RU2102518C1 - Wear resistant cast steel - Google Patents

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, more particularly machine building, industry. SUBSTANCE: alloying and modification of high-manganese steel with copper, vanadium, pyrodium carbonates comprising calcium, barium, strontium and aluminium make it possible to produce steels having high mechanical properties and wear resistance. Use of the claimed steel allows reducing the amount of metal used and increase efficiency of machines. Steel comprises (wt %): 0.9-1.4 carbon; 9.0-14.5 manganese; 0.30-0.65 silicon; 0.10-0.20 titanium; 0.020- 0.120 phosphorus; 0.005-0.05 sulfur; 0.03-0.55 zirconium; 0.8-1.2 copper; 0.20-0.30 vanadium; 0.005-0.015 calcium; 0.001-0.005 barium; 0.05-0.20 strontium; 0.01-0.14 aluminium; and the iron balance. EFFECT: improved properties of cast iron. 2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к литой высокомарганцевой стали. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to cast high manganese steel.

Известна литая износостойкая сталь [1] содержащая, мас. Known cast wear-resistant steel [1] containing, by weight.

Углерод 1,5-2,5
Хром 6,0-10,0
Марганец 0,5-3,0
Кремний 0,7-3,0
Ванадий 3,0-8,0
Молибден 0,5-1,5
Кальций 0,03-0,1
Азот 0,05-0,1
Бор 0,05-0,1
Цирконий 0,05-0,5
Ниобий 0,05-0,5
Железо Остальное
Недостатками этой стали являются наличие в структуре мартенсита с карбидами и карбонитридами, ограничивающие использование отливок при низких температурах, высокая стоимость стали в связи с использованием дефицитных легирующих элементов и дополнительной операции отпуска.Carbon 1.5-2.5
Chrome 6.0-10.0
Manganese 0.5-3.0
Silicon 0.7-3.0
Vanadium 3.0-8.0
Molybdenum 0.5-1.5
Calcium 0.03-0.1
Nitrogen 0.05-0.1
Boron 0.05-0.1
Zirconium 0.05-0.5
Niobium 0.05-0.5
Iron Else
The disadvantages of this steel are the presence in the structure of martensite with carbides and carbonitrides, limiting the use of castings at low temperatures, the high cost of steel due to the use of scarce alloying elements and an additional tempering operation.

Наиболее близкой к предлагаемой стали по технической сущности является сталь [2] содержащая, мас. Closest to the proposed steel in technical essence is steel [2] containing, by weight.

Углерод 1,0-1,4
Кремний 0,5-1,0
Марганец 11,0-14,0
Титан 0,2-0,8
Цирконий 0,1-0,4
Азот 0,04-0,3
Железо Остальное
Входящие в состав этой стали карбидообразующие элементы титан и цирконий в сочетании с азотом образуют в структуре стали устойчивые карбиды и карбидонитриды, снижающие пластические и вязкие свойства, а также износостойкость рабочих поверхностей, подвергнутых упрочнению наплавкой.Carbon 1.0-1.4
Silicon 0.5-1.0
Manganese 11.0-14.0
Titanium 0.2-0.8
Zirconium 0.1-0.4
Nitrogen 0.04-0.3
Iron Else
The carbide-forming elements of titanium and zirconium, which are part of this steel, combined with nitrogen form stable carbides and carbidonitrides in the steel structure, which reduce the plastic and viscous properties, as well as the wear resistance of work surfaces subjected to hardening.

Цель изобретения повышение механических свойств высокомарганцевой стали, в том числе пластических свойств, хладостойкости, усталостной прочности и износостойкости в литом и упрочненном состоянии. The purpose of the invention is to increase the mechanical properties of high manganese steel, including plastic properties, cold resistance, fatigue strength and wear resistance in cast and hardened condition.

Цель достигается тем, что сталь содержащая углерод, марганец, кремний, титан, фосфор, серу, цирконий, железо, дополнительно содержит ванадий, медь, кальций, барий, алюминий, стронций при следующем соотношении компонентов, мас. The goal is achieved in that the steel containing carbon, manganese, silicon, titanium, phosphorus, sulfur, zirconium, iron, additionally contains vanadium, copper, calcium, barium, aluminum, strontium in the following ratio, wt.

