Износостойкая литая сталь

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к износостойкой литой стали, работающей в условиях интенсивного абразивного воздействия. Цель изобретения - повышение твердости и износостойкости стали. Сталь дополнительно содержит фосфор при следующем соотношении компонентов, мас. % : углерод 0,9 - 1,4; кремний 0,8 - 1,0; марганец 11,5 - 15,0; фосфор 1,0 - 2,5; железо - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к производству методом литья износостойких сталей, работающих в условиях интенсивного абразивного воздействия.

Известны износостойкие стали, которые имеют высокую твердость и износостойкость.

Однако, низкая технологичность, необходимость применения дефицитных материалов (хрома, молибдена и пр. ), а также упрочняющей термообработки не позволяют широко их использовать в массовом производстве.

Известна сталь, имеющая высокую твердость до 2 НRС и износостойкость.

Однако, высокая стоимость и легирование титаном до 9% не позволяет производить отливку деталей.

Известна сталь марки 110Г13Л (ГОСТ 2176-77), имеющая следующий химический состав, мас. % : углерод 0,9-1,4; кремний 0,8-1,0; марганец 11,5-15,0; железо - остальное.

Недостатком стали является низкая твердость и износостойкость в условиях одновременного интенсивного абразивного воздействия и наклепа.

Цель изобретения - создание дешевой, технологичной литейной стали с повышенной твердостью и износостойкостью.

Для этого в известную износостойкую литую сталь, содержащую, мас. % : углерод 0,9-1,4; кремний 0,8-1,0; марганец 11,5-15,0; дополнительно вводят фосфор в количестве 1,0-2,5 мас. % . В предлагаемой стали введение фосфора повышает твердость и износостойкость за счет образования фосфидов сложного химического состава. Фосфор, практически не меняя состава матрицы, образует большое объемное количество фосфидов, имеющих высокую микротвердость (750-950 кгс/мм²). При одновременном воздействии частиц и наклепе, включения фосфидов принимают на себя основную нагрузку против истирания. В стали, не содержащей фосфора, под ударным воздействием абразивных частиц происходит наклеп поверхности, за счет чего твердость поверхности стали повышается, но так как твердость абразивных частиц несопоставима с твердостью наклепанной поверхности, то последующие частицы абразива снимают наклепанный слой, т. е. происходит интенсивное изнашивание детали. При введении фосфора фосфиды имеют твердость, сопоставленную с твердостью абразива, а равномерное распределение фосфидов не позволяет развиваться интенсивному износу. Происходящий при абразивном воздействии наклеп матрицы увеличивает устойчивость фосфидов против их выкрашивания и выламывания из матричного сплава. Твердость сплава увеличивается до НRС - 53. . . 55 единиц.

В табл. 1 приведены свойства предлагаемой стали.

Введение фосфора в количестве менее 1 мас. % позволяет получить твердость до 45. . . 46 НRС, а введение свыше 2,5 мас. % снижает механические свойства. Кроме того, введение фосфора повышает жидкотекучесть стали и снижает температуру плавления стали до 1100^оС (начало плавления). Опытные сплавы и детали для испытания выплавляли в индукционной 40 кг печи на основной футеровки. После выплавки вырезались образцы для измерения твердости и испытания на износостойкость. Износостойкость определяли на машине "Амслер", а также на детали "сопло", через которое производится абразивная пескоструйная обработка. В табл. 2 приведены результаты испытаний.

Как видно из табл. 2 введение фосфора существенно повышает работоспособность деталей и их износостойкость. Сталь может быть рекомендована для литых деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного износа и наклепа (сопла и лопатки пескоструйных и дробеметных машин, лопасти землеперерабатывающих машин, смесителей и т. д. ). Для легирования используется феррофосфор, являющийся отходом производства. Применение новой техники и оборудования не требуется. (56) ГОСТ 2176-77, Сталь 110Г13П.

Формула изобретения

ИЗНОСОСТОЙКАЯ ЛИТАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фосфор при следующем соотношении компонентов, мас. % : Углерод 0,9 - 1,4 Кремний 0,8 - 1,0 Марганец 11,5 - 15,0 Фосфор 1,0 - 2,5 Железо Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1