SU1121311A1

SU1121311A1 - Heat resistant alloy

Info

Publication number: SU1121311A1
Application number: SU833618812A
Authority: SU
Inventors: Александр Дмитриевич Лещенко; Александр Николаевич Корнейчев; Моисей Наумович Беркун; Алексей Федорович Кузовов
Original assignee: Запорожский Ордена "Знак Почета" Машиностроительный Институт
Priority date: 1983-04-22
Filing date: 1983-04-22
Publication date: 1984-10-30

Abstract

ТЕРМОСТОЙКИЙ СПЛАВ, содержащий углерод, хром, марганец, никель , алюминий и железо, отличающийс тем, что, с целью повышени термостойкости и улучшени обрабатываемости резанием, он содержит компоненты в следующем соотношении , мае. %: Углерод0,7-1,2 Хром24-26 Марганец 0,4-0,8 Никель0,3-1,0 Алюминий 0,05-0,50 ЖелезоОстальноеHEAT RESISTANT ALLOY containing carbon, chromium, manganese, nickel, aluminum and iron, characterized in that, in order to improve heat resistance and improve machinability, it contains components in the following ratio, May. %: Carbon 0.7-1.2 Chromium 24-26 Manganese 0.4-0.8 Nickel0.3-1.0 Aluminum 0.05-0.50 IronEstal

Description

so эso uh

Изобретение относитс к металлур гик сплавов, в частности к изысканию термостойких материалов, предназначенных дл изготовлени деталей, работающих в услови х термических ударов при нагреве в температур 20-100П°С с последующим охлаждением на воздухе, и может найти широкое применение, например, на предпри ти х черной, цветной металлу гии и машиностроени , изготовлени реторт дл получени металлического мьппь ка, а также арматуры термических печей, колосников агломерационны машин и плавки цветных металлов. The invention relates to metallurgy alloys, in particular to the search for heat-resistant materials intended for the manufacture of parts operating under thermal shock conditions when heated at temperatures of 20-100 ° C with subsequent air cooling, and can be widely used, for example, such as ferrous and non ferrous metals and mechanical engineering, making retorts to produce metallic metal, as well as fittings for heat treatment furnaces, grates, sintering machines, and smelting nonferrous metals.

Известен сплав lj , содержащий, мае. %:Known alloy lj, containing, May. %:

Углерод0,8-1,5Carbon 0.8-1.5

Хром15-30Chrome15-30

Кремний0,3-1,5 Silicon0,3-1,5

Марганец До 1,0 Редкоземельные элементы 0,50-0,30 ЖелезоОстальноеManganese To 1.0 Rare-earth elements 0.50-0.30 Iron Other

Отношение хрома к углероду в данном сплаве колеблетс в больших пределах - от 10 при минимальном содержании углерода до 37 при максимальном содержании хрома и минимальном углероду, что понижает стойкость сплава при работе в услови х термических ударов, а также скорость резани при механической обработке в литом состо нии.The ratio of chromium to carbon in this alloy varies over a wide range - from 10 with a minimum carbon content of up to 37 with a maximum chromium content and a minimum of carbon, which lowers the resistance of the alloy when operating under thermal shock conditions, as well as cutting speed during machining in a cast state nii.

Кроме того, при содержании кремни Bbmie 0,5% в процессе эксплуатации отливок в агрессивных средах при высоких температурах образуетс легкплавка эвтектива с такими элементами , как мышь к, чтр ведет к ухудшению эксплуатационной стойкости деталей , красноломкости.In addition, when the content of Bbmie silicon is 0.5%, during the operation of castings in aggressive media at high temperatures, a easy eutective melt is formed with elements such as a mouse, which leads to a deterioration in the operational stability of parts, red brittleness.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату вл етс сплав , со держаш 1й, мае. %:The closest to the proposed technical essence and the achieved result is an alloy containing 1, May. %:

Углерод2,2-3,0Carbon2.2-3.0

Хром25-30Chrome 25-30

Кремний0,8-1,2Silicon0.8-1.2

Марганец1,2-1,8 Manganese1,2-1,8

Алюминий1-2Aluminum1-2

Никель0,5-0,8Nickel 0.5-0.8

Медь2,5-3,5Copper2,5-3,5

Железо ОстальноеIron Else

Этот сплав не может быть применен дп деталей, работающих в услови х термических ударов при нагреве в интервале температур 20-1000 С с последующим , охлаждением на воздухе, так как он вл етс жаростойким, а термостойкость его невелика.This alloy cannot be used in dp parts operating under thermal shock conditions during heating in the temperature range 20–1000 ° C, followed by air cooling, since it is heat resistant and its heat resistance is low.

