Przedmiotem wynalazku jest stal austenityczna odporna na scieranie, a zwlaszcza charakteryzuja¬ ca sie zwiekszona odpornoscia na polaczone dzia¬ lanie cierne i udarowe.Znana jest iz norweskiej normy 16 stal Hadfiel- da Mn 12 zawierajaca wagowo 1,0—1,35% wegla 0—1,0% krzemu, 11,0—14% manganu, reszta zelazo i nieuniknione zanieczyszczenia.Znana jest z opisu patentowego RFN nr 1213125 stal austenityczna zawierajaca wagowo 12—30% manganu, 0,05—1,20% wegla, 2,0—5,0% chromu, re¬ szta zelazo i nieuniknione zanieczyszczenia. W opisie patentowym RFN nr 963782 podane jest wprowadzenie do tego typu stali tytanu jako pierwiastka stopowego.Celem wynalazku jest opracowanie nowego ga¬ tunku stali austenitycznej o zwiekszonej odpor¬ nosci na scieranie oraz polaczone dzialanie cierne i udarowe.Stal austenityczna odporna na scieranie, a zwlasz¬ cza odporna na polaczone dzialanie naprezen cier¬ nych i udarowych, zawierajaca wagowo 16,0—23,0% manganu, 1,1—1,5% wegla, do 4% chromu, max 2,0% krzemu, max. 1,0% niklu, max. 1,0% miedzi, max. 0,1% fosforu, max. 0,1% siarki oraz tytan, reszta zelazo i nieuniknione zanieczyszczenia, we¬ dlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze zawie¬ ra wagowo 0,1—0,5% tytanu.Na wzrost kosztów wytwarzania stali austeni¬ tycznej odpornej na scieranie, ma zasadniczy 10 15 20 30 wplyw zwiekszenie wagowej zawartosci manganu do ponad 14%. Stal zawierajaca wagowo 16—23% manganu wykazuje zwiekszona odpornosc na scie¬ ranie, oraz inne wlasnosci odpornosciowe.Zwiekszenie zawartosci wegla ma* wplyw na zwiekszenie twardosci stali wynikajace z obróbki cieplnej. Odpowiednie róznice w twardosci stali, beda jeszcze ponadto wystepowaly w wyniku jej utwardzania przez zgniot. Porównanie odpornosci na scieranie stali stopowej i uszlachetnionego ze¬ liwa, wykazuje, ze stal stopowa posiada prawie tak samo dobra odpornosc na scieranie, natomiast nie jest tak krucha jak zeliwo. Jesli zawartosc wegla przekracza wagowo 1,5%, wystepuja trud¬ nosci w rozpuszczeniu weglików.w strukturze od¬ lewu, stad uzyskany produkt posiada sklonnosc do pekniec makroskopowych.Zawartosc chroimu wagowo w zalkiresie od 0 do 4%, jest uzalezniona od przeznaczenia stopu.Chrom równiez zwieksza twardosc stali wynika¬ jaca z obróbki cieplnej oraz zwieksza jej odpor¬ nosc na odksztalcenie pod wplywem uderzenia.Chrom posiada równiez wlasnosci antygrafityza- tora, stad zawartosc chromu musi z tego wzgledu wynosic ponizej podanej maksymalnej zawartosci dla unikniecia powstawania pekniec makroskopo¬ wych w grubych przekrojach. Przy niskiej zawar¬ tosci wegla, dodatek stopowy chromu wplywa ko¬ rzystnie na tworzenie sie martenzytu. Oznacza to, ze przy zbyt niskiej zawartosci wegla w stali, 117 526117 526 Tablica 1 Sklad chemiczny (w % wagowych szeregu próbek stopowej stali w stosunku do stali Hadfielda Mn 12 (zgodnie z odnosnikiem (R)).Stop nr 51 55 58 59 R % C 1,42 1,42 1,50 1,38 1,18 % Mn 18,0 19,5 21,7 18,4 12,3 % Si ' 0,70 0,75 0,63 0,57 0,82 % Ti 0,14 0,14 0,13 0,013 — % P 0,044 0,025 0,025 0,023 0,042 % Cr 2,37 . — 3,15 2,55 0,40 1 Tablica 2 Stop nr 51 55 58 59 R Sciernice SiC 150 AXNXP 609 0,775 0,832 1 AXNXP 1800 0,776 0,722 0,867 0,944 1 AXNXP 3600 0,789 0,767 0,884 1,039 1 AXNXP 6000 0,800 0,837 1 Sciernice S:02 120 AXNXP 600 0,641 0,769 0,667 0,795 1 AXNXP 1800 0,864 0,856 0,768 0,880 1 1AXNXP | 3600 0,761 0,746 0,764 0,837 1 1 AXNXP 6000 0,696 0,707 0,696 0,828 1 Tablica 3 Stop nr 51 55 1 R AXNXP 0 292 270 220 AXNXP 6000 297 268 233 AXNXP 1800 321 286 245 AXNXP 3600 236 244 244 AXNXP 6000 288 272 265 Srednio 299 263 241 Tablica 4 Stop nr 51 R 7000 obr 0,861 1 24 000 ( obr 0,840 1 50 000 obr 0.835 1 Twardosc wedlug Vickerra RV 3 nie zuzyta powierzchn. 329 267 RV 3 zuzyta powierzchn. 591 535 Róznica 262 i 263 Tablica 5 Stop nr 51 55 ' 58 59 1 R Okragly kamien 25—40 7000 obr. 0,902 0,982 0,920 0,911 1 o granulacji mm 40000 obr. 0,827 0,896 0,837 0,856 1 Rozdrob. granit o granulacji 15—25 57000 obr. 0,814 0,898 0,612 0,846 1 mm 78000 obr. 0,806 0,901 0,800 0,830 1 Twardosc wedlug Vickerra RV 30 pow. zuz. 78000 obr. 648 643 614 622 6065 1I752B 6 ma odweglonych powierzchniach, powstaje nieko¬ rzystna struktura kruchego mertenzytu. Niedo¬ godnosci tej unika sie w stali wedlug wynalazku.Uzyskanie stali stopowej dla wytwarzania gru- bosciennych przekrojów, wymaga wprowadzenia do tego typu stali tytanu, jaiko czynnika zmniej¬ szajacego wielkosc krysztalów, w ilosci wagowo 0,1—0,5% tytanu w zaleznosci od przeznaczenia i grubosci wyrobu. Tytan zwieksza odpornosc stali stopowej na scieranie sie oraz na uderzenia o du¬ zej mocy, z uwagi na zmniejszenie ryzyka "po¬ wstawania pekniec. Dodatek stopowy tytanu eli¬ minuje lub zmniejsza strefe transkrystalizacji oraz tworzy drobnoziarnista strukture krysztalów rów- noosiowych, która powoduje powstawanie stosun¬ kowo plastycznej struktury odlewu.Dla przedstawienia odpornosci na scieranie no¬ wej stali stopowej w sposób bardziej szczególowy, -w (tablicach przedstawiono wyniki kdlku doswiad¬ czalnych testów.Tablica 5 Znormalizowane wartosci znamionowe zuzycia i twardosci otrzymane z pomiarów w obrotowym bebnie. Etap 2.Doswiadczenia z próbkami tego samego stopu przeprowadzono w obrotowym bebnie stosujac ja¬ ko mase scierna mieszanine rozdrobnionego gra¬ nitu o granulacji 5—25 mm oraz kule stalowe o srednicy 30 mm. Stosunek granitu do kul wynosil okolo 4:1. Wieksza masa kul stalowych powoduje wiekszy nacisk na powierzchnie badanych ksztal¬ tek.Tablica 6 Znormalizowane zuzycie znamionowe po 130 000 obrotach bebna.Stop nr Normalizowane zuzycie znamionowe Tablica 2 Znormalizowane wartosci znamionowe odpor¬ nosci na scieranie przy róznych poziomach sciera¬ nia (AXNXP), dla dzialania jedynie w formie tarcia. Znormalizowana wartosc zuzycia uzyskuje sie jako stosunek wielkosci zuzycia przy stosowa¬ niu próbki materialu wzorcowego i wielkosci zu¬ zycia materialu badanego, przy tym samym po¬ ziomie scierania.A — liczba obrotów N pomiedzy kazdym pomia¬ rem zuzycia N — liczba obrotów pomiedzy kazdorazowym za¬ jeciem identycznego polozenia przez papier scierny P — ladunek próbki Tablica 3 Znamionowa twardosc wedlug Vickersa, przy .róznych poziomach scierania w serii testowej sto¬ sowano sciernice SiC 150 dla próbek 51, 55 i R.Tablica przedstawia twardosc wedlug Viike RV3 (przy obciazeniu trzema kilogramami).W celu wyznaczenia wielkosci odpornosci nowe¬ go stopu na zuzycie pod wplywem polaczonych udarnosci i scierania, badania prowadzone sa w obrotowym bebnie, stosujac okragle kamienie w 1 etapie oraz polaczone dzialanie okraglych ka¬ mieni, zastapionych rozdrobnionym . granitem o granulacji 15—25 mm w etapie 2.Tablica 4 Znormalizowane wartosci znamionowe zuzycia i twardosci otrzymane z pomiarów w obrotowym bebnie. 