×
09.06.2018
218.016.600b

ИЗНОСОСТОЙКАЯ МЕТАСТАБИЛЬНАЯ АУСТЕНИТНАЯ СТАЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, а именно к износостойким литейным сталям, и может быть использовано для деталей, работающих в условиях повышенного ударного нагружения с неравномерной цикличностью, а также работающих в условиях интенсивного абразивного воздействия. Износостойкая метастабильная аустенитная сталь, содержащая, мас.%: углерод 0,03-0,08; марганец 14,0-15,5; хром 14,0-16,0; никель 4,5-5,0; азот 0,15-0,25; ванадий 0,2-0,4; церий 0,005-0,03; кальций 0,005-0,02; кремний 0,1-0,5; молибден 0,2-0,3; алюминий 0,005-0,08; железо и примеси - остальное. Повышается эксплуатационная стойкость литых деталей за счет более высокой пластичности и ударной вязкости отливок из заявленной стали при сохранении ее высокой износостойкости. 3 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии, а именно к износостойким литейным сталям, в частности к сталям, которые могут быть использованы для отливок ряда деталей, работающих в условиях повышенного ударного нагружения с неравномерной цикличностью, а также работающих в условиях интенсивного абразивного воздействия.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при изготовлении горно-добывающего и дробильного оборудования, ковшей экскаваторов, траков гусеничных машин, шнеков, бил молотковых дробилок, деталей землеройных и почвообрабатывающих машин и для измельчения металлического лома.

Известна метастабильная аустенитная сталь, содержащая углерод, хром, никель, марганец, азот, ванадий, церий, кальций, барий, титан и железо, при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод ≤0,06; хром 14,0-16,0; никель 8,50-9,50; марганец 7,50-8,50; азот 0,20-0,40; ванадий 0,90-1,50; церий 0,015-0,02; кальций 0,001-0,02; барий 0,001-0,01; титан 0,01-0,20; железо - остальное, причем отношение суммарных содержаний ванадия и титана к азоту и углероду составляет 3,1-3,3 (RU 2173351, С22С 38/58, опубликовано 10.09.2001).

Недостатком этой стали является избыточное легирование по содержанию никеля и ванадия, а также повышенная стабильность аустенита при комнатной температуре, в результате чего мартенситное превращение при абразивном воздействии не происходит. Мартенситное превращение в этой стали возможно только лишь при низкотемпературной деформации.

Наиболее близкой к предложенной стали по технической сущности и достигаемому результату является износостойкая метастабильная аустенитная сталь, содержащая углерод, марганец, хром, никель, азот, ванадий, титан, церий, кальций, кремний, железо и естественные примеси при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 0,1-0,3; марганец 3,5-4,0; хром 11,5-12,5; никель 2,8-3,5; азот 0,20-0,25; ванадий 0,08-0,15; титан 0,01-0,20; церий 0,005-0,03; кальций 0,005-0,02; кремний 0,1-0,5; железо и естественные примеси остальное.

Износостойкая метастабильная аустенитная сталь хорошо зарекомендовала себя в кованом варианте. Однако в литом варианте наблюдается пониженная пластичность и ударная вязкость, что приведет к снижению эксплуатационной стойкости.

Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной стойкости литых деталей за счет более высокой пластичности и ударной вязкости отливок при сохранении высокой износостойкости.

Технический результат достигается тем, что износостойкая метастабильная аустенитная сталь, содержащая углерод, марганец, хром, никель, азот, ванадий, церий, кальций, кремний, железо и естественные примеси, отличающаяся тем, что дополнительно содержит молибден и алюминий при следующем соотношении компонентов (мас. %): углерод 0,03-0,08; марганец 14,0-15,5; хром 14,0-16,0; никель 4,5-5,0; азот 0,15-0,25; ванадий 0,2-0,4; церий 0,005-0,03; кальций 0,005-0,02; кремний 0,1-0,5; молибден 0,2-0,3; алюминий 0,005-0,08; железо и естественные примеси остальное.

Предлагаемое содержание углерода 0,03-0,08 мас. % является оптимальным, что обеспечивает хорошие литейные свойства и характеристики пластичности и ударной вязкости. Вместе с тем такое содержание углерода для предлагаемой стали обеспечивает высокую прочность и износостойкость стали.

