Антифрикційна перлітна сталь з вермикулярним графітом

Перлітна сталь з вермикулярним графітом, яка містить вуглець, кремній, марганець, сірку, фосфор, хром та залізо, яка відрізняється тим, що додатково містить барій, кальцій та нікель при наступному співвідношенні інгредієнтів в масових частках, %: 3 перліту при подальшій термічній обробці мета якої - розклад залишкового цементиту. Азот і бор є перлітизуючими елементами в даному складі сталі. Сірка і фосфор - неминучі домішки в сплаві. При даному хімічному складі цієї сталі під час кристалізації поряд з графітною фазою також утворюється структурно-вільний цементит, що в свою чергу приводить до додаткових витрат на подальшу термічну обробку. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити хімічний склад заевтектоїдної сталі, в процесі кристалізації якої утворюються включення вермикулярного графіту, формується перлітна металева основа і не утворюється структурновільний цементит, що забезпечує підвищення її фізико-механічних та експлуатаційних властивостей. Поставлена мета досягається тим, що в заевтектоїдну сталь, яка містить вуглець, кремній, марганець, додатково вводять кальцій, барій та нікель, при слідуючому співвідношенні інгредієнтів в масових частках, %: вуглець 1,30-1,9 кремній 1,50-2,66 марганець 0,10-0,45 нікель 0,30-0,95 барій 0,005-0,025 кальцій 0,01-0,025 залізо решта. Як неминучі домішки в сплаві присутні в масових частках, %: сірка ≤0,04 фосфор ≤0,08 хром ≤0,1 Крім того, співвідношення кремнію до вуглецю повинно знаходитись у межах: 1,15÷1,40. Кремній в кількості 0,55-0,65 % вводять у розплав при модифікуванні силікокальцієм СК25 та силікобарієм СБ20, при цьому склад суміші модифікаторів складається з 32-40 % СК25 та 6068 % СБ20. Вказаний склад сталі забезпечує утворення при кристалізації графітної фази без залишкового цементиту, як евтектичного, так і вторинного. Введення у розплав барію в кількості 0,0050,025 %, сприяє графітизації та призводить до формування перлітної металевої основи, при цьому, зменшення вмісту барію 0,025 % призводить до формування окислів барію, що негативно впливає на фізико-механічні властивості сплаву. Введення у розплав кальцію в кількості 0,0050,020 % забезпечує формування включень вермикулярного графіту. При низькій кількості кальцію у розплаві 0,025 % призводить до появи поряд перлітом феритної складової (15-20 %) в металевій основі. За рахунок введення до складу запропонованої заевтектоїдної сталі графітизуючого елементу нікелю в кількості 0,300,95 % забезпечується інтенсифікація модифікування кальцієм і барієм та підвищуються механічні властивості (порівняно з графітизованою сталлю JP2000119801A): межа міцності (sв) і межа плинності (s0,2) в середньому на 40-50 %, відносне подовження (d) в середньому в 2,5-5,0 разів, антифрикційні властивості на 10-30 %. Хімічний склад, механічні та антифрикційні властивості перлітної заевтектоїдної сталі з вермикулярним графітом наведено у таблиці. Для отримання запропонованого хімічного складу сплаву, використовувалась шихта: відходи сталі Ст.3, трансформаторної стали Э31-Э32 (ГОСТ 802-58 і 9925-61), графіт, нікель, силікокальцій СК25 та силікобарій СБ20. Сплав виплавляли в індукційній печі ЛГПЗ-0012 з кислою футерівкою. Зразки відливали у сирі пісчаноглинясті форми. Дослідження структури проводили на металографічному мікроскопі МДМ-9. Запропонований хімічний заевтектоїдної сталі забезпечує підвищення фізико-механічних властивостей перлітної сталі (фериту 2-4 %) з вермикулярним графітом. Джерела інформації: 1. Тодоров Р.П., Николов М.В. Структура и свойства отливок из графитизированной стали. М.: Металлургия, 1976. - С.7. 2. Патент JP2000119801A опубл. 25.04.2000, С22С38/00, 38/16. 5 43907 6 Таблиця. Хімічний склад, механічні та антифрикційні характеристики перлітної сталі з вермикулярним графітом Хімічний склад в масових частках, % Механічні властивості № п/п С Si Мn Ni Сr Ва Са S Р Fe 1 1,35 1,21 0,31 0,33 0,03 0,0053 0,012 0,03 0,07 решта 2 1,37 1,74 0,12 0,34 0,06 0,0057 0,017 0,020 0,05 решта 3 1,52 2,12 0,28 0,40 0,06 0,012 0,015 0,019 0,06 решта 4 1,74 2,63 0,40 0,52 0,06 0,018 0,02 0,018 0,07 решта 5 1,96 2,98 0,53 0,88 0,08 0,025 0,023 0,021 0,08 решта Комп’ютерна верстка Д. Шеверун sв, МПа s0,2, МПа d, % НВ 397420 387420 390418 400431 410426 250294 253300 242294 300326 295312 35 37 36 35 35 220230 230240 235242 239241 245256 Підписне Антифрикційні властивості Коефіцієнт тертя ковзання зі змазубез змазуванням вання 0,004-0,056 0,11-0,70 0,005-0,035 0,10-0,68 0,009-0,055 0,09-0,72 0,004-0,065 0,10-0,64 0,006-0,073 0,11-0,69 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601