RU1813115C - Сплав дл износостойкой наплавки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к электрошлаковой отливке или наплавке деталей. Сущность изобретени : дл  повышени  прочности, износостойкости и хладостойкости сплав дл  износостойкой наплавки, содержащий углерод, хром, марганец, кремний, никель, азот дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас%: углерод 3,2-4,5; хром 22-28; марганец 1,5-2,0; кремний 1,0-1,5; азот 0,05-0,01; ванадий 1,5-2,0; никель 0,2-0,6; железо остальное. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к электрошлаковой отливке или наплавке деталей, и заключаетс  в разработке сплава, обеспечивающего высокие служебные свойства деталей, например зубьев ковшей экскаваторов, в услови х ударногабразивного изнашивани  при положительных и отрицательных температурах .

Цель изобретени  - повышение хладостойкости сплава.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в чугун, содержащий углерод, хром, марганец , кремний, никель и азот дополнительно введен ванадий при следующем соотношении компонентов, %:

Углерод3,2-4,4 Хром 22,0-28,0 . Марганец 1,5-2,0 Кремний 1,0-1.5 Ванадий 1,5-2,0 Азот 0,05-0,1

Никель0,2-0,6 Железо Остальное Детали, работающие в северных районах , имеют низкий срок службы, что объ сн етс  охрупчиванием металла при отрицательных температурах, т.е. их недостаточной хладостойкостью. Охрупчивание железоуглеродистых сплавов при понижении температуры св зано с фазовыми превращени ми , при которых первичный и эвтектический аустенит превращаетс  в мартенсит. Следовательно, дл  обеспечени  высоких свойств сплавов при отрицательных температурах или хладостойкости необходимо, чтобы аустенитна  структура составл юща  этих сплавов обладала повышенной устойчивостью против распада с образованием мартенсита. Это может быть достигнуто за счет рационального легировани  сплава.

Марганец  вл етс  довольно сильным аустенитообразующим элементом. При

Чвд иэ

Ы

держании менее 1,5% Мп не наблюдаетс  заметного изменени  структуры и свойств сплавов. Фактически это то количество Мп, которое вводитс  с помощью шихтовых материалов . В количестве от 1,5 до 2% мзрга- нец стабилизирует у -фазу, повыша  хладостойкость сплава. При концентрации свыше 2% Мп происходит ухудшение свойств сплавов как при положительных, так и при отрицательных температурах, что св зано с формированием грубой крупнокристаллической структуры под вли нием марганца,

Более сильным аустенитообразующим элементом  вл етс  Ni.

Содержание менее 0,2% Ni малоэффективно , а более 0.6% Ml приводит к заметному удорожанию сплава, Концентраци  NI, равна  0,2-0,6 в сочетании с 1,5-2,0% Мп,  вл етс  наиболее рациональной, повышающей устойчивость у -фазы. Отсутствие мартенсита в основе сплава благопри тно вли ет на его прочность. Аустенит, легированный Ni, надежно закрепл ет карбидную фазу, предохран   ее от выкрашивани , что приводит к повышению износостойкости сплава. Отсутствие превращени  аустени- та в мартенсит при охлаждении сплава ниже 0° С способствует сохранению высокой прочности и износостойкости при отрицательных температурах.

Азот, вход щий в состав предложенного сплава, не только образует нитриды и карбонитриды, ной повышает устойчивость аустенита против распада, т.е. так же, как и Мп и №, способствует сохранению высоких свойств сплавов при снижении температуры ниже 0° С. При содержании менее 0,05% азот почти полностью расходуетс  на обра- зование упрочн ющих фаз. В интервале концентрации 0,05-0,1% азот распредел етс  между карбонитридами и твердым раствором , повыша  устойчивость последнего. При содержании более 0,1% N образуетс  большое количество карбонитридЬв, выкрашива сь б процессе изнашивани , не спо- собствуют повышению износостойкости и прочности сплава при положительных и отрицательных температурах.

