Зносостійкий сплав

Реферат: Винахід належить до галузі чорної металургії. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення зносостійкого сплаву, що дозволяє його використовувати у відповідальних деталях металургійного обладнання. Зносостійкий сплав містить, мас. %: вуглець - 1,2-1,4, кремній - 0,4-1,0, марганець - 6,0-1,0, нікель - 0,03-0,3, хром - 2,2-5,5, алюміній - 0,005-0,05, титан - 0,01-0,05, тантал - 0,01-0,1 та залізо - решта. Технічний результат полягає в підвищенні рівня ударно-абразивної зносостійкості та деформаційної здатності UA 101269 C2 (12) UA 101269 C2 UA 101269 C2 5 10 15 20 25 30 Винахід належить до галузі чорної металургії і може бути використаний для виготовлення зносостійких деталей металургійного обладнання, захисних плит, штампів та ін. Відомий зносостійкий чавун [1], який містить вуглець, кремній, марганець, нікель, хром, алюміній, титан, барій та залізо при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вуглець 1,8-2,2 кремній 0,4-1,0 марганець 4,0-6,0 нікель 0,3-1,0 хром 1,5-3,0 алюміній 0,01-0,1 титан 0,1-0,5 барій 0,0001-0,001 залізо решта. Недоліком відомого чавуну є його низька деформаційна здатність. Найбільш близьким до запропонованого сплаву за технічною сутністю та отримуваним результатом є відомий сплав [2], який містить вуглець, кремній, марганець, нікель, хром, алюміній, титан та залізо при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вуглець 1,8-2,2 кремній 0,4-1,0 марганець 4,0-6,0 нікель 0,3-1,0 хром 1,5-3,0 алюміній 0,01-0,1 титан 0,1-0,5 барій 0,0001-0,001 залізо решта. Недоліком цього сплаву є, насамперед, його знижені деформаційна здатність та зносостійкість. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення зносостійкого сплаву, що дозволить застосовувати його у відповідних деталях металургійного обладнання. Поставлена задача вирішується тим, що сплав, який містить вуглець, кремній, марганець, нікель, хром, алюміній, титан, залізо, згідно з винаходом, додатково містить тантал при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вуглець 1,2-1,4 кремній 0,4-1,0 марганець 6,0-8,4 нікель 0,03-0,3 хром 2,2-5,5 алюміній 0,005-0,05 титан 0,01-0,05 тантал 0,01-0,1 залізо решта. Технічний результат, який може бути одержано при використанні запропонованого сплаву, полягає в підвищенні рівня ударно-абразивної зносостійкості та деформаційної здатності. Порівняння сплаву з найближчим аналогом показало, що він відрізняється додаванням танталу та іншим вмістом елементів складу, що відповідає критерію «новизна». Порівняння запропонованого зносостійкого сплаву з іншими технічними рішеннями в наявній галузі техніки не дозволило виявити наведений вміст елементів складу, та їх використання для отримання необхідного технічного результату. Отже зносостійкий сплав, що заявляється, відповідає критерію «винахідницький рівень». Модифікування сплаву танталом дозволяє збільшити в'язкість аустеніту в структурі сплаву, підвищуючи рівень деформаційної здатності та зносостійкості. При меншій, ніж визначено формулою, кількості танталу модифікуючий вплив цього елемента не проявляється. При перевищенні кількості цього елемента в складі сплаву зростає твердість аустеніту, знижуючи деформаційну здатність та зносостійкість сплаву. Запропонований сплав виплавляли в печі опору та обробляли у формі алюміній-титан танталовою лігатурою. Всього було відібрано 3 зразки сплаву запропонованого хімічного складу та 2 зразки з вмістом компонентів, які виходять за межі запропонованого складу. Додатково був також виплавлений сплав за найближчим аналогом [2], який модифікували в ковші титаном та алюмінієм. Хімічний склад досліджених сплавів наведений в таблиці. У складі сплавів 1 UA 101269 C2 5 знаходились, як домішки, сірка та фосфор. Виливки нагрівали до температури 900-1100 °С та кували із ступенем деформування 80 % або до руйнування. Ударно-абразивну зносостійкість сплавів вимірювали в лабораторному шаровому млині діаметром 300 мм при розмелі корунду. Відносну ударно-абразивну зносостійкість (Ку) оцінювали по втраті їхньої ваги після випробовування впродовж 10 годин відносно до еталона (сталь Х12МФ, Ку = 1,0) (таблиця). Як можна бачити з цих даних, відносна ударно-абразивна зносостійкість та деформаційна здатність відомого сплаву №1 (найближчий аналог) має знижений рівень, внаслідок наявності в структурі сплаву великої кількості мартенситу та дисперсних карбідів типу Ме 3С. 10 Таблиця № п/п Деформаційна здібність, Kd, % Вміст елементів, мас. % С Si Μn Cr Ni Al Ті Та 1(прототип) 1,5 0,82 7,05 1,1 0,6 0,04 0,11 2 1,1 0,3 5,5 2,0 0,04 0,003 0,008 0,008 3 1,2 0,4 6,0 2,2 0,05 0,005 0,01 0,01 4 1,29 0,56 7,1 4,39 0,06 0,01 0,016 0,08 5 1,4 1,0 8,4 5,5 0,1 0,05 0,05 0,1 6 1,5 1,2 9,0 7,26 0,2 0,06 0,1 0,12 15 20 25 30 Відносна зносостійкість, Ку, од. 61,6 73,4 79,4 80,5 76,2 50,0 1,16 1,22 1,54 1,70 1,41 1,00 Зразки № 3-№5 мають рівень зносостійкості на 40-70 % більший, ніж у відомого сплаву, та перевищують рівень сталі Х12МФ. Структура цього сплаву складається з в'язкого метастабільного аустеніту та рівномірно розподілених частинок дисперсних вторинних карбідів типу Ме7С3. Сплав № 2 має знижений рівень деформаційної здатності та зносостійкості внаслідок наявності мартенситу та дисперсних карбідів типу Ме3С в структурі сплаву при малому вмісті вуглецю, хрому, марганцю та танталу. Структура зразку №6 внаслідок підвищеної кількості вуглецю, марганцю, хрому та танталу складається із твердого стабільного аустеніту, армованого крихкими евтектичними карбідами типу Ме7С3, що приводить до зниження деформаційної здатності та ударно-абразивної зносостійкості. Підвищена деформаційна здатність запропонованого сплаву дозволяє виробляти з нього складні деталі шляхом кування та штампування. Більш висока зносостійкість запропонованого сплаву дозволить підвищити час роботи відповідних деталей металургійного обладнання. Джерела інформації 1. Пат. 87064 Україна, МПК С22С37/00, С22С37/10. Зносостійкий чавун. -№200800013; заявл.02.01.08.; опубл. 10.06.2009, Бюл. №11. - 4с. 2. Деклар. пат. 5520 Україна, МПК С22С37/10. Зносостійкий чавун. - №20040605134; заявл. 29.06.04.; опубл.15.03.2005, Бюл. №3. - 4с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 Зносостійкий сплав, що містить вуглець, кремній, марганець, нікель, хром, алюміній, титан, залізо, який відрізняється тим, що він додатково містить тантал при такому співвідношенні компонентів, мас. %: вуглець 1,2-1,4 кремній 0,4-1,0 марганець 6,0-8,4 нікель 0,03-0,3 хром 2,2-5,5 алюміній 0,005-0,05 титан 0,01-0,05 тантал 0,01-0,1 залізо решта. 2 UA 101269 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3