ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Изобретение относится к металлургии, в частности к инструментальным сталям, предназначенным для изготовления литого породоразрушающего инструмента проходческих комбайнов и щитов для проходки пород с крепостью более 10 по шкале профессора М.М. Протодьяконова и работающего в условиях повышенного абразивного наноса, и может быть использовано в литейных цехах машиностроительных заводов, изготавливающих породоразрушающий инструмент методом литья.

Известна инструментальная сталь 1 , содержащая, вес. %:

Углерод 0,68-0,76

Кремний 0,15-0,35

Марганец 0,15-0,35

Хром 0,6-1,2

Никель 1,4-2,2

Ванадий 0,25-0,5

Церий 0,0002-0,0004

Железо Остальное

Недостаток стали - низкая износо­стойкость, породоразрушающего инструмента проходческих комбайнов, изготовленного из этой стали.

Цель изобретения - повышение износостойкости предлагаемой стали.

Эта цель достигается тем, что предлагаемая инструментальная сталь дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Углерод 0,43-0,75

Кремний 0,60-1,00

Марганец 0,25-0,45

Хром 3,5-4,0

Никель 0,9-1,3

Ванадий 0,6-0,9

Церий 0,01-0,1

Молибден 1,5-2,5

Железо Остальное

Предлагаемая сталь для лабора­торного исследования выплавляется в индукционной печи с кислой футеровкой тигля емкостью 50 кг, В качестве шихтовых материалов используют отходы проката и необходимые ферросплавы (феррохром, ферромолибден, ферромарганец и т.д.). Сталь заливают в металлические формы в виде трефовидных проб, из которых затем вырезают образцы для испытаний на изгиб (6ґ6ґ60 мм), ударную вязкость (10ґ10ґ55) и проб Нехендзи-Купцова для определения жидко-текучести и склонности к трещинообразованию. Церий вводят в сталь в виде ферроцерия за 2-4 мин. перед разливкой, а также непосредственно в ковш в виде металлического,

В табл. 1 приведены примеры конкретных составов сталей.

Из отлитых сталей изготовляют образцы для испытания на износЖ40 и шириной 10 мм. Образцы перед испытанием термообрабатывают по режиму - закалка с температуры 1050-1080°С, охлаждение в масле и двухкратный отпуск при 550 и 47О°С для предлагаемой стали и закалка с 860°С в масле, отпуск при 180°С для извест­ной стали. Испытания проводят на машине для испытания на износ СМЦ-2 при нагрузке 130 кгс. В качестве эталона используют образцы из стали Р6М5 с твердостьюHRC64. Интен­сивность изнашивания оценивают потерей массы образцов за 2 и 4 ч ис­пытания, Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Из приведенных данных видно, что предлагаемая сталь обладает более высокой износостойкостью по сравнению с известной сталью.

Склонность стали к разупрочнению при повышенных температурах (теплостойкость) определяют по твердости после дополнительного двухчасового отпуска в интервале температур 300-600°С. Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Известная сталь более склонна к интенсивному разупрочнению по сравнению с предлагаемой сталью.

Свойства предлагаемой стали приведены в табл. 4.

В результате проведенных экспериментальных работ установлено, что известная и предлагаемая сталь обладают хорошими литейными свойствами (имеют примерно одинаковую жидкотекучесть и не склонны к трещинообразованию).

Предлагаемая сталь по сравнению с известной обладает значительным сопротивлением к разупрочнению при повышенных температурах, т.е. предложенная сталь значительно меньше снижает твердость (на 4-7 ед.HRC) при повышении температуры до 400°С. Предлагаемая сталь разработана для изготовления дисков проходческих комбайнов со специфическими условиями работы, В процессе эксплуатации в результате трения имеет место повышенный разогрев (до 300°С и более) инструмента в зоне контакта с породой. Дисковый инструмент при этом испытывает интенсивный износ, однако динамические ударные нагрузки отсутствуют. Сталь обладает хорошими литейными свойствами, имеет достаточно высокие физико-механические свойства и отличается повышенной износостойкостью.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4