Сталь

Сталь, що містить вуглець, марганець, кремній, хром, титан, алюміній, залізо і ванадій, яка відрізняється тим, що вона додатково містить молібден, нікель і мідь при наступному співвідношенні компонентів, мас % Винахід відноситься до галузі виробництва високомарганцовистих сплавів, а більш конкретно до виробництва сталей типу сталі Гадфільда і може бути використаний для виготовлення деталей дробильно-розмольного, транспортного і вантажно-розвантажувального устаткування, що працюють в умовах комплексного абразивно-корозійного і багаторазового ударно-корозійного впливу Відома високомарганцовиста сталь, що містить, мас % вуглець 0,90 - 1,15, кремній 0,15 0,80, марганець 12 - 15, алюміній 2,5 - 3,5, хром 2,1 - 2,3 (Ас СРСР № 648647, Кл С 22 С38/38, опубл 28 02 79) Після загартування у воді від температур 1050°С ця сталь має такі властивості НВ = 218 232, коефіцієнт ЗНОСОСТІЙКОСТІ кубиків в барабані, що обертається із сухим піском, - 1,33 - 1,41, з вологим піском із рН 6 - 1,52 -1,7 Недоліком відомої сталі є її знижена опірність комплексним впливам абразивно-корозійних і ударно-корозійних навантажень Відома сталь (Пат України № 44198 А, Кл С 22 С38/58, 38/38, опубл 15 01 2002), що містить, мас % вуглець 0,75 - 0,85 марганець 9,50 -11,00 кремній 0,50-1,00 хром 2,00-3,50 титан 0,10-0,30 вуглець 0,72-0,95 марганець 9,50-11,50 кремній 0,55-1,10 хром 1,80-2,40 титан 0,10-0,35 алюміній 0,10-0,60 ванадій 9 Таке співвідношення компонентів у межах, що заявляються, забезпечує високу опірність сталі комплексним навантаженням, що включають абразивно-корозійний і багаторазовий ударнокорозійний вплив, який зростає за рахунок дрібнодисперсних карбідів, легування твердого розчину, здрібнювання зерна аустеніту і за рахунок зсуву корозійних потенціалів у позитивну сторону При ВМІСТІ вуглецю менш 0,72 мас % у сталі зростає КІЛЬКІСТЬ немартенситних складових структури, що знижує и абразивно-корозійну опірність При ВМІСТІ вуглецю більш 0,95 мас % помітно знижується пластичність і СТІЙКІСТЬ ДО навантажень через підвищену КІЛЬКІСТЬ надлишкових фаз Марганець разом з вуглецем розширює область стабілізації аустеніту і підвищує розчинність вуглецю в аустеніті При ВМІСТІ марганцю в сталі менш 9,50 мас % знижується МІЦНІСТЬ І пластичність, а також СТІЙКІСТЬ аустеніту При ВМІСТІ марганцю більш 11,50 мас % росте схильність до транскристалізації, утворення гарячих тріщин, а після лиття і термообробки збільшується КІЛЬКІСТЬ карбідів несприятливої форми й особливо стійких нерозчинних карбідів усе це знижує й абразивнокорозійну й ударно-корозійну СТІЙКІСТЬ Кремній уводиться в сталь, що заявляється, для кращого розкислення і поліпшення ливарних характеристик При ВМІСТІ кремнію менш 0,55 мас % ступінь розкислення стали не є достатнім й у ній міститься підвищена КІЛЬКІСТЬ неметалічних включень, що знижують ударну в'язкість сталі При ВМІСТІ кремнію більш 1,10 мас % у виливках утворюється крупнодендритна структура, збільшується розмір зерна, помітно знижується пластичність сталі Хром призначений для додаткового легування стали При ВМІСТІ хрому менш 1,8 мас % аустеніт стає менш стійким при нагріванні і наклепі, а це знижує ЗНОСОСТІЙКІСТЬ При ВМІСТІ хрому більш 2,40 мас % і при нагріванні під загартування до підвищених температур практично не зберігаються мелкодисперсні карбіди хрому, що знижує опірність сталі комплексним впливам за участю корозійних навантажень Титан у цій сталі призначений для додаткового мікролегування і модифікування, здрібнювання структурних складових при кристалізації, усунення зон стовпчастої будівлі і підвищення ЗНОСОСТІЙКОСТІ При ВМІСТІ титана менш 0,1 мас % ці ефекти не досягаються, тому що різко зменшується КІЛЬКІСТЬ мелкодисперсних тугоплавких нітридів і карбонитридів титана При ВМІСТІ титана більш 0,35 мас % стає можливим утворення карбідів титана у вигляді сітки по границях зерен, а це роз'єднує їх і знижує