[go: up one dir, main page]

RU2656911C1 - Износостойкая метастабильная аустенитная сталь - Google Patents

Износостойкая метастабильная аустенитная сталь Download PDF

Info

Publication number
RU2656911C1
RU2656911C1 RU2017132316A RU2017132316A RU2656911C1 RU 2656911 C1 RU2656911 C1 RU 2656911C1 RU 2017132316 A RU2017132316 A RU 2017132316A RU 2017132316 A RU2017132316 A RU 2017132316A RU 2656911 C1 RU2656911 C1 RU 2656911C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wear
steel
resistant
nickel
vanadium
Prior art date
Application number
RU2017132316A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Федорович Дегтярев
Владимир Васильевич Назаратин
Фейзулла Алибала оглы Нуралиев
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ"
Priority to RU2017132316A priority Critical patent/RU2656911C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2656911C1 publication Critical patent/RU2656911C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а именно к износостойким литейным сталям, и может быть использовано для деталей, работающих в условиях повышенного ударного нагружения с неравномерной цикличностью, а также работающих в условиях интенсивного абразивного воздействия. Износостойкая метастабильная аустенитная сталь, содержащая, мас.%: углерод 0,03-0,08; марганец 14,0-15,5; хром 14,0-16,0; никель 4,5-5,0; азот 0,15-0,25; ванадий 0,2-0,4; церий 0,005-0,03; кальций 0,005-0,02; кремний 0,1-0,5; молибден 0,2-0,3; алюминий 0,005-0,08; железо и примеси - остальное. Повышается эксплуатационная стойкость литых деталей за счет более высокой пластичности и ударной вязкости отливок из заявленной стали при сохранении ее высокой износостойкости. 3 табл.

