Графітизована сталь

Склад графітизованої сталі, який лець, кремній, марганець та відрізняється тим, що він додатково ТЕХНІЧНИЙ включає вугмідь, який містить хром Винахід відноситься до галузі металурги, зокрема до пошуків складів графітизованих сталей, що працюють у контакті з ХІМІЧНО активними в'язкими розплавами Відомий склад графітизованої сталі (а с 1011722 СССР, МПК С22С 38/60 Графитизированная сталь, опубл 15 04 83, бюл №14 - С 112), що містить (мас %) вуглець 1,2-1,4 кремній 1,2-1,4 марганець 0,4-0,6 сірка 0,2-05 кальцій 0,005-0,040 залізо решта До недоліків відомого складу сталі треба віднести те, що вона може чинити опір тільки механічному зношуванню У той же час при контакті сталі з ХІМІЧНО активними в'язкими середовищами при підвищених температурах діється адгезія середовища з поверхневими шарами сталі Це діється в результаті низької теплопровідності сталі та відсутності елементів у складі сталі, які перешкоджають адгезії, що, у свою чергу, знижує надійність інструменту, який виготовлено з цієї сталі Тому відомий склад графітизованої сталі не може бути використаний для роботи у контакті з ХІМІЧНО активними в'язкими розплавами при підвищених температурах Найбільш близьким за технічною сутністю до рішення, що заявляється, є відомий склад графітизованої сталі (ас 451790 СССР, МПК С22С 39/54 Графитизированная сталь, опубл ЗО 11 74, бюл № 44 - С 68), що прийнятий за прототип Відомий склад містить (мас %) вуглець 0,9-1,4 та алюміній, при наступному співвідношенні компонентів, мас % 1,2-2,0 вуглець 1,8-2,2 кремній 0,3-0,5 марганець 0,4-0,6 хром 0,4-0,6 алюміній 0,15-0,3 мідь решта залізо марганець мідь кремній залізо 0,4-0,6 6,0-15,0 0,9-1,3 решта До недоліків відомого рішення треба віднести те, що склад сталі забезпечує тільки підвищену ЗНОСОСТІЙКІСТЬ Але при контакті сталі з в'язкими ХІМІЧНО активними середовищами при підвищених температурах діється адгезія в'язкого середовища до сталі Це обумовлено з одного боку недостатньою теплопровідністю внаслідок низького вмісту вуглецю, який максимально впливає на цей показник, а з другого - фізико-хімічними процесами, які протікають на межі контакту поверхні сталі із середовищем Низькі концентрації кремнію не забезпечують оксидному шару необхідну ЩІЛЬНІСТЬ, ЩО знижує його захисні властивості та підвищує адгезію Мідь, не дивлячись на те, що вона підвищує теплопровідність, при таких великих концентраціях, як у відомому рішенні1 6,0-15,0%, легко розчиняється у в'язкому ХІМІЧНО активному розплаві і також сприяє підвищенню адгезії Марганець, також добре розчиняється у в'язкому розплаві і підвищує адгезію Тому концентрація цього елемента повинна бути мінімальною Підвищена адгезія знижує надійність сталі при контакті з в'язкими ХІМІЧНО активними розплавами Тому для експлуатації у таких умовах відомий склад сталі не може бути використаний Із критики аналога і прототипу випливає задача створення складу графітизованої сталі, який запобігає адгезію в'язкого ХІМІЧНО активного розплаву до сталі при підвищених температурах Поставлена задача вирішується таким чином, 00 (О (О ю 56689 що склад графітизованої сталі, який містить вуглець, кремній, марганець та мідь, додатково містить хром та алюміній, при наступному співвідношенні компонентів (мас %) вуглець 1,2-2,0 кремній 1,8-2,2 марганець 0,3-0,5 хром 0,4-0,6 алюміній 0,4-0,6 мідь 0,15-0,3 залізо решта Саме сукупність відомих