Углерод 0,9-1,4
Марганец 9,9-14,5
Кремний 0,30-0,65
Титан 0,10-0,20
Фосфор 0,20-0,12
Сера 0,005-0,05
Цирконий 0,03-0,55
Медь 0,8-1,2
Ванадий 0,20-0,30
Алюминий 0,01-0,14
Кальций 0,005-0,015
Барий 0,001-0,005
Стронций 0,05-0,20
Железо Остальное
Предложенная износостойкая сталь имеет в законченном состоянии аустенитную структуру с мелкодисперсными карбидами, расположенными по зерну.Carbon 0.9-1.4
Manganese 9.9-14.5
Silicon 0.30-0.65
Titanium 0.10-0.20
Phosphorus 0.20-0.12
Sulfur 0.005-0.05
Zirconium 0.03-0.55
Copper 0.8-1.2
Vanadium 0.20-0.30
Aluminum 0.01-0.14
Calcium 0.005-0.015
Barium 0.001-0.005
Strontium 0.05-0.20
Iron Else
The proposed wear-resistant steel has a finished austenitic structure with finely dispersed carbides located along the grain.

Химический состав выплавленных сталей приведен в таблице 1. The chemical composition of smelted steels is given in table 1.

Механические свойства сталей в закаленном состоянии, ударная вязкость при положительной и отрицательных температурах, относительная износостойкость приведены в таблице 2. The mechanical properties of steels in the hardened state, impact strength at positive and negative temperatures, and relative wear resistance are given in table 2.

Из приведенных результатов таблицы 2 видно, что легированные и модифицированные стали в закаленном состоянии превосходят известную сталь по механическим свойствам, по ударной вязкости, т.е. хладостойки и износостойки. Прочностные свойства (временное сопротивление разрыв и предел текучести) у предложенной стали в 1,5 раза выше, чем у известной. Ударная вязкость, соответственно, в несколько раз выше. Следовательно, предложенная сталь обладает высокой хладостойкостью и может быть использована во всех климатических районах без ограничения. From the results of Table 2, it can be seen that alloyed and modified steels in the quenched state surpass the known steel in mechanical properties and impact strength, i.e. cold and wear resistant. Strength properties (tensile strength and yield strength) of the proposed steel is 1.5 times higher than that of the known. Impact strength, respectively, several times higher. Therefore, the proposed steel has a high cold resistance and can be used in all climatic regions without restriction.

Износостойкость этой стали также примерно в полтора раза выше, чем у известной стали. The wear resistance of this steel is also about one and a half times higher than that of the known steel.

Использование предлагаемой стали для изготовления литых деталей типа дражных черпаков, коронок и зубьев экскаватора и других горных машин позволит сократить расход дефицитных материалов, уменьшить простои и повысить производительность машин. The use of the proposed steel for the manufacture of cast parts such as dredgers, crowns and teeth of an excavator and other mining machines will reduce the consumption of scarce materials, reduce downtime and increase machine productivity.

Claims (1)

Износостойкая литая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, титан, фосфор, серу, цирконий, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит медь, ванадий, кальций, барий, стронций, алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. Wear-resistant cast steel containing carbon, manganese, silicon, titanium, phosphorus, sulfur, zirconium, iron, characterized in that it additionally contains copper, vanadium, calcium, barium, strontium, aluminum in the following ratio, wt. Углерод 0,9 1,4
Марганец 9,0 14,5
Кремний 0,3 0,65
Титан 0,1 0,2
Фосфор 0,02 0,12
Сера 0,005 0,05
Цирконий 0,03 0,55
Медь 0,8 1,2
Ванадий 0,2 0,3
Кальций 0,005 0,015
Барий 0,001 0,005
Стронций 0,05 0,2
Алюминий 0,01 0,14
Железо ОстальноебCarbon 0.9 1.4
Manganese 9.0 14.5
Silicon 0.3 0.65
Titanium 0.1 0.2
Phosphorus 0.02 0.12
Sulfur 0.005 0.05
Zirconium 0.03 0.55
Copper 0.8 1.2
Vanadium 0.2 0.3
Calcium 0.005 0.015
Barium 0.001 0.005
Strontium 0.05 0.2
Aluminum 0.01 0.14
Iron Rest

Images