DK146038B - Austenitisk, slidbestandigt staal - Google Patents

Description

(w) (19) DANMARK \Sa/

φ (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT (11) 146038 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Patentansøgning nr.: 3992/77 (51) Int.CI.3: C,22 C 38/04 (22) Indieveringsdag: 08 sep 1977 (41) Aim. tilgængelig: 09 mar 1979 (44) Fremlagt: 06 jun 1983 (86) International ansøgning nr.: -(30) Prioritet:- (71) Ansøger: A/S ‘RAUFOSS AMMUNISJONSFABRIKKER; 2830 Raufoss, NO.

(72) Opfinder: Tor ‘Hartvig; NO.

(74) Fuldmægtig: Internationalt Patent-Bureau_ (54) Austenitisk, slidbestandigt stål

Opfindelsen angår en ny art austenitisk, slidbestandigt stål. Opfindelsen tilsigter at forøge slidbestandigt.ståls modstandsevne mod slibende og kombineret slibende/slaglignende slid sammenlignet med Sst Mnl2, som har følgende kemiske sammensætning: 1,0-1,35% C, 0-1,0% Si, 11,0-14,0% Mn iflg. NS 1699.

Stålet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at det er sammensat af 16 - 23 % Mn

3Q 1,1 - 1,5% C

50 0 - 4 % Cr D 0,1 - 0,5% Ti,

ID

*

D

foruden for smelteprocessen almindeligt forekommende urenheder, og resten Fe.

2 146038

Det hævdes, at forøgelse, af Mn-indholdet i austenitisk, slidbestandigt stål ud over 14% kun virker fordyrende. Dette mener vi at kunne modbevise med denne opfindelse. Den slibende slidmodstandsevne forøges med Mn-indholdet til 16-23%, når de øvrige forskrifter, som beskrives heri, følges.

Voksende C-indhold giver forøget hårdhed efter varmebehandling. En tilsvarende forskel i hårdheden vil fortsat være til stede efter bearbejdningshærdning. Dette viser sig at resultere i, at legeringen sammenlignet med støbejernskvaliteter til slitageformål under rent slibende slid tilnærmet har samme gode slidegenskaber, men ikke støbejernets sprødhed. Med C-indhold over 1,5% bliver det vanskeligt at opløse carbider i støbestrukturen, hvorfor produktet bliver tilbøjeligttil revnedannelse.

Cr-indholdet skal ligge i området 0-4%, afhængigt af anvendelsesområdet. Også Cr forøger stålets hårdhed efter varmebehandling og giver også stålet større modstand mod deformation ved slag. Cr virker carbidstabiliserende og må derfor holdes under den angivne maksimale værdi for at undgå revnedannelser i tykke tværsnit. Ved lave C-indhold vil Cr-tilsætning fremme martensitdannelse. Det betyder, at der, dersom C-indholdet i stålet er for lavt, i afkulle-de overflader vil dannes en uønsket og meget sprød martensit. Dette problem er overvundet med opfindelsen.

Por at gøre denne legering velegnet også til tykvæggede tværsnit bruges det kornforfinende element Ti i mængder fra 0,1-0,5%. Mængden af Ti afhænger af anvendelsesområde og vægtykkelse. Ti forøger legeringens evne til at modstå slibende slid og til at modstå kraftige slag i og med, at det reducerer faren for revnedannelse. Tilsætning af Ti eliminerer eller reducerer zonen med søjlekrystaller og danner en fin ligeakset struktur, som giver en relativ duktil støbestruktur.

For nærmere at redegøre for det nye slidbestandige ståls slibeegenskaber, er et antal prøveresultater gengivet nedenfor.

Tabel 1

Kemisk sammensætning i vægtprocent ved et antal prøver samt en referenceprøve R, som er Sst Mn 12.

3 146038 jeg. nr. % C % Mn % Si % Ti % P % Cr 51 1,42 18,0 0,70 0,14 0,044 2,37 55 1,42 19,5 0,75 0,14 0,025 58 1,50 21,7 0,63 0,13 0,025 3,15 59 1,38 18,4 0,57 0,013 0,023 2,55 R 1,18 12,3 0,82 - 0,042 0,40 hvor legering nr. 59 er en kontrollegering så godt som uden Ti.