Оптимальным является содержание 14-16 мас. % хрома, который для обеспечения высокой износостойкости предложенной стали, совместно с марганцем, никелем, углеродом и азотом формирует структуру метастабильного аустенита, способного в процессе ударного воздействия на изделие превращаться в мартенсит. Кроме того, такое содержание хрома способствует усвоению азота.

При содержании хрома менее 14 мас. % уменьшается упрочнение твердого раствора, а содержание хрома выше 16 мас. % нецелесообразно, так как требуемый уровень свойств уже обеспечен предлагаемым легированием. При таком содержании хрома в сочетании с марганцем и никелем обеспечивается высокая пластичность и ударная вязкость отливок.

Сталь по изобретению отличается от известной большим содержанием марганца 14,0-15,5 мас. %, что обеспечивает оптимальную структуру метастабильного аустенита с повышенной износостойкостью, который под действием ударного воздействия превращается в мартенсит.

При содержании марганца ниже 14,0 мас. % его влияние на структуру метастабильного аустенита незначительно, а содержание марганца выше 15,5 мас. % увеличивает стабильность аустенита, но значительно уменьшается его способность к превращению, что снижает износостойкость стали.

Содержанием никеля 4,5-5,0 мас. % в стали по изобретению является оптимальным для получения метастабильного аустенита, который под действием абразивного или ударного воздействия превращается в мартенсит. Кроме того, такое содержание никеля обеспечивает высокую пластичность и ударную вязкость. Никель затрудняет выделение карбидов по границам зерен в процессе затвердевания и охлаждения отливок, и карбиды образуются тонкодисперсными, что облегчает их растворение при термической обработке. Никель незначительно повышает жидкотекучесть стали, снижает усадку и вероятность трещинообразования при затвердевании отливки.

Ванадий в количестве 0,20-0,40 мас. % также обеспечивает получение оптимальной структуры метастабильного аустенита. При содержании ванадия ниже 0,2 мас. % его воздействие на структуру стали малоэффективно, так как практически весь азот будет находиться в твердом растворе, что увеличит стабильность аустенита и уменьшит его возможность превращения в мартенсит при абразивном или ударном воздействии. При содержании ванадия выше 0,4 мас. % резко уменьшается стабильность аустенита, что ведет к его интенсивному превращению в менее износостойкий мартенсит, так как азот и углерод будут связаны в карбиды и карбонитриды и практически выведены из твердого раствора. Пластичность и ударная вязкость также снизятся.

Введение в сталь молибдена в количестве 0,2-0,4 мас. % обеспечивает более высокую прочность литого изделия, например, повышает долговечность молотков при измельчении металлического лома. Кроме того, молибден обеспечивает повышение пластичности и ударной вязкости стали по изобретению.

Присутствие в стали алюминия в количестве 0,005-0,08 мас. % является оптимальным, поскольку значительно снижает количество оксидных включений, негативно влияющих на прочностные свойства стали. При увеличении содержания алюминия выше верхнего предела снижаются характеристики ударной вязкости, что обуславливается дополнительным выделением на границе зерен нитридов алюминия.

Достижение технического результата можно проиллюстрировать данными таблиц 1-3, в которых приведены составы сравниваемых сталей и их служебные характеристики.

Выплавку проводили в 150-кг индукционной печи с разливкой металла на литые заготовки. Полученные отливки подвергались нагреву в интервале 1050-1070°C с последующей закалкой в воду и дробеструйной обработке. Дробеструйная обработка проводилась для упрочнения поверхностного слоя стали.

Износостойкость оценивали по восприимчивости стали к поверхностному наклепу по результатам измерения твердости (KHV), вызванного четырехкратным вдавливанием в образец закаленного шарика диаметром 10 мм с усилием 30 кН на прессе Бринелля. Твердость измеряли в центре лунки (таблица 2). Как видно из таблицы 2, сталь по изобретению имеет более высокую износостойкость, чем известная сталь.

Механические свойства сравниваемых сталей примерно равны, однако сталь по изобретению обладает более высокой пластичностью (табл. 3).

