Високомарганцева сталь для виготовлення виливків деталей гірничо-збагачувального обладнання

Корисна модель відноситься до металургії, а саме до сталі, яка призначається для отримання виливків деталей гірничо-збагачувального обладнання, працюючих в умовах переважно абразивного зношування. Відома аустенітна зносостійка сталь 110Г13Л [1], яка має наступний склад, мас.%: вуглець 0,9-1,5 марганець 11,5-15,0 кремній 0,3-1,0 нікель не більше 1,0 хром не більше 1,0 сірка не більше 0,05 фосфор не більше 0,12 залізо Решта. Ця сталь має високі експлуатаційні властивості, але при роботі на сучасному обладнанні, в умовах абразивного та ударно-абразивного зношування її зносостійкості недостатньо. Деталі з цієї сталі виходять з експлуатації по вині завчасного зносу. Найбільш близькою за технічною суттю та досягаемому ефекту є сталь [2], вуглець 0,8-1,1 марганець 16,1-18,1 кремній 0,2-0,8 азот 0,04-0,09 сірка до 0,03 фосфор до 0,1 залізо Решта. Ця сталь має високі експлуатаційні та механічні властивості. Суттєвим недоліком цієї сталі є низький вміст вуглецю, який не забезпечує достатню зносостійкість, не зважаючи на високу твердість. Легування азотом призводить до утворення нітрідів титану та алюмінію, які значно знижують пластичні характеристики та ударну в'язкість сталі. Мета корисної моделі - збільшення зносостійкості при зберіганні високих механічних властивостей. Мета досягається оптимізацією хімічного складу. Сталь, що пропонується, має наступний хімічний склад, мас.%: вуглець 1,05-1,45 марганець 15,9-20,2 кремній 0,3-0,8 хром 1,0-2,0 нікель 0,2-0,6 сірка до 0,03 фосфор до 0,07 залізо Решта. Mn + Cr C Суть корисної моделі полягає в тому, що при збереженні відношення в межах від 11,6 до 21,1 та наявності у складі сталі хрому в межах від 1,0 до 2,0% сталь має високі пластичні характеристики, ударну в'язкість та високу зносостійкість в умовах абразивного та ударно-абразивного зношування. При вмісті вуглецю менше, ніж 1,05% зменшується зносостійкість в умовах абразивного та ударноабразивного зношування. При вмісті вуглецю вище, ніж 1,45%, внаслідок отримання в загартованій сталі великої кількості карбідів, знижуються міцностні та пластичні характеристики сталі та її ударна в'язкість. Зниження вмісту марганцю нижче 15,9% призводить до зниження міцностних та пластичних властивостей сталі та її ударної в'язкості, зменшення абразивної зносостійкості сталі в умовах абразивного та ударноабразивного зношування. Вміст марганцю вище 20,2% несуттєво збільшує експлуатаційні характеристики, але при цьому збільшує вартість виливків. Таким чином, це обмеження пов'язано з метою економії марганцю. Вміст кремнію нижче 0,3% призводить до того, що сталь недостатньо розкислена. При цьому по межах зерен утворюються плівки окислів заліза та марганцю, які значно погіршують механічні властивості сталі та її зносостійкість в умовах абразивного та ударно-абразивного зношування. Вміст кремнію вище 0,8% сприяє утворюванню значної кількості карбідів, для розчинення яких потрібна довготривала витримка при заданій температурі під загартовку. Все це веде до збільшення вартості виливків. Вміст хрому нижче 1,0% не забезпечує необхідну зносостійкість сталі в умовах абразивного та ударноабразивного зношування. Збільшення вмісту хрому вище 2,0% призводить до зниження пластичних властивостей та ударної в'язкості сталі. Вміст нікелю менше ніж 0,2% збільшує розчинність вуглецю в твердому розчині. Це призводить до зниження зносостійкості в умовах абразивного та ударно-абразивного зношування. Вміст нікелю більше 0,6% зменшує розчинність вуглецю в твердому розчині, що, в свою чергу, веде до виділення великої кількості карбідів. Для їх розчинення необхідна довготривала витримка при заданій температурі під загартовку, що значно збільшує вартість виливків. Вміст сірки вище 0,03% призводить до виділення сульфідів марганцю, які розташовуються по межах зерен, тим самим знижуючи міцностні та пластичні властивості сталі. Вміст фосфору вище 0,07% призводить до утворення фосфідної евтектики, яка розташовується по межах зерен. Це значно знижує, міцностні та пластичні властивості сталі, ударну в'язкість. При цьому значно зменшується зносостійкість сталі в умовах абразивного та ударно-абразивного зношування. В таблиці 1 наведені хімічні склади тієї, що пропонується та відомої сталей. Таблиця 1 Хімічний склад сталі, мас.% Елементи Та, що пропонується Відома вуглець 1,05 1,25 1,45 0,95 марганець 15,9 18,0 20,2 17,1 кремній 0,30 0,55 0,80 0,50 хром 1,00 1,50 2,00 сірка до 0,03 до 0,03 до 0,03 до 0,03 фосфор до 0,03 до 0,03 до 0,03 до 0,10 азот 0,065 В таблиці 2 наведені властивості тієї, що пропонується та відомої сталей. Таблиця 2 Механічні властивості та відносна зносотійкість Та, що Показники Відома пропонується межа міцності при 750 830 920 1420 розтягуванні, МПа відносне подовження, % 24 30 32 8,9 відносне звуження, % 25 26 28 13,6 відносна зносостійкість 1,2 1.3 1,4 1,0 Як видно із таблиці 2 сталь, що пропонується, має високі пластичні властивості та більш високу відносну абразивну зносостійкість. Сталь виплавляється в електродугових печах з основною футеровкою. Метал заливається в сухі піщані пофарбовані форми. Використання сталі, що пропонується, значно збільшує експлуатаційну стійкість деталей гірничозбагачувального обладнання. Джерела інформації, прийняті при експертизі: 1. ГОСТ 977-88. 2. А.С. №929733 кл. С22С38/04