51 0,715 55 - 0,855 58 0,725 59 0,830 Na podstawie przedstawionych wyników mozna zauwazyc, ze dodatek tytanu wyraznie polepsza M odpornosc na dzialanie tarcia, podczas gdy przy polaczonym dzialaniu tarcia i udarnosci, zmiana ta jest nieco mniej wyraznie zaznaczona, ale wy¬ starczajaco widoczna. Dodatek chromu wywiera bardzo korzystny efeJkt, przeciwdfciaiajacy napre¬ zeniom wywolanym dzialaniem tarcia i udarnosci.Z punktu widzenia jedynie odpornosci na sciera¬ nie dodatek chromu nie jest konieczny.Przedstawione wyniki pomiarów wskazuja, ze nowa, odporna na scieranie stal stopowa posiada zwiekszona o 25^-30% odpornosc na scieranie oraz na polaczone dzialanie cierne i udarowe, w porów¬ naniu ze znana stala Hadfielda Mn 12.Wyniki te zostaly równiez potwierdzone w wy¬ niku testów eksploajtacyjnych.Stal wedlug wynalazku moze byc produkowana metoda konwencjonalna, analogiczna do stali Had¬ fielda Mn 12. Dzieki antygrafityzujacemu wplywo¬ wi chromu, hartowanie musi byc 'prowadzone w temperaturze wyzszej niz zazwyczaj jest prowa¬ dzone dla stali Hadfielda Mn 12. 50 Zastrzezenie patentowe Stal austenityczna odporna na scieranie, a zwlaszcza odporna na polaczone dzialanie napre-, zen ciernych i udarowych, zawierajaca wagowo 55 16,0—23,0% manganu, 1,1^1,5% wegla, do 4% chro¬ mu, max. 2,0% krzemu, max 1,0% niklu, max 1,0% miedzi, max 0,1% fosforu, max. 0,1% siarki oraz tytan, reszta zelazo i nieuniknione zanieczyszcze¬ nia, znamienna tym, ze zawiera wagowo 0,1—0,5% 60 tytanu. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 PLThe subject of the invention is austenitic steel resistant to abrasion, and in particular characterized by increased resistance to combined friction and impact action. It is known from the Norwegian standard 16 Hadfield steel Mn 12 containing 1.0-1.35% by weight of carbon 0 —1.0% silicon, 11.0-14% manganese, the rest is iron and unavoidable impurities. It is known from the German patent specification No. 1213125 an austenitic steel containing by weight 12-30% manganese, 0.05-1.20% carbon, 2 0-5.0% chromium, residual iron and inevitable impurities. German Patent No. 963,782 introduces titanium as an alloying element to this type of steel. The aim of the invention is to develop a new grade of austenitic steel with increased wear resistance and a combined friction and impact action. Austenitic steel resistant to abrasion, especially Link resistant to the combined action of frictional and impact stresses, containing 16.0-23.0% by weight of manganese, 1.1-1.5% of carbon, up to 4% of chromium, max. 2.0% of silicon, max. 1.0% nickel, max. 1.0% copper, max. 0.1% phosphorus, max. 0.1% sulfur and titanium, the remainder iron and unavoidable impurities, according to the invention, are characterized by the fact that it contains 0.1-0.5% by weight of titanium. To increase the cost of production of austenitic steel resistant to abrasion, it is major effect: increasing the manganese content by weight to over 14%. Steel containing 16-23% by weight of manganese shows increased abrasion resistance and other resistance properties. Increasing the carbon content has an effect on the increase in the hardness of the steel