Железоуглеродистый сплав КазНТУ V

(51) С 22 С 38/34 (2006.01) С 22 С 38/38 (2006.01) С 22 С 38/18 (2006.01) С 22 С 38/60 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ сплавов с повышенными диссипативными свойствами. Для получения сплава с повышенными демпфирующими свойствами в стали увеличено содержание хрома, кремния и марганца. Новый демпфирующий сплав КазНТУсодержит 0,140,22 углерода, 3,05-3,17 кремния, 2,9-3,15 марганца, 1,3 хрома, 0,3 никеля, 0,05 серы,0,04 фосфора, 0,3 меди и 0,08 мышьяка,остальное железо. Демпфирующий сплав КазНТУс перлитноферритной структурой, обеспечивает снижение шума ударного происхождения на 3-9 дБ и увеличение звукоизоляции на 4-6 дБ с наибольшим эффектом в частотном интервале 1000-8000 Гц.(72) Сулеев Досым Касымович Утепов Еркасын Балапанович Нурулдаева Гульжан Жагалбаевна Утепов Тимур Еркасынович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЙ СПЛАВ КАЗНТУ 22295 Изобретение относится к области металлургии, а именно к сталям, используемым в качестве сплавов с повышенными демпфирующими свойствами. Свойства материала, из которого выполнено оборудование, оказывает влияние на излучение и распространение шума в помещении. Сплавы на основе железа (чугуны и стали) в настоящее время еще остаются основными конструкционными материалами. Более 90 деталей изготавливается из этих материалов. В последнее время для изготовления деталей шумящего оборудования часто применяют материалы с повышенными демпфирующими свойствами, это обеспечивает гашение шума и вибрации. Наиболее перспективными являются железоуглеродистые сплавы (стали), которые существенно превосходят по физико-механическим характеристикам цветные сплавы,сравнительно дешевы,широко используются при изготовлении деталей оборудования, работающих в режиме циклических нагружений. Современное проектирование звукоизоляции направлено на обеспечение требуемых акустических условий в помещениях за счет регулируемой звукоизоляции ограждений при минимально возможной их массе. Необходимо точнее оценивать степень передачи звуковой энергии непосредственно через ограждение прямым путем. Для снижения звукоизлучения производственного оборудования используются материалы с повышенными демпфирующими свойствами отражение и рассеяние звуковой энергии достигается путем применения звукоизолирующих конструкции. Данные акустические характеристики взаимосвязаны и зависят от физико-химических, механических,диссипативных свойств материалов оборудования. Научно обоснованный подход к выбору материалов для изготовления производственного оборудования позволит снизить шум на рабочих местах, что улучшит акустический климат в производственных помещениях, уменьшит финансовые расходы на дополнительные пассивные методы защиты. Наиболее близкой А.с. СССР 952996 опубл. 23.08.82, бюллетень 31, класс С 22 С 38/60 по технической сущности и достигаемому результату,получению сплава обладающего повышенными демпфирующими и звукоизоляционными свойствами является сталь, содержащая, вес,Углерод 0,16-0,22 Кремний 0,25-0,65 Марганец 1,3-1,5 Хром 0,5-0,8 Никель 1,35- 1,75 Молибден 0,25-0,45 Ванадий 0,02-0,08 Медь 0,4-0,6 Свинец 0,12-0,38 Иттрий 0,01-0,04 Селен 0,08-0,16 Железо остальное. Недостатком известной стали является ее относительно невысокая демпфирующая способность. Сталь имеет следующие 2 характеристики демпфирования 4,8 х 10-4 - 4,95 х 10-4 при уровне звука 99- 101 дБ. Задачей изобретения является получение сплава с повышенными демпфирующими и звукоизолирующими свойствами. Для получения сплава с повышенными демпфирующими и звукоизолирующими свойствами в стали увеличено содержание хрома,кремния и марганца и получен новый сплав Каз НТУв качественный состав которого входят 0,140,22 углерода, 3,05-3,17 кремния, 2,9-3,15 