рівень механічних властивостей, особливо ударну в'язкість, крім цього створюються додаткові корозійні пари АЛЮМІНІЙ уводиться в сталь, що заявляється, для розкислення і модифікування, він регулює залишковий вміст кисню в металі, розмір зерна, склад, форму і характер неметалічних включень При ВМІСТІ алюмінію менш 0,1 мас % у сталі зростає КІЛЬКІСТЬ залишкового кисню, а розмір зерна збільшується це знижує СТІЙКІСТЬ сталі до ударноабразивних і корозійних навантажень При ВМІСТІ алюмінію більш 0,60 мас % зростає роль вторинного окислювання при зниженні температури сталі на випуску і розливанні, а продукти окислювання, що утворюються, негативно впливають на властивості стали, у тому числі при комплексному характері навантажень Вміст ванадію і молібдену не перевищують 0,04 мас % кожного, нікелю - не перевищує 0,4 мас %, а МІДІ - не перевищує 0,10 мас % Причому, вони зв'язані співвідношенням (Ni + Cu)/(V+ Mo)>9 Ванадій і молібден є карбідоутворюючими елементами і зв'язують вуглець у карбіди і карбонітриди і збіднюють твердий розчин по вуглецю Нікель, мідь і некарбідоутворюючи елементи і їхня КІЛЬКІСТЬ компенсують зазначену дію ванадію і молібдену при зазначеному співвідношенні При співвідношенні (Ni + Cu)/(V + Mo) < 9 така компенсація буде неповною Крім того, мідь у твердому розчині сприяє підвищенню корозійного опору при комплексному впливі навантажень, нікель сприяє підвищенню ударної в'язкості стали, карбіди і карбонитриди ванадію і молібдену підвищують ЗНОСОСТІЙКІСТЬ на початку експлуатації, поки під ударним впливом почнеться мартенситне перетворення і наклеп метастабільного аустеніту Приклад Сталь, що заявляється, позначену ВІДПОВІДНО до прийнятої системи маркірування як 83Г105Х2ТЮЛ РД (де РД - регламентовані домішки), виплавляли в лабораторній індукційній печі з ємкістю тигля 0,5кг за технологією, що прийнята при виплавці високомарганцовистої сталі Проби відливали у вигляді прутків перетином 20 х 20мм, з яких виготовляли спеціальні зразки з хвостовиком для ІСПИТІВ на знос в установці спеціальної конструкції, у якій одночасно два зразки обертаються на коромислі зі швидкістю 100об/хв у суміші великого річкового піску, щебеневого каменю розміром 6 - 10мм із розчином 5% H2SO4 і 3% NCI у водопровідній воді Зразки періодично вдаряються об загострені виступи з твердого сплаву, установлені по шляху їхнього переміщення Це забезпечує комплексний абразивно-корозійний і ударнокорозійний вплив Зразки зважували до і після ІСПИТІВ І оцінювали відносну ЗНОСОСТІЙКІСТЬ у порів 59803 нянні з базовою сталлю по найближчому аналогу Одночасно оглядали й оцінювали якість поверхні зразків ЗНОСОСТІЙКІСТЬ стали по найближчому ана логу умовно приймали за одиницю Отримані результати наведені в таблиці Таблиця Склад сталі Вміст елементів С Мп Si Сг Ті АІ V Мо Ni Си Fe Ni + Cu Відносна Примітки V + Mo ЗНОСОСТІЙКІСТЬ 1 2 3 Сталь, що заявляється 0,83 10,5 0,82 2,10 0,25 0,35 0,015 0,026 0,37 0,03 Решт 0,74 9,60 0,59 1,91 0,14 0,13 0,010 0,010 0,14 0,06 Решт 0,93 11,35 1,05 2,38 0,31 0,55 0,013 0,009 0,20 0,05 Решт 9,57 10 11,36 1,31 1,25 1,43 4 0,68 8,5 0,41 1,54 0,06 0,07 0,025 0,015 0,30 0,03 Решт 8,25 1,08 5 0,99 12,6 7,95 1,12 6 0,82 10,8 1,28 2,80 0,47 0,69 0,013 0,031 0,29 0,06 Решт По пат №44198 А 0,91 3,15 0,29 0,41 0,18 - Решт 1,00 З таблиці видно, що найбільш високу ЗНОСОСТІЙКІСТЬ показали зразки складів 1 - 3, що відповідають сталі 83Г105Х2ТЮЛ РД її ЗНОСОСТІЙКІСТЬ більш ніж на 25% вище, ніж у сталі по найближчому аналогу Інші склади менш кращі, тому що показали гірші результати і, крім того, на них спосте Комп'ютерна верстка А Крулевський Корр Осередки рігаються корозійні осередки на поверхні (склади 4,5) Таким чином, винахід, що заявляється забезпечує високу опірність комплексним навантаженням, що включають абразивно-корозійний і багаторазовий ударно-корозійний вплив Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна