Сплав на основе железа

 

Изобретение относится к металлургии сплавов для изготовления инструмента , используемого при деформации выдавливанием изделий из алюминия и его сплавов. Цель изобретения - повышение предела прочности и твердости при уменьшении хрупкого алитированного слоя, образующегося при вьщавливании алюминия и его сплавов. Сплав содержит, мас.%: углерод 1,8- 2,8 молибден 1,1-3,0; хром 8,0-9,5; ванадий 6,0-7,5; кремний-1,8-3,5} марганец 0,5-2,5; никель 2,0-3,7; бор 0,01-0,2; железо остальное. Сплав имеет следующие свойстваi d 640- 685 Ша, КСИ 62-71 кДж/м, HRC 61-65, глубина алитированного слоя 0,005- 0,01 мм. 1 табл. (О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECAYSRHH (19) (11) А1 (511 1 С 22 С 37/tO 38/56. 38/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

lt0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4055032/31-02 (22) 1t,04.86 (46) 30,12.88. Бюл. У 48 (71) Брянский институт транспортного машиностроения (72) А.Н.Харитонов, В.P..Òaxoìèðoâ, В.А.Татаринцев, А.И.Бондарев и В.Д.Цветков (53) 669.15-018.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 810846, кл. С 22 С 37/10, 1979.

Авторское свидетельство СССР .В 933782, кл. С 22 С 37/10, 1982.

Заявка Японии У 53-29221, заявл. 31.08 ° 76, tt 51-104780, опублик. 18.03.87, (И. 10 J 173 (С 22 С 37/08). (54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА (57) Изобретение относится к металлургии сплавов для изготовления инструмента, используемого при деформации вь(цавливанием изделий из алюминия и его сплавов. Цель изобретенияповышение предела прочности и твердости при уменьшении хрупкого алитированного слоя, образующегося при выдавливании алюминия и его сплавов.

Сплав содержит, мас.й: углерод 1,82,8; молибден 1, 1-3,0; хром 8,0-9,5j ванадий 6,0-7,5; кремний. 1,8-3 ° 51 марганец 0,5-2 5; никель 2,0-3 7; бор 0,01-0,2; железо остальное. Сплав имеет следующие свойства: (* 640- C ф

685 К1а, КСИ 62-71 кДж/м, HRC 61-65, глубина алитированного слоя 0,0050,01 мм. 1 табл.

1447917

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке сплавов для изготовления инструмента, используемого при обработке.выдавли"

5 ванием изделий из алюминия и его сплавов.

Цель изобретения - повьппение предела прочности, твердости при уменьшении хрупкого алитированного слоя. .Предлагаемый сплав на основе железа содержит компоненты в,,следующем соотношении, мас.Ж:

Углерод 1,8-2,8

Кремний 1,8-3,5 15

Иарганец О, 5-2, 5.

Хром 8, 0-9,5

Молибден 1, 1-3,0

Ванадий 6,0-7,5

Никель 2,0-3,7 20

Бор 0,01-0,2

Железо Остальное

Содержание углерода вьппе указанного верхнего предела увеличивает количество карбидов в структуре сплава. 25 что уменьшает вязкость, снижает способность противостоять ударным наг-; рузкам и ухудшает обрабатываемость резанием, При содержании углерода меньше нижней границы уменьшается ко- 3О личество карбидов, изменяется их форма, снижается прочность металлической основы, что отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах сплава.

Иолибден в указанных границах по" давляет образование перлита при ох.лаждении детали, что повышает прочность металлической матрицы и улучшает прокаливаемость сплава. Благоприятное влияние молибдена на свойства сплава сказывается при его содержании больше 1,-1Ж. Увеличение содержания молибдена больше 37. не приводит к существенному изменению свойств и микроструктуры сплава.

Присутствие в составе сплава хрома в указанных пределах обеспечивает оптимальное количество карбидной фазы и повышает ее микротвердость °

Ванадий способствует образованию 5О карбидов ванадия. Содержание ванадия выше верхней границы приводит к образованию в структуре сплава карбидов типа (Cr, V) q С, что снижает износо" стойкость. При уменьшении содержания 55 ванадия ниже 6,07 при кристаллизации образуется преимущественно .вид автектики, содержащий кроме карбидов ванадия карбиды Ие С, что приводит к снижению ударной вязкости и эксплуатационных свойств сплава.

Кремний в указанных пределах обес печивает жидкотекучесть сплава, способствует образованию карбидов и превьппению стабильного аустенита в мар,тенсит после закалки.

Присутствие марганца в указанных пределах стабилизирует содержание остаточного высоколегированного аустенита после термообработки .в оп-имальном количестве. При содержании его меньше 0,5Е в структуре сплава снижается доля метастабильного аустенита, что повышает хрупкость и снижает стойкость сплава. Содержание марганца выше верхнего предела приводит к увеличению количества стабильного аустенита и снижению износостойкости.

Никель расширяет g область, подавляет перлитное превращение и способствует повьпнению прочности металлической матрицы. При этом существенно уменьшается диффузия алюминия и снижается глубина диффузионного интерметаллидного слоя, образующегося при трении сплава по алюминию. При содержании никеля ниже нижней границы заметного уменьшения диффузионного, слоя не наблюдается. Превьппение верхней границы приводит к ухудшению обрабатываемости. сплава резанием, -Бор способствует измельчению карбидной фазы, ее равномерному распределению и повышение микротвердости.

Влияние бора на микротвердость карбидной фазы проявляется при его содержании больше 0,01%. При введении бора больше 0,2Ж повышается содержание боридов, что ведет к охрупчиванию сплава и снижению эксплуатационной стойкости.

Положительное влияние никеля и бора связано с повьппением твердости и степени измельченности карбидов, повышении прочности металлической основы, что препятствует продавливанию хрупкого диффузионного слоя под действием больших рабочих давлений и снижает. вероятность возникновения поверхностных трещин, Пример. Для изучения структуры и свойств предлагаемого сплава были выплавлены сплавы предлагаемого состава с различным содержанием ингредиентов и известного состава со средним содержанием. компонентов, з 144

Выплавку сплавов производят в индукционной печи емкостью 30 кг с основным тиглем. Компоненты вводят в расплав при температуре 1450-1500 С в вице ферросплавов. Заливку в сухие песчано глинистые формы производят при 1380-1430 С. Отливали заготовки диаметром 55 мм.

Заготовки отжигают по режиму: нагрев до 920-970 С с выдержкой 1,5 ч и охлаждение с печью. После отжига твердость была не выше HRC 30.

После токарной обработки испытуемый образец подвергается термической обработке по режиму: закалка с 11701190 С в индустриальном масле и двухкратный отпуск от 520-540 С с выдержкой в течение 30-40 мин.

При этом достигается твердость

61-65 HRC. Затем образец из исследуемого сплава доводят шлифовкой до нужных размеров.

По изложенной технологии изготав-: ливают опытные образцы из предлагаемого и известного, сплавов и проводят их сравнительные испытания на машине трения СМЦ-2. Колодку изготавливают из.алюминиевого сплава АЛ-4,,а диск " из исследуемого сплава, Рабочую поверхность диска .шлифуют, а затем полируют до чистоты не ниже В 0,63.

Результаты испытаний на машине трения, а также химический состав

791 7

4 и механические свойства образцов из предлагаемого 1 — 3 и известного 4 составов сплава приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый состав сплава имеет более высокие значения комплекса механических свойств, определяющих его эксплуатационную стойкость - предела

10 прочности и твердости.

Формула изобретения

Сплав на основе железа преимущесгвенно для инструмента, предназначенного для изготовления штамповкой иэделий из алюминия и его сплавов, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, никель и 6ор, отличающийся тем, что, с целью повышения предела прочности, твердости при уменьшении хрупкого алитированного слоя, он содержит компоненты в следующем соотно2б шенин, мас.%:

Углерод 1,8-2,8

Кремний 1,8-3,5

Марганец О, 5-2 ° 5

Хром 8,0"9,5

Молибден 1, 1-3,0

Ванадий 6,0-7,5

Никель 2,0-. 3,7

Бор 0 01-0,2

Железо Остальное

Прадц reewa

1 . Ни а

2950 3,70

Э ..8вввввя

Ьваствва1

4 фредааа

2,80 Э 00 9,50 7,50

ЭаЭ 1,» О 83 Ое25 1,12 Ое84 1 ° 15

0,22. « » . Ssumxss ат 1170»

1190ОС

2»вфатймй 53 -540 C

3040 мив

ФМававвва Фщв 1111

1,80 1 10 8,00 6,00 1,80 0 50 2,00

2 Суедввй 2,30 2 ° 05 8 75 6,75 2,65 1 ° 50 2 65

О, О1 Остада- Завалва ваа от»70

»9O С в «асйю

0,105 -"- 2-вратвй

osmcx от 520-540 С

О, 92 "» 50-40 was

640 71 61 0,01

665 68 63 01008

685 62 65 Оа 003

570 82 52 . Оа013