Ванадий  вл етс  сильным карбидо- и нитридообразующим элементом. Образу  сошестйо с углеродом и с азотом упрочн ющие фазы, ванадий повышает износостойкость сплавов. Карбиды и карбонитриды, выдел  сь из жидкого раствора -и  вл  сь центрами кристаллизации, способствуют измШИбнию структуры, что в свою очередь гтоло житёльно сказываетс  на прочность

сплава. Количество упрочн ющих фаз зависит от содержани  V; Содержание менее 1,5% V малоэффективно из-за недостаточного количества упрочн ющих фаз. Введение свыше 2% V нецелесообразно из-за образовани  большого количества химических соединений ванади , которые могут привести к повышению твердости и охруп- чиванию сплава, а также к значительному повышению его стоимости.

В отличие от титана, ванадий не только образует упрочн ющие фазы, но и легирует основу сплава, повыша  ее устойчивость против распада при отрицательных температурах , т.е. повыша  хладостойкость сплава . При введении более 2% ванади  образующеес  большре количество химических соединений ванади  обедн ет эвтектический аустенит, снижает его устойчивость при понижении температуры ниже 0° С. При содержании менее 1,5% ванади  образующеес  количество упрочн ющих фаз  вл ет- с  недостаточным дл  обеспечени  хорошего сопротивлени  образивному воздействию .

Углерод и хром  вл ютс  основными элементами, формирующими структуру сплава. От содержани  этих элементов зависит количество и тип выдел емых карби-. дов. При содержании 3,2-4.5% С и 22-28% Сг образуютс  в основном тригональные карбиды МтСз и. в небольшом количестве карбиды МзС. При содержании менее 3,2% С4 менее 22% Сг увеличиваетс  количество карбидов цементитногр типа, что приводит к снижению сопротивлени  абразивному воздействию. При содержании более 4,5 % С и 28% Сг образуетс  большое количество тригональннх карбидов хрома. Это сопровождаетс  обедне, нием основы сплава углеродом и хромом и снижением ее устойчивости , особенно при отрицательных температурах, т.е. дл  такого сплава характерна низка  хладостойкость и низка  прочность ,. .

.;.-. .- . ъ

Пример, Сплавы предложенного и изЁестного состава выплавл ли в индукционной печи с емкостью тигл  50 кг. При этом получали пластинчатые электроды размером 15x90x400 м,м- Пластинчатые электроды подвергали электрошлаковому переплаву в медном водоохлзждаемом кристаллизаторе размером 60x40x100 мм.,.

Из слитков вырезали образцы дл  определени  износостойкости и прочности при изгибе при положительных и при отрицательных температурах.

В табл,1 приведен химический состав исследуемых сплавов, в табл.2 - механические свойства,

Из табл.2 видно, что сплав предложенного состава имеет более высокую износостойкость во всем интервале концентраций элементов, что объ сн етс  наличием в его структуре мелкодисперсных карбонитридов ванади , прочно закрепл емых в аустенит- ной матрице, не претерпевающей фазовых превращений при охлаждении сплава. Мелкодисперсна  структура нар ду со стабильной аустенитной структурой, позвол ет повысить и прочность предложенного сплава как при положительных, так и при отрицательных температурах или его хладо- стой кость.

0

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Сплав дл  износостойкой наплавки, содержащий углерод, хром, марганец, кремний , никель, азот и железо, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  хладостой- кости, он дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Углерод3,2-4,5 Хром 22-28 Марганец . 1,5-2,0 Кремний 1,0-1,5 Никель 0,2-0,6 Азот 0,05-0,10 Ванадий 1,5-2,0 Железо Остальное.

   Химический состав исследуемых сплавов после электрошлакового переплава

   Таблица2

   Механические свойства сплавов после электрошлакового переплава

   Таблица 1

   Табл.2 (продолжение)