Сплав на основе железа

 

СПЛАВ .НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, содержащий углерод и хром, отличающий с я тем, что, с целью повыщения износостойкости, он дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 1,1-1,3 Хром 14,0-16,0 Ниобий 0,02-0,4 Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИН (19)SU(Ii, 17 (51)4 С 22 С 38 26 (21) 3579178/22-02 (22) 07.04.83 . (46) 07.09.85, Бюл. В 33 (72) В.И.Тихонович, О,И.Коваленко и В.Г.Новицкий (71) Институт проблем литья АН Украинской ССР (53) 669.15.018 ° 2 (088,8) (56) Патент Японии В. 53-37012, кл. С 22 С 38/26, опублик. 1982, Заявка Великобритании У 2075549, кл. С 22 С 38/26, опублик. 1982.

Патент Японии Ф 54-35168, кл. С 22 С 38/26, опублик. 1980, (54) (57) СПЛАВ .НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, содержащий углерод и хром, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения износостойкости, он pîïoëнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Углерод 1,1-1,3

Хром 14,0-16,0

Ниобий 0,02-0,4

Железо Остальное

1177378 2

Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке новых износостойких сплавов с повышенными эксплуатационными характеристиками, работающих в узлах трения скольжения в водной среде при скорости скольжения 0 5-2 м/с и удельном давлении 1-5 МПа.

Цель изобретения — повышение износостойкости. .Поставленная цель достигается тем, что сплав на основе железа, содержащий углерод и хром, дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Углерод 1,1-1,3

Хром 14ь0 16 эО, Ниобий 0,02-0,4

Железо Остальное

Содержание углерода в пределах

l 1-1,3% обеспечивает получение на поверхности трения упрочненного слоя с повышенной твердостью, а также обеспечивает в сплаве наличие 12-15Х карбидов, которые делают сплав более термостойким и способным сопротивляться воздействию абразива, находящегося в водной среде.

Введение хрома в пределах 14-16% делает сплав достаточно коррозионностойким. Хром препятствует росту зерна, что увеличивает объемную прочность материала.

Ниобий при введении в сплав оказывает модифицирующее и микролегирующее влияние. Его модифицирующее влияние проявляется в измельчении . зерна и устранении явления транскристаллизации, Известно, что увеличение дисперсности структурных составляющих повышает износостойкость из-за увеличения препятствий движению дислокаций.

Введение ниобия менее 0,02% не оказыьает достаточного эффекта на измельчение зерна и устранение транскристаллиэации, таК как он весь растворяется в твердом растворе. Введение ниобия в количестве

0,02 мас.% вызывает увеличение износостойкости в 2 раза, при этом на ! основании локального рентгеноспек" тральногб анализа установлено, что

35 ниобий в таких количествах не образует своих карбидов, растворяясь в матрице и карбидной фазе типа М>С» тем самым упрочняя матрицу и карбидную фазу. С -увеличением содержания ниобия до 0,09% в сплаве появляется карбид NbC износостойкость остается на прежнем уровне, количество карбидов Nbc еще недостаточно, чтобы оказать существенное вли. яние на износостойкость .

Дальнейшее увеличение содержания ниобия (свыше 0,09%) приводит к уменьшению износа, так как в данном случае выделение карбидов по плос-, костям скольжения препятствует продвижению дислокаций и противодействует -пластической деформации, .имеющей место при трении и тем самым уменьшает износ, Введение ниобия свыше 0,4%. приводит к обеднению матрицы углеродом и износостойкость несколько уменьшается, поэтому нерационально введение ниобия свыше 0,4 мас.X. В качестве примесей присутствуют Мп до 0,3% и кремния — 0,18%.

Для определения оптимального состава сплава по изобретению проводят опытные плавки и исследуют свойства сппава по сравнению с известным сплавом.

Металл выплавляют в 13-килограммовой индукционной печи с основной футеровкой. Заливку металла производят в сухие песчатые формы.

Термообработку осуществляют на печи сопротивления типа СШОЛ по следующему режиму: закалка 10601080 С в масле н отпуск при 580 С. о

Все опытные сплавы и известный сплав подвергались испытанию на износостойкость при трении скольжения в водной среде по схеме вал-. вкладьпп при скорости скольжения

1 м/с и удельной нагрузке 5 МПа-на машине трения М22.

Химический состав и результаты испытаний на износостойкость (закалка от 1080 С и отпуск при 580 С)

0 приведены в таблице.

Твердость сплава по изобретению составляет 40-42 HRC ударная вяз-. кость беэ надреза ol> = 1,4-1,6 кГ-м/см

1177378

Содержание, мас.%, в сплаве

1 1 (Износостойкость

Сплав

Известный

Остальное 0,12

0,95 10

0,10

0,09

1,2 15

2,2 18

Предлагаемый

0,18 0,02

0,15 0,05

0 ° 16 Оэ09

0,14 0,18

0,12 0,3

0,16 0,4

1,15 15 О 30

1,2 15 0,29

Углерод Хром Марганец Кремний Ниобий Железо

1,1 14 0,31

1,2 16 0,27

1,3 15 3 0,30

1,2 14,5 0,29

Составитель Г.Дудик

Редактор Н. Бобкова Техред М.Пароцай Корректор Е. Сирохман

Заказ 5473/26 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0,046

0,034

0,048

0,032

0,030

0,052