resulting from heat treatment. Corresponding differences in the hardness of the steel will also occur as a result of its work hardening. A comparison of the abrasion resistance of the alloy steel and the upgraded cast iron shows that the alloy steel has almost the same good abrasion resistance, but is not as brittle as cast iron. If the carbon content exceeds 1.5% by weight, it is difficult to dissolve the carbons in the casting structure, hence the resulting product has a tendency to macroscopic cracks. The content of chroim by weight, ranging from 0 to 4%, depends on the intended use of the alloy. Chromium also increases the hardness of the steel resulting from heat treatment and increases its resistance to deformation under the influence of impact. Chromium also has antigrafitizer properties, therefore the content of chromium must therefore be below the specified maximum content to avoid macroscopic cracks. in thick sections. With a low carbon content, the addition of chromium alloying favorably affects the formation of martensite. This means that if the carbon content in the steel is too low, 117 526 117 526 Table 1 Chemical composition (in% by weight of a number of alloyed steel samples in relation to Hadfield steel Mn 12 (according to reference (R)) Alloy No. 51 55 58 59 R % C 1.42 1.42 1.50 1.38 1.18% Mn 18.0 19.5 21.7 18.4 12.3% Si '0.70 0.75 0.63 0.57 0 , 82% Ti 0.14 0.14 0.13 0.013 -% P 0.044 0.025 0.025 0.023 0.042% Cr 2.37.- 3.15 2.55 0.40 1 Table 2 Alloy No. 51 55 58 59 R Grinding wheels SiC 150 AXNXP 609 0.775 0.832 1 AXNXP 1800 0.776 0.722 0.867 0.944 1 AXNXP 3600 0.789 0.767 0.884 1.039 1 AXNXP 6000 0.800 0.837 1 Grinding wheels S: 02 120 AXNXP 600 0.641 0.769 0.667 0.795 1 AXNXP 1800 0.864 0.856 0.768 0.880 1 1 AXNXP 0.746 | 3600 0.761 0.837 1 1 AXNXP 6000 0.696 0.707 0.696 0.828 1 Table 3 Alloy No. 51 55 1 R AXNXP 0 292 270 220 AXNXP 6000 297 268 233 AXNXP 1800 321 286 245 AXNXP 3600 236 244 244 AXNXP 6000 288 272 265 Average 299 263 241 Table 4 Stop No. 51 R 7000 rev 0.861 1 24 000 (rev 0.840 1 50 000 rev 0.835 1 Tw hardness according to Vickerr RV 3 surfaces not worn. 329 267 RV 3 surface worn 591 535 Difference 262 and 263 Table 5 Stop No. 51 55 '58 59 1 R Round stone 25-40 7000 rpm 0.902 0.982 0.920 0.911 1 granulation mm 40,000 rev. 0.827 0.896 0.837 0.856 1 Grind. granite, granulation 15-25 57000 rpm. 0.814 0.898 0.612 0.846 1 mm 78000 rev. 0.806 0.901 0.800 0.830 1 Hardness according to Vickerr RV 30 above zuz. 78,000 rev. 648 643 614 622 6065 11752B 6 has recirculated surfaces, the unfavorable structure of brittle mertensite is formed. This inconvenience is avoided in the steel according to the invention. Obtaining the alloy steel for the production of thick sections requires the introduction of titanium to this type of steel, as a factor reducing the size of the crystals, in the amount of 0.1-0.5% by weight of titanium in depending on the intended use and thickness of the product. Titanium increases the resistance of the alloy steel to abrasion and to high-impact impacts, due to the reduction of the risk of "cracking." The addition of titanium alloys eliminates or reduces the transcrystallization zone and creates a fine-grained structure of equiaxial crystals, which causes the formation of cracks. relatively plastic