Цель изобретени - повьппение термостойкости и улучшение обрабатываемости резанием.The purpose of the invention is to increase heat resistance and improve machinability.

Указанна цель достигаетс тем, что термостойкий сплав, содержащий углерод, хром, марганец, никель, алюминий и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:This goal is achieved by the fact that a heat-resistant alloy containing carbon, chromium, manganese, nickel, aluminum and iron contains components in the following ratio, wt%:

0,7-1,2.0.7-1.2.

24-2624-26

0,4-0,80.4-0.8

0,3-1,00.3-1.0

0,05-0,500.05-0.50

ОстальноеRest

Предлагаемый сплав имеет низкий предел отношени хрома к углероду от 20 при минимальном содержании хрома и максимальном углерода до 37 при максимальном содержании хрома и минимальном углерода. Снижение содержани углерода ниже нижнего предела ведет к короблению отливок при термоциклировании с температуры и к преждевременному выходу из стро , к нарушению герметичности и испарению довитых паров мьш1ь ка в атмосферу цеха,The proposed alloy has a low chromium to carbon ratio from 20 with a minimum chromium content and a maximum carbon to 37 with a maximum chromium content and a minimum carbon. Reducing the carbon content below the lower limit leads to warping of the castings during thermal cycling from temperature and to premature failure, leakage and evaporation of toxic fumes into the atmosphere of the workshop,

Увеличение содержани углерода выше верхнего предела приводит к увеличению содержани твердых хромистых карбидов, значительно уменьша скоро резани сплава. При этом содержании зтлерода карбиды располагаютс в виде сетки по границам зерен, ухудша тем самым термическую стойкость.An increase in the carbon content above the upper limit leads to an increase in the content of solid chromium carbides, significantly reducing the cutting of the alloy soon. At this content, the carbides are located in the form of a grid along the grain boundaries, thereby deteriorating the thermal resistance.

Содержание марганца от 0,4 до 0,8% снижает вредное действие серы , св зьша ее в тугоплавкие сульфиды марганца, располагающиес внутри зерна. При содержании марганца ниже 0,4% происходит неполное св зывние серы, и она образует легкоплавкие эвтектики с железом, затвердевающие при кристаллизации в последнюю очередь и располагающиес в виДе плен по границам зерен, что снижает термостойкость сплава, так как при температуре эксплуатации, равной , происходит расплавление легкоплавкой эвтектики.The manganese content of 0.4 to 0.8% reduces the harmful effect of sulfur, linking it to the refractory manganese sulfides located inside the grain. When the manganese content is lower than 0.4%, sulfur is incompletely bonded, and it forms low-melting eutectics with iron, which hardens during crystallization last and are captured in grain along grain boundaries, which reduces the heat resistance of the alloy, since at an operating temperature equal to melting of fusible eutectics occurs.