Использование стали по изобретению в качестве материала для деталей, подвергаемых износу, позволяет повысить износостойкость в 1,5-2,0 раза и удлинить срок эксплуатации, особенно в зонах с отрицательной температурой за счет повышения пластичности и ударной вязкости.

Износостойкая метастабильная аустенитная сталь, содержащая углерод, марганец, хром, никель, азот, ванадий, церий, кальций, кремний, железо и примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден и алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,03-0,08; марганец 14,0-15,5; хром 14,0-16,0; никель 4,5-5,0; азот 0,15-0,25; ванадий 0,2-0,4; церий 0,005-0,03; кальций 0,005-0,02; кремний 0,1-0,5; молибден 0,2-0,3; алюминий 0,005-0,08; железо и примеси остальное.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 26.
20.04.2016
№216.015.362e

Жаропрочный сплав на основе никеля для литья деталей горячего тракта газотурбинных установок, имеющих равноосную структуру

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейным коррозионно-стойким жаропрочным сплавам на основе никеля с хромом и кобальтом, и может быть использовано для изготовления литьем деталей горячего тракта газотурбинных установок, работающих в агрессивных средах при температурах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581337
Дата охранного документа: 20.04.2016
27.05.2016
№216.015.4220

Жаропрочный сплав на основе никеля для литья с равноосной структурой интегральных колес и рабочих лопаток

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейным коррозионностойким жаропрочным сплавам на основе никеля, и может быть использовано для изготовления литьем изделий с равноосной структурой, работающих в агрессивных средах при температурах 600-800°C, например интегральных колес и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585148
Дата охранного документа: 27.05.2016
20.08.2016
№216.015.4bba

Мартенситная сталь для криогенной техники

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным мартенситным сталям, применяемым при изготовлении высоконагруженных изделий криогенной техники, например резервуаров и трубопроводов сжиженных газов. Сталь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594572
Дата охранного документа: 20.08.2016
27.08.2016
№216.015.4d34

Сварочная проволока для сварки разнородных сталей

Изобретение относится к сварке, а именно к составу сварочной проволоки для сварки разнородных сталей, эксплуатируемых при повышенных температурах и знакопеременных нагрузках, в том числе в агрессивных средах, в частности в условиях эксплуатации оборудования атомного и энергетического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595305
Дата охранного документа: 27.08.2016
20.08.2016
№216.015.4e0f

Электрод для ручной дуговой сварки высоколегированных и разнородных сталей

Изобретение может быть использовано при сварке высоколегированных с содержанием хрома до 25 мас. % и никеля до 30 мас.30% и разнородных сталей. Нанесенное на металлический стержень покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: доломит 26-40, плавиковый шпат 11,2-12,0, двуокись...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595083
Дата охранного документа: 20.08.2016
13.01.2017
№217.015.6f29

Способ электрошлаковой выплавки заготовки корпуса запорной арматуры пара

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к изготовлению электрошлаковым переплавом заготовки корпуса запорной арматуры для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара. В способе осуществляют переплав расходуемого электрода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597479
Дата охранного документа: 10.09.2016
25.08.2017
№217.015.9a30

Способ получения мелкодисперсного порошка титана

Изобретение относится к мелкодисперсному получению порошка титана. Способ включает активирование исходного материала, гидрирование, измельчение полученного гидрида титана, термическое разложение гидрида титана в вакууме и измельчение образовавшегося титанового спека. В качестве исходного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609762
Дата охранного документа: 02.02.2017
25.08.2017
№217.015.a0c4

Флюс для электрошлакового переплава

Изобретение относится к металлургии, в частности к флюсам для электрошлаковых технологий, для сталелитейного производства и для рафинирования и модифицирования сталей. Флюс АНФ-6-1 дополнительно содержит фторид церия при следующем соотношении компонентов, мас. %: флюс АНФ-6-1 75-80, фторид...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606691
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a1da

Способ секционной штамповки осесимметричных изделий и комплект инструмента для его осуществления

Изобретение относится к области горячей штамповки и может быть использовано в машиностроении при изготовлении осесимметричных изделий типа диска, крышки, днища. Нагретую до ковочной температуры цилиндрическую заготовку размещают в матрице с вогнутой рабочей поверхностью и осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606818
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.c2fb

