Результат интеллектуальной деятельности: СТАЛЬНАЯ ЛИТАЯ ДРОБЬ

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для получения стальной литой дроби, используемой для дробеструйной обработки деталей машин различного назначения.

Известна дробь стальная литая (ДСЛ), содержащая мас.%: углерод 0,4-1,2; кремний 0,7-2,0; марганец 0,5-1,5; фосфор не более 0,07; сера не более 0,09; основа железо (Дробь чугунная и стальная техническая ГОСТ 11964-81, ДСТУ 3184-95).

Недостатком ДСЛ является низкая износостойкость и, как следствие, малое количество циклов использования, последнее связано со структурой дроби.

Известна стальная литая дробь фирмы Kovobrasiv (Чехия) состава, мас.%: углерод 0,75-1,2; кремний 0,60-1,10; марганец 0,60-1,10; фосфор не более 0,04; сера не более 0,04; основа - железо.

Повышение износостойкости дроби достигается снижением содержания серы и фосфора, однако износостойкость дроби недостаточно высокая (Проспект фирмы на литую стальную дробь).

Известна дробь стальная литая улучшенная (ДСЛУ), принятая за прототип, содержащая, мас.%: углерод 0,4-1,2; кремний 0,7-2,0; марганец 0,5-1,5; фосфор не более 0,09; сера не более 0,07; основа - железо. ДСЛУ изготовляется из дроби стальной литой с последующими закалкой и отпуском, что позволяет повысить ее износостойкость за счет изменения микроструктуры. (Дробь чугунная и стальная техническая ГОСТ 11964-81, ДСТУ 3184-95).

Недостатком ДСЛУ является высокая цена за счет включения в процесс ее изготовления дорогостоящей операции - нагрев под закалку в инертной среде.

Техническим результатом заявляемого изобретения является изменение микроструктуры стальной дроби за счет введения добавок легирующих элементов, обеспечивающих повышение износостойкости дроби, при уменьшении ее стоимости.

Указанный технический результат достигается тем, что стальная литая дробь, выполненная из стали, содержащей углерод, кремний, марганец, серу, фосфор и железо, согласно изобретению дополнительно содержит медь и молибден, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,6-1,2; кремний 0,5-0,8; марганец 0,4-0,6; медь от более 0,6 до 0,8; молибден от более 0,6 до 0,7; сера не более 0,05, фосфор не более 0,05; железо - остальное.

Введение в состав стальной дроби от более 0,6 до 0,8 мас.% меди приводит к эффекту дисперсионного твердения после низкотемпературного отпуска, что повышает ее износостойкость. Содержание меди менее 0,6 мас.% не обеспечивает механизм дисперсионного твердения частиц после отпуска, что приводит к снижению твердости частиц дроби, и, следовательно, их износостойкости. Содержание меди выше 0,8 мас.% приводит к увеличению размера зерна с 40 до 80 мкм, что также приводит к снижению износостойкости дроби.

Введение в состав дроби от более 0,6 до 0,7 мас.% молибдена приводит к уменьшению размера зерна с 25-30 до 15-20 мкм, а также к образованию в частицах выделений мелкодисперсных карбидов молибдена, что увеличивает износостойкость дроби. Содержание молибдена менее 0,6 мас.% не обеспечивает снижение размера зерна ниже 25 мкм и, следовательно, снижает износостойкость дроби. Повышение содержания молибдена более 0,7 мас.% не приводит к дальнейшему снижению размера зерна и повышению износостойкости дроби.

При одновременном введении в состав дроби меди и молибдена в указанных количествах эффект увеличения износостойкости дополнительно растет за счет получения мелкозернистой структуры.

В таблице приведены свойства стальной литой дроби заявляемого состава, полученной фирмой Kovobrasiv, дроби стальной литой улучшенной (ДСЛУ по ГОСТ 11964-81), полученной на Алчевском металлургическом комбинате (Украина).

В опытном производстве института металлургии Уро РАН совместно с НПФ «Гранулят» проведены опытные плавки и диспергирование железоуглеродистых расплавов, заявляемого состава водой в воду. После сушки диспергированного металла получена дробь заявляемых составов (таблица). Микроструктурный анализ, а также исследование формы, пористости, твердости частиц проводили на металлографических шлифах. Микроструктуру образцов изучали после травления 4% раствором азотной кислоты в этиловом спирте на металлографическом микроскопе «Неофот-21». Склонность к истиранию частиц дроби определяли на виброистирателе «ИВ-микро». Степень измельчения оценивали по массе фракции менее 50 мкм после измельчения в течение 30 мин навески 25 г дроби фракции 2000 мкм по формуле

α=(G_исх-G)/G_исх

где α - степень измельчения; G_исх - вес исходной навески (25 г), G - вес фракции менее 50 мкм.

Из таблицы видно, что степень измельчения дроби стальной литой предлагаемого состава ниже, чем остальных составов, и соответствует по износостойкости дроби стальной литой улучшенной марки ДСЛУ, полученной на Алчевском металлургическом комбинате. При этом стоимость дроби предлагаемого состава в ценах начала 2009 года составляет 17500-20000 руб., что соответствует стоимости дроби марки ДСЛ (дробь стальная литая), тогда как стоимость стальной литой дроби улучшенной марки ДСЛУ составляет 27500-28000 руб., что обусловлено дополнительной операцией (нагрев дроби под закалку в инертной среде).

Преимуществами заявляемого состава стальной литой дроби являются повышенная износостойкость и низкая стоимость, за счет исключения дорогостоящей операции - нагрев под закалку в инертной среде.