Цементируемая сталь

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составу цементируемой стали, и может быть использовано для изготовления цементируемых литых деталей, работающих в условиях контактно-абразивного изнашивания (звенья дробеметных барабанов и др.). Техническим эффектом изобретения является повышение износостойкости за счет увеличения объема карбидной фазы и глубины ее залегания в цементированном слое. Сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, титан и железо, дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,22-0,30, марганец 0,7-1,0, кремний 0,2-0,5, титан 0,015, бор 0,001-0,003, железо - остальное. Линейная скорость изнашивания предлагаемой стали ниже известной в 1,7 раза. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составу стали, и может быть использовано для цементируемых литых деталей, работающих в условиях контактно-абразивного изнашивания (звенья дробеметных барабанов и др. ).

Известна сталь, содержащая, мас. [1] углерод 0,22-0,28 марганец 1,0-1,3 кремний 0,6-0,8 Сталь обладает хорошей прокачиваемостью. Существенным недостатком стали является низкая стойкость при абразивном изнашивании, обусловленная незначительным объемом карбидной фазы и связанным с этим большим количеством остаточного аустенита в цементированном слое.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является цементируемая сталь, содержащая, мас. [2] углерод 0,22-0,30 марганец 0,7-0,10 кремний 0,65-0,90 титан 0,015 Сталь имеет более высокую износостойкость благодаря присутствию карбидной фазы и соответственно меньшему количеству остаточного аустенита в цементированном слое.

Однако, сталь обладает низкой скоростью насыщения при цементации, а также недостаточной насыщающей способностью углеродом для формирования в поверхностном слое детали зоны с мелкозернистойкарбидной фазой, обеспечивающей длительную износостойкость деталей в эксплуатации [3]
Целью изобретения является повышение износостойкости за счет увеличения объема карбидной фазы и глубины ее залегания в цементированном слое.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая сталь, дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.

углерод 0,22-0,30
марганец 0,7-1,1
кремний 0,2-0,50
титан 0,015
бор 0,001-0,003.

Верхний предел содержания кремния в предлагаемой стали ограничен 0,50% в связи с замедлением при большем его количестве скорости насыщения, а также с уменьшением насыщающей способности стали углеродом в процессе цементации [4] Нижний предел 0,2% определен технологическими возможностями металлургического процесса плавки.

Дополнительное введение в состав стали бора способствует увеличению насыщающей способности аустенита углеродом [5] и как следствие к возрастанию объема и глубины залегания карбидной фазы в цементированном слое. Указанное влияние бора проявляется в стали при содержании его не менее 0,001% Максимальное количество бора 0,003% лимитируется величиной предельной растворимости его в аустените стали [5]
В табл. 1 представлены сравнительные результаты исследования литых деталей, изготовленных из известной и предлагаемойстали после теоретической обработки, включающей: двухступенчатую цементацию при 930^oC в течение 19 ч насыщения на I ступени и 4 ч диффузионной выдержки, изотермическую выдержку при 700^oC в течение 45-60 мин с охлаждением в форкамере или на воздухе, закалку от температур 800-820^oC и низкий отпуск при 160^oC.

В табл. 2 представлен химический состав предлагаемой стали.

Из данных табл. 1 видно, что предлагаемая сталь, по сравнению с известной имеет более высокую насыщающую способность. Так, объем карбидной азы в цементированном слое возрастает от 8 до 15% При этом глубина залегания карбидной фазы увеличивается от 0,42 до 0,76 мм. Линейная скорость изнашивания деталей из предлагаемой стали по сравнению с известной уменьшается в 1,7 раза.

Использование предлагаемой стали для производства цементируемых литых деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания, что позволяет увеличить срок службы деталей в эксплуатации.

Формула изобретения

Цементируемая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний титан, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,22 0,30
Марганец 0,7 1,0
Кремний 0,2 0,5
Титан 0,015
Бор 0,001 0,003
Железо Остальное1

РИСУНКИ

Рисунок 1