PL227684B1 - Wysokomanganowe staliwo o strukturze globularnej - Google Patents

Abstract

Ujawniono wysokomanganowe staliwo o strukturze globularnej, które zawiera wagowo 1,7 - 2.1% C - 11 - 13,5% Mn - poniżej 1,5% Cr - od 3 do 5% V, poniżej 1,4% Si, poniżej 0,08% P, poniżej 0,05% S oraz poniżej 0.006% B.

Description

Przedmiotem wynalazku jest wysokomanganowe staliwo o strukturze globularnej, przeznaczone na części maszyn pracujące w warunkach zużycia ściernego.

Dotychczas znane są gatunki staliw Hadfielda zawierające 0,9-1,4 C, 11-14% Mn, oraz ewentualnie 1-2% Mo i do 3% Cr, z zawartością do 1,5% Si, do 0,1% P i do 0,03% S (tabela 1). Staliwa te charakteryzują się dobrą odpornością na zużycie w warunkach obciążeń dynamicznych, ale niską odpornością na ścieranie przy niewielkich obciążeniach statycznych.

Dotychczas na odlewy odporne na ścieranie stosuje się w warunkach obciążeń dynamicznych gatunki staliw podane w tabeli 1.

Tabela 1

Przykładowe składy chemiczne staliw manganowych Hadfielda

Symbol	Skład chemiczny [% mas ]
C	Mn	Si	P	S	Cr	Ni	Mo	V
L120G13	0,9- 1,05	11,5- 14	£1,0	<0,07	<0,03
1,12- 1,28	11,5- 14	£1,0	£0,07	£0,03				-
1-1,4	12-14	0,3- 1,0	<0,10	£0,03	£1,0	£1,0
L120G13H	1-1,4	12-14	0,3- 1,0	<0,10	<0,03	0,6-1,3
1,05- 1,35	11,5- 14	<1,0	<0,07	<0,03	1,5-2,5
0,7-1,3	11,5- 14	<1,0	<0,07	<0,03		3-4
L120G13M	1-1,4	12-14	0,3- 1,0	<0,01	<0,03	<1,0	<1,0	0,1-0,2
0,7-1,3	11,5- 14	<1,0	<0,07	<0,03			0,9-2,1
1,05- 1,45	11,5- 14	<1,0	<0,07	<0,03			1,8-2,1
L120G17H	1,3-1,5	16,5- 19	0,4- 0,8	<0,08	<0,04	2-3	<0,6	<0,50

Celem wynalazku jest opracowanie staliwa manganowego o plastycznej, austenitycznej globularnej strukturze z węglikami wanadu otoczonej drobną eutektyką, przeznaczonego do formowania tiksotropowego.

Zgodnie z wynalazkiem, wysokomanganowe staliwo o strukturze globularnej, zawierające C,

Mn, Si, Cr, P, S i Fe, charakteryzuje się tym, że zawiera 1,7-2,1% C, 11,0-13,5% Mn, poniżej 1,4%

Si, poniżej 1,5% Cr, poniżej 0,08% P, poniżej 0,05% S, 3,0-5,0% V, poniżej 0,006% B i 0,05% Al, reszta Fe oraz nieuniknione zanieczyszczenia.

PL 227 684 B11

Istotnym dla uzyskania struktury globularnej jest dodatek boru (<0,006% B), który prowadzi do zmiany z mikrostruktury dendrytycznej na globularną. Mikrostruktura globularna umożliwia uzyskanie właściwości tiksotropowych stopu podczas formowania w zakresie temperatur solidus-likwidus. Wysokowanadowe austenityczne staliwo manganowe, wykonane technologią tiksotropową, według wyn alazku, ma tak dobrany skład chemiczny, że obecność boru powoduje uzyskanie struktury globularnej otoczonej drobną eutektyką węglikowo-ferrytyczną, obecność manganu zabezpiecza zachowanie struktury austenitu w globularnych ziarnach po odlaniu, natomiast wanad i węgiel tworzą drobne, twarde, stabilne i równomiernie wydzielone węgliki umacniające stop. Taki układ fazowy zwiększa istotnie odporność na ścieranie.

Wysokomanganowe staliwo o strukturze globularnej, przeznaczone do formowania tiksotropowego, posiada globularny kształt fazy stałej w zakresie temperatur solidus-likwidus, umożliwiający płynięcie tiksotropowe po przyłożeniu naprężeń ścinających. Odpowiedni stosunek węgla do wanadu i manganu w obecności boru (jako modyfikatora) pozwala na uzyskanie charakterystycznej mikrostruktury, składającej się z globularnych ziaren austenitu, wewnątrz których wydzielone są drobne węgliki wanadu, otoczonych eutektyką węglikowo-ferrytyczną. Przy tak dobranym składzie chemicznym i opracowanej technologii formowania tiksotropowego staliwo to może pracować także w warunkach dużych obciążeń dynamicznych i dużych naciskach.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania w związku z rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia mikrostrukturę staliwa według wynalazku, a fig. 2 - mikrostrukturę znanego staliwa Hadfielda.

Zbadane staliwo o składzie 1,76% C, 13,09% Mn, 2,55% V, 0,46% Cr, 0,96% Si, 0,057% P, 0,034% S, 0,05% Al i 0,005% B ma strukturę pokazaną na fig. 1. Wewnątrz ziaren austenitu widoczne są bardzo drobne węgliki wanadu, zaś na granicach ziaren - eutektyką złożona z węglików wanadu, chromu i manganu.

Mikrostruktura ilustruje, że możliwe jest uzyskanie takiego składu chemicznego, który pozwala na wytworzenie w stanie po odlaniu i ponownym nagrzaniu struktury globularnej w zakresie stałociekłym, natomiast po procesie tiksotropowym - globularnych ziaren austenitu z wydzieleniami węglików, tak w osnowie ziaren jak i w przestrzeniach międzyglobularnych.

W przeciwieństwie do powszechnie stosowanego staliwa Hadfielda o składzie: np. 1,1% C, 12,4% Mn, 0,25% Cr, 0,8% Si, 0,075% P, 0,008% S (mikrostruktura pokazana na fig. 2 - stan po przesycaniu z temperatury 1100°C w wodzie), różnice w składzie chemicznym a w następstwie we własnościach użytkowych są istotne.

Staliwo manganowo-wanadowe o strukturze austenitycznej według wynalazku, z równomiernie rozłożonymi oraz drobnodyspersyjnymi pierwotnymi węglikami wanadu i manganu, przeznaczone jest na części maszyn pracujące w warunkach zużycia ściernego. Jest ponad dwukrotnie bardziej odporne na ścieranie od staliwa Hadfielda (wg. testu Millera).

Może być zastosowane także na formy metalowe do prasowania, matryce i narzędzia odlewane.

Claims (1)

1. Wysokomanganowe staliwo o strukturze globularnej, zawierające C, Mn, Si, Cr, P, S i Fe, znamienne tym, że zawiera 1,7-2,1% C, 11,0-13,5% Mn, poniżej 1,4% Si, poniżej 1,5% Cr, poniżej 0,08% P, poniżej 0,05% S, 3,0-5,0% V, poniżej 0,006% B i 0,05% AI, reszta Fe oraz nieuniknione zanieczyszczenia.