Tabel 2.

Normaliserede slidtal ved forskellige slitageniveauer (A x N x P) under rent slibende slid. Normaliserede slidtal kommer frem ved, at det aktuelle materiales slid divideres med referencematerialets slid ved samme slidniveau.

A = Antal gange N mellem hver slidmåling.

N = Antal omdrejninger mellem hver forskydning på slibepapiret.

P = Belastning på prøvestykket.

jeg.nr. Slibemiddel SiC 150 Slibemiddel S1O2 120

AxNxP AxNxP AxNxP AxNxP AxNxP AxNxP AxNxP AxNxP

600 1800 3600 6000 600 1800 3600 6000 51 0,775 0,776 0,789 0,800 0,641 0,864 0,761 0,696 55 0,832 0,722 0,767 0,837 0,769 0,856 0,746 0,707 58 0,867 0,884 0,667 0,768 0,764 0,696 59 0,944 1,039 0,795 0,880 0,837 0,828 R 11 1 1 1 1 1 1

Tabel 3

Vickershårdhed ved hvert slidniveau under anvendelse af SiC 150 på prøvestykkerne 51,55 og R. Tabellen viser HV 3.

Leg. nr. AxNxP AxNxP AxNxP AxNxP AxNxP Middel 0 600 1800 3600 600 51 292 297 321 296 288 299 55 270 268 286 244 272 268 R 220 233 245 244 265 241 ___ ^_ ____

For at vurdere opfindelsens egenskaber med hensyn til kombineret slaglignende og slibende slid blev der udført en prøve i en pandemaskine med rundkantede sten i trin 1 og med først rundkantede sten og derefter med knust granit af sortering 15-25 i trin 2.

4 146038

Tabel 4

Normaliserede slidtal og hårdhedsværdier fra pandemaskinen, forsøgstrin 1.

Leg.nr. 7000 24000 50000 HV 3 HV 3 Diff.

omdr. omdr. omdr. ikke-slidt slidt flade flade 51 0,861 0,840 0,835 329 591 262

Ril 1 267 535 268

Tabel 5

Normaliserede slidtal og hårdhedsværdier fra pandemaskinen, forsøgstrin 2.

Leg. nr. Rundk.sten 25-40 Knust granit 15-25 HV 30 slidt flade 7000 omdr. 40000 57000 omdr 78000 78000 omdr.

omdr. omdr.

51 0,902 0,827 0,814 0,806 648 55 0,982 0,896 0,898 0,901 648 58 0,920 0,837 0,812 0,800 614 59 0,911 0,856 0,846 0,830 622 R I 1 1 1 606

Prøver af de samme legeringer blev derefter kørt i pandemaskinen, hvor den slibende masse var en blanding af knust granit i korn-størrelsen 5-25 og ø 30 mm stålkugler. Forholdet mellem granit og stålkugler var ca. 4:1. Stålkuglernes store vægt medfører større fladetryk mod prøvestavene.

Tabel 6

Normaliserede slidtal efter 130.000 pandeomdrejninger.

Leg. nr. Norm. slidtal 51 0,715 55 0,855 58 0,725 59 0,830 R 1

Ud fra disse resultater kan man se, at Ti-tilsætning.inden for grænserne 0,1 og 0,5% giver 146038 5 en betydelig forbedring af slidmodtanden ved rent slibende slid, medens denne effekt er noget mindre markeret, men tydelig nok,ved kombineret slaglignende og slibende påvirkning. Det fremgår at Cr-tilsætning virker stærkt positivt ved kombineret slibende/slaglignende påvirkning. Til rent slid er Cr-tilsætning ikke nødvendig.

Man kan ud af resultaterne læse, at dette nye slidbestandige stål har 25-30% større modstandsevne mod slibende og kombineret slibende/slaglignende slid end Sst Mn 12.

Driftsprøver bekræfter også disse resultater.

Stålet kan fremstilles ved konventionelle metoder lige som Sst Mn 12. På grund af Cr's carbidstabiliserende virkning skal af-gysningen ske fra højere temperaturer end ved konventionelt Sst Mn 12.