та нових ознак та їх співвідношення забезпечують досягнення нового технічного результату - зниження адгезії сталі до в'язких ХІМІЧНО активних розплавів при підвищених температурах Присутність 1,2-2,0% С підвищує теплопровідність сталі і, таким чином, запобігає перегрів металу, що сприяє зниженню адгезії Незначна концентрація МІДІ 0,15-0,3% позитивно впливає на теплопровідність і не приводить до суттєвого підвищення адгезії Хром у КІЛЬКОСТІ 0,4-0,6% та 0,4-0,6% алюмінію сприяють утворенню щільної захисної оксидної плівки без дефектів, що знижує адгезію Більш НИЗЬКІ концентрації хрому і алюмінію, також як і більш високі, знижують ефективність використання цих елементів при вирішенні проблеми зниження адгезії Для експериментальної перевірки виливки із складу сталі, що заявляється, одержували шляхом сплавлення шихтових матеріалів у індукційній печі 4 Розплавлений метал заливали у сухі піщаноглиняні форми 3 метою повного протікання процесу графітизації у сплавах з різним вмістом вуглецю, виливкам робили тривалий ступінчастий графітизований відпал Після відпалу із виливків виготовляли зразки діаметром 0 20мм та висотою 10мм для визначення коефіцієнту адгезії А Як в'язке ХІМІЧНО активне середовище використовували скломасу, яку одержували сплавленням зразка із скла діаметром 05 мм та висотою 5мм, який встановлювали на зразок із сталі і розміщували разом з ним у спеціальній установці (Колотилкин О Б Установка для испытания смачиваемости конструкционных материалов расплавленной стекломассой / Пром-сть строит, материалов Сер 9 Стекольная промышленность Вып 5 - М ВНИИЭСМ, 1989 - С 15-18) У процесі нагрівання скло сплавлювалося та діялася адгезія скломаси до сталі Коефіцієнт адгезії А визначали із співвідношення А = Fi/F2, де Fi - площа поверхні зразка із сталі, на якій здійснилася адгезія із скломасою, мм2, F2 - площа поверхні зразка із сталі, яка зайнята усією краплею розплавленої скломаси, мм2 Для порівняльних досліджень були виготовлені зразки із відомого складу графітизованої сталі згідно а с 451790 Зразки із відомого складу досліджували одночасно із зразками з складу сталі, що заявляється Результати порівняльних досліджень подані у таблиці Таблиця Результати порівняльних досліджень Умовний номер зразка С Si 1 2 3 4 5 1,03 1,21 1,60 1,99 1,46 1,59 1,82 2,03 2,21 2,43 0,10 0,29 0,40 0,51 0,72 0,29 0,40 0,51 0,59 0,74 0,28 0,41 0,52 0,61 0,83 6 прототип а с 451790 1,24 1,16 0,52 0,07 0,15 0,23 0,30 0,39 Fe зал зал зал зал зал Коефіцієнт адгезії А 0,32 0,18 0,15 0,21 0,49 10,5 зал 0,98 ХІМІЧНИЙ склад (мас %) Mn Cr Al Із поданих у таблиці результатів випливає, що сплав який заявляється (умовні номери 2, 3, 4), у порівнянні з відомим (умовний номер 6), має більш низький коефіцієнт адгезії В умовах виробництва, це дозволить зменшити адгезію в'язких ХІМІЧНО активних середовищ до робочої поверхні інструменту, який виготовлено із складу графітизованої сталі, що заявляється, у різних галузях промисловості ХІМІЧНІЙ, металургій Cu ній та у багатьох галузях машинобудівного комплексу (переробка в'язких силікатних розплавів, пластмас, штампування та кування виробів з в'язких кольорових сплавів, тощо) Це, у свою чергу, дозволяє підвищити термін експлуатації інструменту, підвищити якість продукції, яка виготовляється, і підвищити ефективність використання технологічного обладнання Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24