SU1125278A1 - Износостойкий сплав - Google Patents

Abstract

ИЗНОСОСТОЙКИЙ СПЛАВ, содержащий углерод, хром, марганец, ванадий , бор, алюминий, азот, медь и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  жидкотекучести и гидроабразивной износостойкости , он дополнительно содержит магний при следукщем соотношении компонентов, мае. %: 1,0-2,5 Углерод 10,0-25,0 Хром 0,5-2,0 Марганец 0,5-2,5 Ванадий 0,05-0,3 Бор 0,1-0,2 Алюминий 0;1-0,3 Азот 0,2-0,5 Медь 0,005-0,0 Магний Остальное Железо

Description

Изобретение относитс  к области металлургии, в частности, к сплавам на основе железа, и может быть использовано дл  изготовлени  деталей , работающих в услови зс абразивиого и гидроа бразивного износа, а именно, дл  изготовлени  рабочих органов рафинеров, измельчающих древесн щепу. Известен сплав, пpимeн e a Iй в ка честве износостойкого дл  условий р боты с малкат у артали на1;рузками, легированный хрсмом, титаном, молиб деном fl Однако за счет болыаого количест ва элементов, образукшщх борцды, карбиды и карбонитриды, эти сплавы имеют низкие линейные свойства, что не позвол ет изготавливать детали с тонкими стенками, особенно со сложной ажурной грав1орой, каковыми  вл  ютс  секторы рафинеров дл  переработки древесной щепы. Наличие в структуре сплавов крупных включений карбонитридов и боридов при высоких- микроко тактных усталостных напр жени х, возникающих на рабочей поверхности рафинеров, обуславливае низкую их износостойкость, что, в свою очередь, приводит к частой сме не секторов и ощутимым потер м рабо чего времени. В качестве сдерживающего фактора при применении указанных сплавов нужно отметить наличие в их составе дефицитного и дорогост  щего молибдена. Наиболее близким к предложенном по технической сущности и достигае мому результату  вл етс  сплав f содержащий, мае. % 2,7-3,8 Углерод 0,2-1,2 0,6-1,2 Марганец 0,1-0,5 Ванадий 0,01-0,05 0,1-0,2 Алюминий 0,02-0,07 0,3-1,3 0,12-0,9 Молибден 0,2-1,1 0,03-0,2 Кальций 0,01-0,05 Ниобий Железо Остальное Известный чугун обладает недоста точной жидкотекучестью и гидроабразивной износостойкостью. Целью изобретени   вл етс  повышение жидкотекучести и гидроабразивной износостойкости. Поставленна  цель достигаетс  тем, то железоуглеродистый сплав, содержащий углерод, хром, марганец, ванадий, бор, алюминий, азот, медь и железо, дополнительно содержит магний при следующем соотношении компонентов, мае. %: 1,0-2,5 Углерод 10,0-25,0 0,5-2,0 Марганец 0,5-2,5 Ванадий 0,05-0,3. 0,1-0,2 0,2-0,5 . 0,1-0,3 Магний 0,005-0,05 ЖеЛезо Содержание углерода и хрома в сплаве в пределах соответственно 1,0-2,5% и 10-25% продиктовано необходимостью придани  сплаву структуры доэвтектического хромистого чугуна , состо щей в литом состо нии из зерен первичного аустенита и четверной аустенитокарбвдной эвтектики,, содержащей хром, бор, азот, углерод, распределенной по границам аустенитных зерен. Кроме того, столь высокое содержание хрома в сплаве необходимо дл  повышени  коррозионной стойкости сплава и его гидроабразивной износостойкости за счет вьщелени  дисперсных частиц карбидов типа При меньшем содержании углерода и хрста, чем в указанных пределах, структура сплава становитс  ..аустенитной , вместо дисперсшдх выделений частиц карбидов типа по вл ютс  крупные включени  каровдов ЩС цементитного типа, что ведет к снижению износостойкости сплава; при большем содержании этих элементов сплав приобретает структуру заэвтектического чугуна с крупными выделени ми первичных карбидов, что приводит к охрупчиванию сплава и резкому снижению за счет этого его износостойкости . Магний в указанных пределах, образу  тугоплавкий стабильный нитрид магни  , снижает хрупкость сплава и повышает его износостойкость . Кроме того, магний, способJ ству  борботации расплава и удал   из неге тугоплавкие неметаллические включени  MgS и MgO, улучшает жидкотекучесть расплава. При содержании магни  менее 0,005% его вли ни  на