марганца, 1,3 хрома, 0,3 никеля, 0,05 серы,0,04 фосфора, 0,3 меди и 0,08 мышьяка,остальное железо. Новый демпфирующий сплав не содержит примеси молибдена, ванадия, свинца,иттрия и селена. Марганец и сплавы на его основе обладают высокой демпфирующей способностью при малых и при значительных амплитудах деформации (740), в сплавах- М - С демпфирующая способность определяется в основном содержанием углерода и влиянием марганца на фазовые превращения. Марганец, растворяясь в феррите и соединяясь с углеродом с образованием карбидов,повышает твердость и прочность стали. Вследствие того, что в присутствии марганца превращения сдвигаются к более низким температурам, а эвтектоид образуется при меньших концентрациях углерода, структура марганцовистых сталей менее дифференцирована. Вызывая значительное переохлаждение и увеличивая устойчивость аустенита при изотермическом превращении и в верхнем и в нижнем мартенситном интервале температур, марганец способствует получению больших количеств остаточного аустенита и возможности образования а - фазы . Так как марганец образует карбиды, легко растворяющиеся в аустените, стали даже при незначительном перегреве (900-950 С, 1 ч. печь) имеют крупное и грубое зерно, как в доэвтектоидной, так и в заэвтектоидной стали. Образование крупного грубого зерна приводит к улучшению демпфирующей способности стали. Хром и кремний сравнительно дешевые элементы и широко используются для легирования сталей повышая их прочностные качества и жаропрочность. Сплавы высокого демпфирования должны обладать также и высокими прочностными характеристиками. Кремний и хром лучше других элементов повышают прочность сталей - они упрочняют феррит. Для снижения звукоизлучения сплава являющегося прототипом 99-101 дБ до звукоизлучения 72 дБ (сплав КазНТУ ) и увеличения звукоизоляции 24-36 дБ, в составе сплава являющегося протипом выполнены следующие изменения содержание марганца увеличено от 1,3-1,5, до 2,9-3,15, содержание хрома увеличено 0,5-0,8 до 1,3, содержание кремния увеличено от 0,25-0,65 до 3,05-3,17. Улучшению акустических характеристик способствуют увеличение содержания кремния,марганца и хрома. 22295 Сплав выплавлен в индукционной высокочастотной печи ЛПЗ - 1 - 67. Температура плавления 1700. Мощность печи 70 кВт. Выплавленный металл отлит в изложницы размерами 210210115 мм и охлажден на воздухе. Полученные стали имеют следующие демпфирующие и звукоизоляционные свойства представленные в таблице 1. Таблица 1 Акустические характеристики нового железоуглеродистого сплава КазНТУ Повышенные демпфирующие свойства сплава позволяют более эффективно использовать ее для гашения звуковых колебаний и заменить другие демпфирующие сплавы на основе цветных металлов, физико-химические свойства, которых не удовлетворяют требованиям. Преимуществом применения предлагаемой стали является упрощение конструкции, при работе которых возникает сильная вибрация. Демпфирующий сплав КазНТУс перлитно-ферритной структурой,обеспечивающий снижение шума ударного происхождения на 3-9 дБ и увеличение звукоизоляции на 4-6 дБ с наибольшим эффектом в частотном интервале 1000-8000 Гц. Использование такой стали для изготовления станин, корпусов, редукторов и других деталей металлических оборудовании испытывающих ударные воздействия значительно повышает надежность оборудования и снижает шум на рабочих местах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Железоуглеродистый сплав,содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь и железо, отличающийся тем, что дополнительно содержит серу, фосфор и мышьяк при следующем соотношении компонентов, мас.Углерод 0,14-0,22 Кремний 3,05-3,17 Марганец 2,9-3,15 Хром 1,3 Никель 0,3 Сера 0,05 Фосфор 0,04 Медь 0,3 Мышьяк 0,08 Железо остальное.