casting structure. To present the abrasion resistance of new alloy steel in more detail, the tables show the results of the experimental tests. Table 5 Normalized wear and hardness ratings obtained from measurements in a rotating drum. 2. Experiments with samples of the same alloy were carried out in a rotating drum using an abrasive mixture of ground granite with a granulation of 5-25 mm and steel balls with a diameter of 30 mm. The ratio of granite to balls was about 4: 1. steel causes a greater pressure on the surfaces of the test shapes. Table 6 Normalized wear reel after 130,000 revolutions of drum. Alloy No. Normalized Wear Rating Table 2 Standardized Wear Resistance Ratings at Various Levels of Wear (AXNXP) for frictional operation only. The normalized value of wear is obtained as the ratio of the amount of wear using a sample of a reference material and the amount of wear of the test material with the same level of wear. A - number of revolutions N between each wear measurement N - number of revolutions between each The same position through the sandpaper P - charge of the sample Table 3 Nominal Vickers hardness, at different levels of abrasion in the test series, SiC 150 grinding wheels were used for samples 51, 55 and R. The table shows the hardness according to Viike RV3 (at a load of three In order to determine the value of the wear resistance of the new alloy under the combined impact and abrasion effect, the tests are carried out in a rotating drum, using round stones in the 1st stage and the combined action of round stones, replaced by fragmented stones. granite with granulation 15-25 mm in stage 2. Table 4 Normalized ratings of wear and hardness obtained from measurements in a rotating drum. 51 0.715 55 - 0.855 58 0.725 59 0.830 From the results presented, it can be seen that the addition of titanium significantly improves the frictional resistance, while with the combined action of friction and toughness, this change is somewhat less marked, but sufficiently visible. The addition of chromium has a very favorable effect in counteracting the stresses caused by friction and impact toughness. From the point of view of only abrasion resistance, the addition of chromium is not necessary. The presented measurement results indicate that the new, wear-resistant alloy steel has a 25% increase in wear resistance. -30% resistance to abrasion and a combined abrasive and impact action, compared to the known Hadfield steel Mn 12. These results have also been confirmed by operational tests. The steel according to the invention can be produced by a conventional method, analogous to Hadfield steel ¬fielda Mn 12. Due to the anti-graphitizing effect of chromium, the hardening must be carried out at a temperature higher than usual for Hadfield steel Mn 12. 50 Patent claim Austenitic steel resistant to abrasion, in particular resistant to the combined effect of stress, friction and impact zeniths, containing 16.0-23.0% manganese by weight, 1.1-1.5% carbon, up to 4% chrome, max. 2.0% silicon, max 1.0% nickel, max 1.0% copper, max 0.1% phosphorus, max. 0.1% sulfur plus titanium, the remainder iron and unavoidable impurities, characterized in that it contains 0.1-0.5% by weight of titanium. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 PL