износостойкость сплава еще не сказываетс ; введение магни  в количестве более 0,05% нецелесообразно , так как св зано со значитель ными технологическими трудност ми. Введение азота в сплав в количестве менее 0,1% нецелесообразно, так как он не оказывает заметного воздействи  на повышение износостой кости сплава. Увеличение содержани  азота более 0,3% ведет к охрупчиванию сплава и снижению его износостойкости за счет роста и коагул ЦШ1 карбидов и нитридов по границам зерен. Введение в сплав бора способствует образованию в сплаве дисперс ных частиц нитрида бора BN с гексагональной решеткой, обладающих боль шой устойчивостью, которые  овшпают износостойкость сплава. Содержание бора в сплаве менее 0,05% не оказывает вли ни  на его износостойкость; при содержании бора выше 0,3% возможно образование карбонитрида бора BNC - хрупкого химического соединени , резко снижающего пластичность, а также износостойкость сплава. Введение в сплав повышенного количества ванади  (0,5-2,5%) необходимо дл  образовани  устойчивых ком плексных нитридов хрома, железа и ванади  (Сг, Fe, V)2N с тексагональ ной решеткой, приво;; щих к диспер сионному упрочнению матрицы сплава и таким образом, к повышению износо стойкости сплава. При меньшем чем 0,5% содержании ванади  в сплаве количества его недостаточно дл  образовани  комплексного нитрида; больше чем 2,5% содержание его в сплаве дл  образовани  комплексного нитрида не требуетс , так как верхний предел содержани  азота ограничен 0,3%. Марганец ввод т в сплав в качестве аустенитообразующего элемента , при зтом образующийс  марганцовистый метастабильный аустенит спо84 собствует повьш1ёнию износостойкости сплава. Нижний предел содержани  марганца в сплаве (0,5%) обусловлен наличием зтого элемента в шихтовых материалах. Увеличение содержани  мар ганца выше 2% нежелательно, так как приводит к устойчивости аустенита и, как следствие, к понижению износостойкости сплава, и  вл етс  экономически не выгодным. Сплав примен етс  после термической обработки по следующему режиму: отжиг при в течение 10 ч, нормализахщ  при 1000®С в течение 2ч, отпуск при в течение 10 ч. Макроструктура сплава nocqe термообработки щ едстав.л ет собой металлическук основу с боридш ш и комплекстныьш нитридами типа Сг, Fe, N, , AfN, BN, окруженную эвтектической карбидной фазой типа . Износостойкие сплавы выплавл ли в В1лсокочас1ч тной индукционной печи Ш3-37 с основным тиглем. В качестве шихтовых материалов исполь зовали отхоф углеродистой стали, электродиь графитов порошок и гостированные ферросплавы. Плавку вели по технологии выплавки высоколегированных сталей. В завалку дава ли сталь углеродистую.и электродный графитовый поробок) по расплавлению завалки в жидкую ванну вводили хром в дра приема, затем Медь, марга неци атвоминий: После введени  марганца и алтшни  вводили ванадий, азотсодержащий и борсодержа1ф1й ферросплав . Магний  Аъазт в ковш в пакете из тонкой жести. . Заливали образцы дл  определени  относительной абразивной износостойкости и твердости размером 0 15 мм; t 300 мм и пробу Нехедзи-Купцова дл  определени  жидкотекучести. Химические составы -сплавов и свойства приведены в таблице. Предложенный сп ав обеспечивает повыпение износостойкости .в 2,3-3 раза жидкотекучести при литье - на 30ЧО% . Окидаемьсй экономический эффект от внедрени  составит 75 тыс. руб. в год и достигаетс  за счет повышени  ресурса работы деталей.

Claims (1)

1. ИЗНОСОСТОЙКИЙ СПЛАВ, содержащий углерод, хром, марганец, ва надий, бор, алюминий, азот, медь и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения жидкотекучести и гидроабразивной износостойкости, он дополнительно содержит магний при следующем соотношении компонентов, мае. %:

   Углерод Хром Марганец Ванадий Бор Алюминий Азот * Медь Магний Железо

   1,0-2,5

   10,0-25,0

   0,5-2,0

   0,5-2,5

   0,05-0,3

   0,1-0,2

   Q;1-0,3

   0,2-0,5 0,005-0,0,5 Остальное

   1 1125278