,03 - 0,26; РЗМ 0,02 - 0,18; железо остальное. При использовании сплава обеспечивается повышение стабильности свойств и устранение микротрещин в самозакаливающихся отливках при сохранении высокой твердости и износостойкости. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам для изготовления износостойких деталей.
Известен белый износостойкий чугун [1], содержащий, мас.%:
Углерод - 2,8 - 3,4
Кремний - 2,2 - 3,1
Марганец - 2,4 - 3,5
Хром - 5,2 - 8,1
Титан - 0,02 - 0,30
Кальций - 0,002 - 0,020
Железо - Остальное
Чугун является самозакаливающимся (закаливается при охлаждении в литейной форме). Твердость его в литом состоянии составляет HRC 58-61 при коэффициенте относительной износостойкости 2,80 - 3,46 (эталон - сталь 45 с твердостью НВ 200). Недостатком этого чугуна является низкая ударная вязкость (КС до 3 Дж/см2), что не позволяет его использовать для изготовления деталей, работающих в условиях динамического нагружения.
Углерод - 2,8 - 3,4
Кремний - 2,2 - 3,1
Марганец - 2,4 - 3,5
Хром - 5,2 - 8,1
Титан - 0,02 - 0,30
Кальций - 0,002 - 0,020
Железо - Остальное
Чугун является самозакаливающимся (закаливается при охлаждении в литейной форме). Твердость его в литом состоянии составляет HRC 58-61 при коэффициенте относительной износостойкости 2,80 - 3,46 (эталон - сталь 45 с твердостью НВ 200). Недостатком этого чугуна является низкая ударная вязкость (КС до 3 Дж/см2), что не позволяет его использовать для изготовления деталей, работающих в условиях динамического нагружения.
Наиболее близким к предлагаемому является сплав [2], содержащий, мас.%:
Углерод - 1,38 - 1,9
Кремний - 0,32 - 0,9
Марганец - 1,85 - 3,2
Хром - 3,8 - 5,5
Ванадий - 3,8 - 6,4
Алюминий - 0,02 - 0,06
Железо - Остальное
В литом состоянии этот сплав имеет высокую твердость, износостойкость и повышенную ударную вязкость (КС до 20 Дж/см2). К недостаткам сплава относятся нестабильность свойств (твердость HRC от 54 до 62, ударная вязкость КС от 3 до 20 Дж/см2) при существенной зависимости ударной вязкости от химического состава, а также наличие микротрещин в отливках из этого сплава.
Углерод - 1,38 - 1,9
Кремний - 0,32 - 0,9
Марганец - 1,85 - 3,2
Хром - 3,8 - 5,5
Ванадий - 3,8 - 6,4
Алюминий - 0,02 - 0,06
Железо - Остальное
В литом состоянии этот сплав имеет высокую твердость, износостойкость и повышенную ударную вязкость (КС до 20 Дж/см2). К недостаткам сплава относятся нестабильность свойств (твердость HRC от 54 до 62, ударная вязкость КС от 3 до 20 Дж/см2) при существенной зависимости ударной вязкости от химического состава, а также наличие микротрещин в отливках из этого сплава.
Изобретение направлено на повышение стабильности свойств и устранение микротрещин в самозакаливающихся отливках при сохранении высокой твердости и износостойкости.
Это достигается тем, что сплав, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий и алюминий, дополнительно содержит медь, молибден и РЗМ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 1,42 - 2,33
Кремний - 0,48 - 1,24
Марганец - 1,84 - 4,05
Хром - 4,4 - 8,5
Ванадий - 2,93 - 7,42
Медь - 0,43 - 1,81
Молибден - 0,10 - 1,12
Алюминий - 0,03 - 0,26
РЗМ - 0,02 - 0,18
Железо - Остальное
В качестве примесей в сплаве могут присутствовать сера (до 0,03%) и фосфор (до 0,06%).
Углерод - 1,42 - 2,33
Кремний - 0,48 - 1,24
Марганец - 1,84 - 4,05
Хром - 4,4 - 8,5
Ванадий - 2,93 - 7,42
Медь - 0,43 - 1,81
Молибден - 0,10 - 1,12
Алюминий - 0,03 - 0,26
РЗМ - 0,02 - 0,18
Железо - Остальное
В качестве примесей в сплаве могут присутствовать сера (до 0,03%) и фосфор (до 0,06%).
Состав сплава выбран, исходя из следующих соображений.
Нижний предел содержания ванадия уменьшен до 2,93% (по сравнению с 3,8% в прототипе) для корреляции с нижним пределом содержания углерода, так как при слишком высоком содержании ванадия (3,8% и более) в этом случае резко ухудшается закаливаемость сплава.
Увеличен верхний предел содержания хрома до 8,5% для обеспечения самозакаливаемости сплава при верхнем пределе содержания углерода.
В состав сплава введена медь. Совместно с марганцем медь повышает устойчивость и увеличивает количество аустенита, что позволяет уменьшить опасность образования микротрещин в самозакаливающихся отливках. При повышенном содержании (1,0 - 1,81%) медь образует в структуре сплава собственную фазу, которая совместно с аустенитом играет роль демпфера при возникновении локальных динамических нагрузок (например, при мартенситном превращении), снижая возможность образования микротрещин. При содержании меди менее 0,43% не обнаружено проявление ни одного из этих эффектов. Повышение содержания меди более 1,81% приводит к удорожанию сплава без заметного повышения его свойств.
