Сталь для виготовлення біметалевого породоруйнуючого інструменту

ДЛЯ СЛУЖЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ Э К З . Ґ СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК «» (19) (505 1780335 A1 С 22 С 38/2*1 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21) 48737^6/02 (22) 12.10.90 (71) Физико-механический институт им. Г.В.Карпенко (72) С.И.Кантор, В.М.Голубец, М.И.Плшечко, В.А.Осадчий и С.М.Фучило (56) Авторское свидетельство СССР К1 5213*15, к л . С 22 С 38/22, 1976. Сталь ПХ5М01С, ГОСТ 5950-73. (5*0 СТАЛЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛ ЛИЧЕСКОГО П0Р0Д0РАЗРУШАЮЩЕГ0 ИНСТРУМЕНТА (57) Изобретение относится к метал Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении , горнопроходческой, неф^^РЯНОЙ и газовой промышленности, в частности, для изготовления породоразрушающих дисков горнопроходческих комплексов. Известна подшипниковая сталь, содержащая, мае.*: Углерод 0,65 - 0,85 Хром ' 3,9 - 5,0 Молибден 3,0 - 4,4 Вольфрам ^ 1,5-2,0 Ванадий 0,6 - 1,2 Церий 0,02 - 0,1 Лелезо Остальное Сталь обладает повышенной ударной вязкостью и контактной выносливостью, хорошо шлифуется. Указанные свойства достигаются после термической обработки стали по 45-92 лургии, а именно к производству сталей для изготовления породоразрушающего шарошечного инструмента. Сталь содержит, мас.%: 0,42-0,60 углерода;? 0,7-1,2 кремния^ 0,1-0,5 марганца; 4-6 хрома; 0,7-1,1 ванадия,' 0,8-1,7 молибдена», 0,2-0,5 вольфрама; 0 , 0 1 0,1 церия," железо остальное. Предлагаемая сталь имеет высокую циклическую долговечность и пластичность, что обеспечивает получение дисковых * шарошек, обладающих износостойкостью в 1,2-1,*} раза выше, чем у стали фирмы "Вирт". 2 табл. режиму: предварительный подогрев до 800°С, окончательный нагрев под з а калку П А 0 - И б 0 ° С , охлаждение в масле, трехкратный отпуск по 2 ч при 560-500°С. Недостатками стали являются низкие циклическая долговечность при сжатии и пластичность. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сталь фирмы "Вирт 11 типа инструментальной стали 4X5*1*1 С, содержащая, мас.%: Углерод Кремний Марганец Хром Ванадий Молибден Нелезо ' А і t 0,і*8 1,0 о,4 5,0 0,9 1,27 Остальное со 01 1780335 Указанные свойства достигаются после термической обработки стали по режиму: закалка от 10^0 С, охлаждение в масле, отпуск по *t-e часа при 5^0, 520, 500°С. Недостатками стали являются низкие циклическая долговечность при сжатии и пластичность. Целью изобретения является повыше- 1 0 ниє циклической долговечности и пластичности стали. Поставленная цель достигается тем, что в сталь, содержащую углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, мо- , г либден и железо, вводят вольфрам и церий при следующем соотношении элементов, мас.%: Углерод 0,^2 - 0,6 Кремний 10,7 • 1|2 _Марганец • • 0,2-0,5 Хром А,0 - 6,0 Ванадий 0,7 - 1,1 Молибден , 0,8-1,7 Вольфрам 0,2 - 0,5 25 Церий , 0,01 - 0,1 Лелезо Остальное Содержание серы и фосфора как примеси не должно превышать 0,03%. Сопоставительный анализ с прототи- «п пом позволяет сделать вывод, что заявляемая сталь отличается от известной введением в качестве новых элементов вольфрама и церия. Введение вольфрама и церия обеспечивает стали повышенную циклическую долговечность 35 при сжатии и пластичность при сохранении твердости. При изучении других технических решений в данной области признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не были выявлены 40 и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствия критерию "существенные отличия 11 . R табл. 1 приведен химический сос- 45 тав сталей. Плавки проводили в открытой индукционной печи емкостью 0,1 т. Разливку металла проводили при С в слитки весом 7 к г , диаметром ,: „ 50 70 мм. Прутки использовали для изго- ^ _ товления методом центробежного электрошлакового литья дисковых биметал се доразрушающих дисков проводили с лических шарошек для проходческих тем- эр innn ,1гп°г 11 пературы 1000-150 С с , последующими комбайнов фирмы Д Закалку 7nn°r\ м-™ 1 О п о "Вирт t поронизким (170-180 С) и высоким ^ 5 0 0 С отпусками. Механические свойства исследованных сталей представлены в табл. 2. Из L таблицы следует, что предлагаемая сталь имеет лучшие в сравнении с прототипом свойства. Циклическую долговечность исследовали на образцах 10* *10*?.5 мм по схеме: нагружение - выдержка 3 с - разгрузка - выдержка 3 с. Наг Р У з к и задавали 2800, 3^50, 3750 МПа. При нагрузке 3^50 МПа образцы из стали фирмы "Вирт 11 разрушались до 250 циклов при деформации 1,6%. Образцы с экспериментальной стали разрушались при 3750 МПа после 38-^5 циклов. Относительная деформация сжатия составляет 5 , 6 - 7 , 2 ^ (табл. 2 ) . Экспериментальные стали имеют меньшую ударную вязкость в сравнении со сталью фирмы "Вирт". Это объясняется особенностями строения литого металла в сравнении с деформированным металлом. Образцы из экспериментальной стали имеют высокую пластичность - перед разрушением деформируются без наличия трещин, имея твердость 57-59 HRC. Однако деформационного упрочнения стали при циклическом на гружений не происходит . Церий вводится в сталь как рафинирующая добавка, измельчающая зерно и повышающая тем самым пластические свойства стали. Введение церия > 0 , 1 мас.% приводит к снижению плас- . тичности из-за его выделения по границам зерен. В количестве