Description

Изобретение относится к области металлургии, а именно к износостойким литейным сталям, в частности к сталям, которые могут быть использованы для отливок ряда деталей, работающих в условиях повышенного ударного нагружения с неравномерной цикличностью, а также работающих в условиях интенсивного абразивного воздействия.
Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при изготовлении горно-добывающего и дробильного оборудования, ковшей экскаваторов, траков гусеничных машин, шнеков, бил молотковых дробилок, деталей землеройных и почвообрабатывающих машин и для измельчения металлического лома.
Известна метастабильная аустенитная сталь, содержащая углерод, хром, никель, марганец, азот, ванадий, церий, кальций, барий, титан и железо, при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод ≤0,06; хром 14,0-16,0; никель 8,50-9,50; марганец 7,50-8,50; азот 0,20-0,40; ванадий 0,90-1,50; церий 0,015-0,02; кальций 0,001-0,02; барий 0,001-0,01; титан 0,01-0,20; железо - остальное, причем отношение суммарных содержаний ванадия и титана к азоту и углероду составляет 3,1-3,3 (RU 2173351, С22С 38/58, опубликовано 10.09.2001).
Недостатком этой стали является избыточное легирование по содержанию никеля и ванадия, а также повышенная стабильность аустенита при комнатной температуре, в результате чего мартенситное превращение при абразивном воздействии не происходит. Мартенситное превращение в этой стали возможно только лишь при низкотемпературной деформации.
Наиболее близкой к предложенной стали по технической сущности и достигаемому результату является износостойкая метастабильная аустенитная сталь, содержащая углерод, марганец, хром, никель, азот, ванадий, титан, церий, кальций, кремний, железо и естественные примеси при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,1-0,3; марганец 3,5-4,0; хром 11,5-12,5; никель 2,8-3,5; азот 0,20-0,25; ванадий 0,08-0,15; титан 0,01-0,20; церий 0,005-0,03; кальций 0,005-0,02; кремний 0,1-0,5; железо и естественные примеси остальное.
Износостойкая метастабильная аустенитная сталь хорошо зарекомендовала себя в кованом варианте. Однако в литом варианте наблюдается пониженная пластичность и ударная вязкость, что приведет к снижению эксплуатационной стойкости.
Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной стойкости литых деталей за счет более высокой пластичности и ударной вязкости отливок при сохранении высокой износостойкости.
Технический результат достигается тем, что износостойкая метастабильная аустенитная сталь, содержащая углерод, марганец, хром, никель, азот, ванадий, церий, кальций, кремний, железо и естественные примеси, отличающаяся тем, что дополнительно содержит молибден и алюминий при следующем соотношении компонентов (мас. %): углерод 0,03-0,08; марганец 14,0-15,5; хром 14,0-16,0; никель 4,5-5,0; азот 0,15-0,25; ванадий 0,2-0,4; церий 0,005-0,03; кальций 0,005-0,02; кремний 0,1-0,5; молибден 0,2-0,3; алюминий 0,005-0,08; железо и естественные примеси остальное.
Предлагаемое содержание углерода 0,03-0,08 мас. % является оптимальным, что обеспечивает хорошие литейные свойства и характеристики пластичности и ударной вязкости. Вместе с тем такое содержание углерода для предлагаемой стали обеспечивает высокую прочность и износостойкость стали.
Оптимальным является содержание 14-16 мас. % хрома, который для обеспечения высокой износостойкости предложенной стали, совместно с марганцем, никелем, углеродом и азотом формирует структуру метастабильного аустенита, способного в процессе ударного воздействия на изделие превращаться в мартенсит. Кроме того, такое содержание хрома способствует усвоению азота.
При содержании хрома менее 14 мас. % уменьшается упрочнение твердого раствора, а содержание хрома выше 16 мас. % нецелесообразно, так как требуемый уровень свойств уже обеспечен предлагаемым легированием. При таком содержании хрома в сочетании с марганцем и никелем обеспечивается высокая пластичность и ударная вязкость отливок.
Сталь по изобретению отличается от известной большим содержанием марганца 14,0-15,5 мас. %, что обеспечивает оптимальную структуру метастабильного аустенита с повышенной износостойкостью, который под действием ударного воздействия превращается в мартенсит.
При содержании марганца ниже 14,0 мас. % его влияние на структуру метастабильного аустенита незначительно, а содержание марганца выше 15,5 мас. % увеличивает стабильность аустенита, но значительно уменьшается его способность к превращению, что снижает износостойкость стали.
Содержанием никеля 4,5-5,0 мас. % в стали по изобретению является оптимальным для получения метастабильного аустенита, который под действием абразивного или ударного воздействия превращается в мартенсит. Кроме того, такое содержание никеля обеспечивает высокую пластичность и ударную вязкость. Никель затрудняет выделение карбидов по границам зерен в процессе затвердевания и охлаждения отливок, и карбиды образуются тонкодисперсными, что облегчает их растворение при термической обработке. Никель незначительно повышает жидкотекучесть стали, снижает усадку и вероятность трещинообразования при затвердевании отливки.
Ванадий в количестве 0,20-0,40 мас. % также обеспечивает получение оптимальной структуры метастабильного аустенита. При содержании ванадия ниже 0,2 мас. % его воздействие на структуру стали малоэффективно, так как практически весь азот будет находиться в твердом растворе, что увеличит стабильность аустенита и уменьшит его возможность превращения в мартенсит при абразивном или ударном воздействии. При содержании ванадия выше 0,4 мас. % резко уменьшается стабильность аустенита, что ведет к его интенсивному превращению в менее износостойкий мартенсит, так как азот и углерод будут связаны в карбиды и карбонитриды и практически выведены из твердого раствора. Пластичность и ударная вязкость также снизятся.
Введение в сталь молибдена в количестве 0,2-0,4 мас. % обеспечивает более высокую прочность литого изделия, например, повышает долговечность молотков при измельчении металлического лома. Кроме того, молибден обеспечивает повышение пластичности и ударной вязкости стали по изобретению.
Присутствие в стали алюминия в количестве 0,005-0,08 мас. % является оптимальным, поскольку значительно снижает количество оксидных включений, негативно влияющих на прочностные свойства стали. При увеличении содержания алюминия выше верхнего предела снижаются характеристики ударной вязкости, что обуславливается дополнительным выделением на границе зерен нитридов алюминия.
Достижение технического результата можно проиллюстрировать данными таблиц 1-3, в которых приведены составы сравниваемых сталей и их служебные характеристики.
Выплавку проводили в 150-кг индукционной печи с разливкой металла на литые заготовки. Полученные отливки подвергались нагреву в интервале 1050-1070°C с последующей закалкой в воду и дробеструйной обработке. Дробеструйная обработка проводилась для упрочнения поверхностного слоя стали.
Износостойкость оценивали по восприимчивости стали к поверхностному наклепу по результатам измерения твердости (KHV), вызванного четырехкратным вдавливанием в образец закаленного шарика диаметром 10 мм с усилием 30 кН на прессе Бринелля. Твердость измеряли в центре лунки (таблица 2). Как видно из таблицы 2, сталь по изобретению имеет более высокую износостойкость, чем известная сталь.
Механические свойства сравниваемых сталей примерно равны, однако сталь по изобретению обладает более высокой пластичностью (табл. 3).
Использование стали по изобретению в качестве материала для деталей, подвергаемых износу, позволяет повысить износостойкость в 1,5-2,0 раза и удлинить срок эксплуатации, особенно в зонах с отрицательной температурой за счет повышения пластичности и ударной вязкости.
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003

Claims (1)

  1. Износостойкая метастабильная аустенитная сталь, содержащая углерод, марганец, хром, никель, азот, ванадий, церий, кальций, кремний, железо и примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,03-0,08; марганец 14,0-15,5; хром 14,0-16,0; никель 4,5-5,0; азот 0,15-0,25; ванадий 0,2-0,4; церий 0,005-0,03; кальций 0,005-0,02; кремний 0,1-0,5; молибден 0,2-0,3; алюминий 0,005-0,08; железо и примеси остальное.
RU2017132316A 2017-09-15 2017-09-15 Износостойкая метастабильная аустенитная сталь RU2656911C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132316A RU2656911C1 (ru) 2017-09-15 2017-09-15 Износостойкая метастабильная аустенитная сталь

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132316A RU2656911C1 (ru) 2017-09-15 2017-09-15 Износостойкая метастабильная аустенитная сталь

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656911C1 true RU2656911C1 (ru) 2018-06-07

Family

ID=62560318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132316A RU2656911C1 (ru) 2017-09-15 2017-09-15 Износостойкая метастабильная аустенитная сталь

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656911C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2710760C1 (ru) * 2019-10-10 2020-01-13 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" Износостойкая метастабильная аустенитная сталь
EP3947833A4 (en) * 2019-03-27 2022-12-28 ESCO Group LLC LIP FOR EXCAVATOR BUCKET

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1700090A1 (ru) * 1990-01-02 1991-12-23 Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова Лита износостойка сталь
RU2173351C2 (ru) * 1996-12-15 2001-09-10 Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий Метастабильная аустенитная сталь
RU2336364C1 (ru) * 2006-12-19 2008-10-20 Институт физики металлов УрО РАН Аустенитная сталь
RU2451763C2 (ru) * 2006-07-20 2012-05-27 Актех Гмбх Нержавеющая аустенитная литая сталь, способ ее получения и применение
JP2017031483A (ja) * 2015-08-05 2017-02-09 新日鐵住金株式会社 高圧水素ガス用高Mn鋼鋼材およびその製造方法、ならびにその鋼材からなる、配管、容器、バルブおよび継手

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1700090A1 (ru) * 1990-01-02 1991-12-23 Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова Лита износостойка сталь
RU2173351C2 (ru) * 1996-12-15 2001-09-10 Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий Метастабильная аустенитная сталь
RU2451763C2 (ru) * 2006-07-20 2012-05-27 Актех Гмбх Нержавеющая аустенитная литая сталь, способ ее получения и применение
RU2336364C1 (ru) * 2006-12-19 2008-10-20 Институт физики металлов УрО РАН Аустенитная сталь
JP2017031483A (ja) * 2015-08-05 2017-02-09 新日鐵住金株式会社 高圧水素ガス用高Mn鋼鋼材およびその製造方法、ならびにその鋼材からなる、配管、容器、バルブおよび継手

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3947833A4 (en) * 2019-03-27 2022-12-28 ESCO Group LLC LIP FOR EXCAVATOR BUCKET
CN116765321A (zh) * 2019-03-27 2023-09-19 爱斯科集团有限责任公司 用于挖掘铲斗的唇缘
RU2710760C1 (ru) * 2019-10-10 2020-01-13 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" Износостойкая метастабильная аустенитная сталь

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2788700C (en) Metal alloys for high impact applications
Hayrynen et al. Carbidic austempered ductile iron (CADI)–the new wear material
CN102943213B (zh) 一种低合金超高强度工程机械用耐磨钢及其制备方法
CN100415923C (zh) 高强度铸造空冷贝氏体耐磨钢及其制备方法
Tęcza et al. Changes in impact strength and abrasive wear resistance of cast high manganese steel due to the formation of primary titanium carbides
RU2384641C1 (ru) Износостойкий чугун
US20130105047A1 (en) Method for manufacturing mechanical components made of particularly wear-resistant austempered spheroidal cast iron
JP5753365B2 (ja) 高クロム鋳鉄
RU2656911C1 (ru) Износостойкая метастабильная аустенитная сталь
KR20220094420A (ko) 강도 및 내마모성이 우수한 광석파쇄용 주강 및 그 제조방법
RU2485203C1 (ru) Износостойкая метастабильная аустенитная сталь
RU2109837C1 (ru) Сплав на основе системы железо-углерод для изготовления износостойких литых изделий и способ его получения
CN105112768A (zh) 钒钛合金耐磨铸球
RU2753397C1 (ru) Отливка из высокопрочной износостойкой стали и способы термической обработки отливки из высокопрочной износостойкой стали
RU2710760C1 (ru) Износостойкая метастабильная аустенитная сталь
Bihari et al. Effect on the mechanical properties of gray cast iron with variation of copper and molybdenum as alloying elements
RU2241779C1 (ru) Рельсовая сталь
RU2252976C1 (ru) Износостойкий чугун
RU2288294C2 (ru) Литая износостойкая сталь для крупных деталей горно-металлургического производства
RU2082815C1 (ru) Износостойкая сталь для фасонных отливок
RU2225893C1 (ru) Износостойкая сталь
KR20120053618A (ko) 내마모성과 내충격성이 향상된 건설기계의 브레이커용 치즐
RU2149213C1 (ru) Износостойкая сталь ист эл-200
Constantin et al. Synergistic effect of chromium on the mechanical properties and microstructures of spheroidal graphite cast iron.
Tshakatumba et al. Synergistic effect of chromium on the mechanical properties and microstructures of spheroidal graphite cast iron