Молибден введен в состав сплава с целью гарантированного обеспечения его самозакаливаемости и повышения стабильности свойств. Содержание молибдена на нижнем пределе можно использовать при повышенном содержании в сплаве марганца и хрома. Увеличение содержания молибдена в сплаве более 1,12% не приводит к повышению свойств, но удорожает сплав.
Редкоземельные металлы (РЗМ) введены в состав сплава в качестве модифицирующей и микролегирующей добавки. Они измельчают структуру сплава, способствуют образованию карбидов типа МС (где М - атомы металла, С - углерод) и формированию композитной структуры на основе этих карбидов, что проявляется в заметной стабилизации свойств на достаточно высоком уровне. При остаточном содержании РЗМ менее 0,02% модифицирующий эффект не проявляется. Слишком большое количество РЗМ (более 0,18%) не приводит к повышению свойств, но значительно удорожает сплав.
Остальные компоненты содержатся в сплаве в пределах, аналогичных прототипу, и их влияние не отличается от изложенного в описании прототипа.
Сплав выплавляли в индукционной тигельной печи ИСТ-0.06 с кислой футеровкой на шихте, состоящей из отходов углеродистой стали, передельного чугуна, ферросплавов (ферросилиция, ферромарганца, феррохрома), отходов электротехнической меди и алюминия. Алюминий использовался частично в составе модификатора совместно с РЗМ. Модифицирование проводили в разливочном ковше при температуре жидкого сплава 1480-1520oC.
В сухих песчано-глинистых формах отливали заготовки в виде брусков сечением 15х15 мм. Из брусков вырезали образцы для испытаний на ударный изгиб, твердость и износостойкость. Для снижения внутренних напряжений образцы подвергали отпуску при 200oC, 1 час. Микрошлифы для металлографического анализа и определения наличия микротрещин изготавливали из разрушенных ударных образцов.
Испытания на износ проводили трением по абразивной ленте (из корундовой шкурки) при скорости движения последней 5 м/мин и удельной нагрузке 7 МПа. Износ определяли по потере массы образца в процессе трения. Относительную износостойкость оценивали коэффициентом
KИ = ИЭ/ИМ,
где ИЭ и ИМ - значения износа эталона (сталь 45 с твердостью НВ200) и испытуемого материала соответственно.
KИ = ИЭ/ИМ,
где ИЭ и ИМ - значения износа эталона (сталь 45 с твердостью НВ200) и испытуемого материала соответственно.
Химические составы сплавов и результаты их испытаний приведены в табл. 1 и 2 в сопоставлении с прототипом.
Видно, что по сравнению с прототипом сплавы предлагаемого состава (сплавы 1-5) отличаются более стабильными значениями твердости, ударной вязкости и износостойкости при отсутствии микротрещин в литых образцах. При выходе за рекомендуемые пределы содержаний компонентов в сплавах (сплавы 6 и 7) наблюдается или снижение свойств и их стабильности (сплав 7), или образование микротрещин (сплав 6).
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1289904, кл. С 22 С 37/06, 1986.
1. Авторское свидетельство СССР N 1289904, кл. С 22 С 37/06, 1986.
2. Авторское свидетельство СССР N 1763507, кл. С 22 С 38/24, 37/10, 1992.
Claims (1)
- Сплав, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, алюминий и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит медь, молибден и РЗМ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 1,42 - 2,33
Кремний - 0,48 - 1,24
Марганец - 1,84 - 4,05
Хром - 4,4 - 8,5
Ванадий - 2,93 - 7,42
Медь - 0,43 - 1,81
Молибден - 0,10 - 1,12
Алюминий - 0,03 - 0,26
РЗМ - 0,02 - 0,18
Железо - Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99103251A RU2149915C1 (ru) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | Сплав |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99103251A RU2149915C1 (ru) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | Сплав |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2149915C1 true RU2149915C1 (ru) | 2000-05-27 |
Family
ID=20216110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99103251A RU2149915C1 (ru) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | Сплав |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2149915C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112899554A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-04 | 内蒙古工业大学 | 合金铸件及其制备方法 |
-
1999
- 1999-02-17 RU RU99103251A patent/RU2149915C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112899554A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-04 | 内蒙古工业大学 | 合金铸件及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kopyciński et al. | Analysis of the structure and abrasive wear resistance of white cast iron with precipitates of carbides | |
RU2149915C1 (ru) | Сплав | |
RU2401316C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2147045C1 (ru) | Половинчатый чугун | |
RU2212467C2 (ru) | Антифрикционный чугун | |
RU2011693C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2109837C1 (ru) | Сплав на основе системы железо-углерод для изготовления износостойких литых изделий и способ его получения | |
RU2096515C1 (ru) | Антифрикционный чугун | |
RU2147044C1 (ru) | Литой твердый сплав | |
RU2219275C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2230817C1 (ru) | Чугун | |
RU2101379C1 (ru) | Антифрикционный чугун | |
SU1752819A1 (ru) | Антифрикционный чугун | |
SU1763507A1 (ru) | Сплав | |
RU2148673C1 (ru) | Чугун | |
RU2205887C2 (ru) | Антифрикционный немагнитный чугун | |
SU1296622A1 (ru) | Высокопрочный чугун | |
SU1068527A1 (ru) | Чугун | |
SU1677082A1 (ru) | Лигатура дл стали | |
RU2287602C1 (ru) | Антифрикционный чугун | |
RU2205886C2 (ru) | Антифрикционный чугун | |
RU2037551C1 (ru) | Чугун | |
SU1444388A1 (ru) | Чугун | |
SU1740480A1 (ru) | Высокопрочный чугун | |
SU1289904A1 (ru) | Чугун |