Содержание марганца вьш1е 0,8% ведет к образованию аустенита. ТТри обработке резанием аустенит поверхностного сло пр1евращаетс под воздействием усили прижати резца в 31 мартенсит ( вление наклепй аустенита ). Как известно, мартенсит имеет большую твердость и трудно поддаетс обработке резанием. Алюминий при его содержании от 0,05 до 0,50% способствует измельчению зерна сплава, образованию фёрритной мaтpицЫjв устран ет вредное вли ние окисных пленок, образующихс при разливке сплава, улучшает обрабатьгоаемость резанием, тормозит образование и рост трещин при термоциклкровании деталей. При содержании алюмини : ниже 0,05% происходит укрупне«ие зерна, что ведет к образованию и росту трещин при термоциклировании. Содержани алюмини выше 0,5% не способствует дальнейшему измельчению зерна и увеличению Ч-ермостойкости, следовательно , дальнейшее увеличение его содержани не целесообразно. Никель в указанных пределах существенно смещает кривые изотермичес ког распада вправо, вследствие чего микроструктура сплава в процессе эксплуатации деталей не претерпевает фазовых превращений, преп тству зарождению и развитию микротрещин. Никель не участвует в образовании легированных карбидов. Поэтому обеднение приграничных участков зерен нике лем не происходит. Присутствие никел в растворе снижает разницу в диффузионной подвижности атомов по гра11 ницам и в объеме зерен и тем самым уменьшает неоднородность по карбидообразующим элементам. Никель также уменьшает зональную разнозернистость в предложенном сплаве. Пример; Известный и предложенный составы сплавов вьшлавл ли в индукционной печи с основной футеровкой емкостью 10 кг. Данные химического анализа и результаты испытаний приведены в таблице. Испытани на термостойкость проводили на образцах диаметром 10 и длиной 70 мм по режиму: , нагрев до 1000 С в течение 10 мин, вьщержка 5 мин с последуюпщм охлаждением в воде. Обрабатываемость резанием определ лась на литых образцах диаметром 30 и длиной 150 мм на токарно-винторезном станке модели 1К62 резцом, снабженным пластиной из твердого сплава ВК8 без применени смазочно-охлаждакицих жидкостей. При этом во всех случа х подача и глубина резани оставались посто нными и-составл ли соответственно 2 мм и О,13 мм/об. Как следует по данным таблицы, предложенный сплав имеет в 2,1-2,4 раза повьшенную термостойкость, а скоость резани увеличиваетс в 8,8 .9 раз по сравнению с известным теростойким сплавом. Экономический эффект от испйльзоани изобретени составит 240 тыс, уб.A manganese content of above 0.8% leads to the formation of austenite. Three machined austenite of the surface layer is rotated by the force of pressing the cutter into 31 martensite (the phenomenon of work-hardening of austenite). As is known, martensite has great hardness and is difficult to handle. When its content is from 0.05 to 0.50%, aluminum contributes to the grinding of alloy grains, the formation of a ferritic matrix eliminates the harmful effects of oxide films formed during casting of the alloy, improves the machinability, and inhibits the formation and growth of cracks during thermal cycling of parts. When the aluminum content: below 0.05% enlarged grain, which leads to the formation and growth of cracks during thermal cycling. The aluminum content above 0.5% does not contribute to further grain refinement and an increase in the heat resistance; therefore, a further increase in its content is not advisable. Nickel within the specified limits significantly shifts the curves of isothermal decay to the right, as a result of which the microstructure of the alloy does not undergo phase transformations during the operation of parts, preventing the nucleation and development of microcracks. Nickel is not involved in the formation of doped carbides. Therefore, the depletion of the border areas of grain Lem does not occur. The presence of nickel in the solution reduces the difference in the diffusion mobility of atoms along the boundaries and in the volume of the grains and thereby reduces the heterogeneity of the carbide-forming elements. Nickel also reduces the zonal raznoznernost in the proposed alloy. Example; The known and proposed alloy compositions were melted in an induction furnace with a main lining with a capacity of 10 kg. Chemical analysis data and test results are shown in the table. Thermal stability tests were carried out on samples with a diameter of 10 and a length of 70 mm according to the mode: heating to 1000 ° C for 10 minutes, holding for 5 minutes, followed by cooling in water. The machinability was determined on cast specimens with a diameter of 30 and a length of 150 mm on a 1K62 turning screw cutter equipped with a cutter equipped with a VK8 hard alloy plate without the use of coolant-free fluids. In this case, in all cases, the feed and the depth of cut remained constant and were 2 mm and 0, 13 mm / rev, respectively. As follows from the table, the proposed alloy has a 2.1–2.4 times higher heat resistance, and the cutting speed is increased by 8.8 .9 times in comparison with the known thermo resistant alloy. The economic effect of the invention will be 240 thousand, ub.

Известный 2,6 28 1,0 1,5Known 2.6 28 1.0 1.5

ПредложенныйProposed

0,7 3,00.7 3.0

Ос96 тальноеGeneral

То жеAlso

230230

64 6464 64

240240

0,60,60,60,6

1,0 25,0 0 ,81,01.0 25.0 0, 81.0

1,2 26 1 ,4 28 1 ,01,21.2 26 1, 4 28 1, 01.2

Продолжение таблицыTable continuation

215215

62 60 5262 60 52

210.210.

186186

Claims

HEAT RESISTANT ALLOY containing carbon, chromium, manganese, nickel, aluminum and iron, characterized in that, in order to increase heat resistance and improve machinability by cutting, it contains components in the following ratio, May. %:

Carbon 0.7-1.2 Chromium 24-26 Manganese 0.4-0.8 Nickel 0.3-1.0 Aluminum 0.05-0.50 Iron Rest