Високомарганцева сталь для виготовлення виливків деталей гірничозбагачувального обладнання

Корисна модель відноситься до металургії, а саме до сталі, яка призначається для отримання виливків деталей гірничо-збагачувального обладнання, працюючих в умовах переважно абразивного та ударноабразивного зношування. Відома аустенітна зносостійка сталь (1), яка має наступний склад, мас.%: вуглець 0,90-1,30 марганець 11,50-14,50 кремній 0,40-0,80 хром 0,05-0,80 ванадій 0,20-0,35 титан 0,05-0,15 азот 0,06-0,12 кальцій 0,005-0,03 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 0,95-1,45 марганець 15,5-21,5 кремній 0,3-0,8 хром 0,5-2,2 нікель 0,5-2,2 молібден 0,15-0,55 ванадій 0,15-0,35 залізо решта Суть корисної моделі полягає в тому, що збереження відношення суми вмісту двадцяти відсотків марганцю та æ 0,2Mn + Cr + Ni ö ÷ ç C ø в межах від 2,82 до 9,16 та наявності у складі ста відсотків хрому і нікелю до вмісту вуглецю è сталі хрому в межах 0,5-2,2%, нікелю в межах 0,5-2,2%, молібдену в межах 0,1-0,55% і ванадію в межах 0,150,35% забезпечує високу зносостійкість сталі в умовах абразивного та ударно-абразивного зношування та високі механічні властивості. 0,2Mn + Cr + Ni C меншому ніж 2,82 відбувається виділення карбідів цементитного типу При співвідношенні великих розмірів. Внаслідок цього зменшуються механічні властивості та абразивна зносостійкість сталі в умовах абразивного та ударно-абразивного зношування. 0,2Mn + Cr + Ni C Збільшення співвідношення більш ніж 9,16 призводить до незначного підвищення механічних властивостей та абразивної зносостійкості сталі в умовах абразивного та ударно-абразивного зношування, але значно збільшує собівартість виливків. При вмісті вуглецю менше 0,95% зменшується зносостійкість сталі в умовах абразивного та ударноабразивного зношування. При вмісті вуглецю вище 1,45%, внаслідок отримання в загартованій сталі великої кількості карбідів, знижуються пластичні характеристики. Для розчинення надлишкової кількості карбідів потрібне збільшення часу витримки при заданій температурі під загартовку, що призводить до збільшення собівартості виливків. Зниження вмісту марганцю нижче 15,5% призводить до зниження міцностних та пластичних властивостей, зменшення абразивної зносостійкості сталі в умовах абразивного та ударно-абразивного зношування. Вміст марганцю вище 21,5% несуттєво збільшує міцностні та пластичні властивості, але при цьому збільшує собівартість 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 утворенню надлишкової кількості карбідів, для розчинення яких потрібне збільшення витримки при заданій температурі під загартовку. Це веде до збільшення собівартості виливків. Вміст хрому нижче 0,5% не забезпечує необхідну зносостійкість сталі в умовах абразивного та ударноабразивного зношування. Збільшення вмісту хрому вище 2,2% призводить до зниження пластичних властивостей. При вмісті нікелю менше 0,5% збільшується розчинність вуглецю в твердому розчині. Це призводить до зниження зносостійкості сталі в умовах абразивного та ударно-абразивного зношування. При вмісті нікелю більше 2,2% зменшується розчинність вуглецю в твердому розчині, що, в свою чергу веде до виділення великої кількості карбідів. Для їх розчинення необхідна довготривала витримка під загартовку при заданій температурі, що значно збільшує собівартість виливків. При вмісті молібдену менше 0,15% зменшується розчинність фосфору у твердому розчині. Це призводить до виділення фосфідної евтектики, яка значно зменшує механічні властивості сталі. При вмісті молібдену більше, ніж 0,55% утворюється надлишкова кількість карбідів великих розмірів, які значно погіршують механічні властивості та зносостійкість сталі в умовах абразивного та ударно-абразивного зношування. Вміст ванадію менш ніж 0,15% не забезпечує виділення достатньої кількості дрібнодисперсних карбонітрідів. Це призводить до зменшення абразивної зносостійкості в умовах абразивного та ударно-абразивного зношування. Вміст ванадію більше ніж 0,35% не збільшує абразивну зносостійкість. Подальше збільшення вмісту ванадію в сталі збільшує її собівартість. В таблиці 1 наведені хімічні склади відомої та тієї, що пропонується сталей. Таблиця 1 Хімічний склад сталі, мас.% Елементи вуглець марганець кремній хром нікель молібден ванадій азот 0,95 15,5 0,30 0,5 0,5 0,15 0,15 Та, що пропонується 1,20 18,0 0,55 1,35 1,35 0,35 0,25 1,45 21,5 0,80 2.2 2,2 0,55 0,35 Відома 0,95 17,00 0,50 0,065 В таблиці 2 наведені властивості тієї, що пропонується та відомої сталей. Таблиця 2 Механічні властивості та відносна зносотійкість Показники межа міцності при розтягуванні, МПа межа текучості при розтягуванні, Мпа відносне подовження, % відносне звуження, % відносна зносостійкість 850 600 40 50 1,3 Та, що пропонується 1000 1200 650 700 35 30 44 40 1,5 1,6 Відома 1000 600 8,9 13,6 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.