Зносостійка сталь

Винахід відноситься до галузі металургії сталі, а саме - до виробництва зносостійких марганцевистих сталей. У наступний час у даній галузі не вирішена проблема створення економічної зносостійкот сталі. Відома зносостійка сталь 110Г13Л, яка містить у собі, мас.%: Вуглець 0,90 - 1,50 Кремній 0,30 - 1,00 Марганець 11,50 - 15,0 Хром 1,0 Нікель 1,0 Сірка 0,05 Фосфор 0,12 Залізо Решта Ця сталь виявляє свою перевагу при інтенсивних ударних навантаженнях, коли відбувається сильний наклеп аустеніта. При абразивному впливі без ударів ця сталь не має високого опору зношуваності. Відома зносостійка сталь [2], прийнята за прототип, має такий склад, мас.%: Вуглець 0,90 - 1,30 Кремній 0,30 - 0,70 Марганець 6,0 - 10,0 Хром 1,0 - 1,80 Нікель 0,70 - 3,00 Ванадій 0,10 - 0,30 Титан 0,08 - 0,15 Азот 0,06 - 0,12 Алюміній 0,05 - 0,10 Кальцій 0,01 - 0,08 Залізо Решта Ця сталь має більш високу зносостійкість, ніж 110Г13Л. Однак її склад містить у собі дорогі легуючі елементи: нікель, хром, ванадій, титан. Для введення азота використовується азотований марганець, котрий в Україні не виробляється. В основу винаходу поставлена задача удосконалення складу зносостійкої сталі, у котрій за рахунок змінення процентного співвідношення компонентів досягається збереження зносостійкості при зниженні собівартості сталі. Для рішення поставленої задачі в зносостійкій сталі, яка містить вуглець, кремній, марганець, алюміній, залізо, у відповідності з винаходом, зазначені компоненти, узяті у такому співвідношенні, мас.%: Вуглець 1,00 - 1,25 Марганець 6,00 - 9,50 Кремній 0,80 - 1,00 Алюміній 0,05 - 0,10 Залізо Решта Запропоноване співвідношення компонентів дозволяє виключити із складу зносостійкої сталі хром, нікель, ванадій, титан, зберегти при цьому необхідну зносостійкість. Більш низький вміст вуглеця, ніж 1,0% при мінімальній кількості марганця (6,0%) може привести до утворення у серцевині зливок при термообробці троостита, що викликає утворення тріщин. Більш висока, ніж 1,25%, кількість вуглеця та марганця (9,5%) дуже підвищує стабільність аустеніта по відношенню до деформаційного g ® a перетворення, що знижує зносостійкість при абразивному впливанні. Оптимальна кількість кремнія складає 0,8 - 1,0%. При меншій його кількості відсутній ефект зміцнення аустеніта, а при більшій - інтенсифікується зневуглецювання поверхні. Алюміній введено для утворення нітридів, забезпечуючих одержання дрібного зерна при відсутності таких дефіцитних елементів, як ванадій та титан. Більш низька кількість, ніж 0,05% алюмінія, а також перевищена його кількість зверх 0,10% неефективні. Запропоновану сталь виплавляють у електропечах. Загартування шихтових матеріалів і процес виплавки ведуть по тій же технології, що і сталі 110Г13Л. Присадка алюмінія виробляється у ковш. Сталь розливають у форми. Литі деталі очищують від пригара, відрізають прибуток. Термообробка зливок включає попередній нагрів до 550 ± 10°C (витримка 1 - 3г, в відносності від маси деталей), а потім аустенізирують і загартовують у воді. У випадку абразивного зношення деталів при відсутності динамічних навантажень загартування слід проводити від температур 950 - 1000°C. При інтенсивному ударно-абразивному впливанні температура аустенізації становить 1050 - 1100°C. У табл.1 приведені варіанти складу запропонованої зносостійкої сталі. Запропонована сталь не містить у собі дефіцитний нікель та дорогі елементи (хром, ванадій, титан), а по опору зносу не уступає більш дорогій сталі, прийнятої за прототип. Оцінка відносної зносостійкості (e) проводилася при абразивному та ударно-абразивному зношенні. За еталон порівняння була вибрана сталь, прийнята за прототип. Розрахунок проводився за формулою де e - відносна зносостійкість; DPпр/Sпр - втрати ваги зразків із сталі, прийнятої за прототип, припадаючі на одиницю зношуваної поверхні; DPобр/Sобр - втрати ваги зразків із запропонованої сталі, припадаючі на одиницю зношуваної поверхні. У табл.2 приведена відносна зносостійкість при абразивному та ударно-абразивному зношенні запропонованої сталі та прототипу. Приведені дані показують, що запропонована сталь не уступає відомій по зносостійкості і не містить у собі дорогих та дефіцитних елементів.