Паста для износостойкой наплавки и износостойкое покрытие

Изобретение может быть использовано для нанесения наплавкой металлокерамических покрытий на изделия, работающих при повышенных температурах в условиях абразивного износа и воздействия коррозионной среды. Первый слой покрытия толщиной 0,5-0,7 мм выполнен из пасты, содержащей компоненты в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618027
Дата охранного документа: 02.05.2017
Показаны записи 1-10 из 41.
20.03.2013
№216.012.2f64

Полый слиток

Изобретение относится к металлургии. Слиток имеет расширяющуюся кверху стенку с конусностью φ и кольцевую прибыль по всему верхнему периметру слитка. При Н/Т≥1 конусность стенки φ на расстоянии 2Т от торца слитка составляет 5-6%, а толщина тела кольцевой прибыли Т составляет 1,1T (1+1/а) или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477667
Дата охранного документа: 20.03.2013
27.03.2013
№216.012.30c1

Противопригарная термостойкая краска для песчаных и металлических форм (варианты)

Изобретение относится к литейному производству. Противопригарная термостойкая краска содержит наполнитель, бентонит и воду. В качестве наполнителя краска содержит цирконовый и хромитовый порошки при следующем содержании компонентов, мас.%: цирконовый 25-35, хромитовый 40-50, бентонит 2,5-4,5,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478019
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.06.2013
№216.012.4ca5

Износостойкая метастабильная аустенитная сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к аустенитным метастабильным сталям, используемым для изготовления изделий, работающих в условиях интенсивного абразивного воздействия или подвергаемых значительным ударным нагрузкам, в том числе для изготовления горнодобывающего и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485203
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.07.2013
№216.012.5388

Способ изготовления комбинированных литейных форм из жидкостекольных самотвердеющих смесей

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает подогрев песка до температуры 18-25°C, приготовление формовочной смеси, подачу ее в оснастку и формирование облицовочного слоя с помощью контрмодельной решетки. При формировании облицовочного слоя осуществляют отсос воздуха из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486987
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.09.2013
№216.012.6bf2

Высокопрочная коррозионно-стойкая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным коррозионно-стойким сталям, используемым для изготовления рабочих колес гидротурбин и насосов, работающих в условиях циклических знакопеременных нагрузок, кавитационной эрозии и интенсивного коррозионного воздействия в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493285
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2013
№216.012.6f64

Теплостойкая сталь для водоохлаждаемых изложниц

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению водоохлаждаемых изложниц для производства центробежно-литых труб. Сталь содержит, в мас.%: углерод 0,16-0,25, кремний 0,10-0,60, марганец 0,60-1,20, хром 1,5-2,50, никель 0,60-1,50, молибден 0,18-0,75, ванадий 0,08-0,15,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494167
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.04.2014
№216.012.b1b9

Износостойкий чугун с шаровидным графитом

Изобретение относится к литейному производству, а именно к износостойким чугунам с шаровидным графитом для производства деталей машин и оборудования, подвергающих абразивному износу, например, футеровки смесителей и др. Износостойкий чугун с шаровидным графитом содержит, мас.%: углерод 2,8-4,0;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511213
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.05.2014
№216.012.c325

Малоактивируемая жаропрочная радиационностойкая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к малоактивируемым жаропрочным радиационно стойким сталям, используемым в ядерной энергетике, в частности, для изготовления деталей активных зон атомных реакторов на быстрых нейтронах и оборудования термоядерных реакторов. Сталь содержит,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515716
Дата охранного документа: 20.05.2014
27.07.2014
№216.012.e533

Жаропрочная сталь мартенситного класса

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным хромистым сталям мартенситного класса, используемым для изготовления поковок роторов большого диаметра с высокими характеристиками прочности, выносливости и жаропрочными свойствами при температуре 650°С, а также для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524465
Дата охранного документа: 27.07.2014
20.08.2014
№216.012.ed1b

Износостойкий чугун с шаровидным графитом

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изысканию износостойкого чугуна с шаровидным графитом для производства деталей, предназначенных для работы в условиях ударно-абразивного износа, в частности для изготовления литых мелющих шаров рудоразмольных мельниц. Износостойкий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526507
Дата охранного документа: 20.08.2014
+ добавить свой РИД