Способ получения отливок

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 22 D 27/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С:

Ф

ЬЭ

Ю

К) 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbiTHA (21) 3613239/22-02 (22) 01.07.83 (46) 07.01.86. Бюл. №- 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт приборостроения и Винницкий политехнический институт (72) А.А. Жуков, А.Г. Мержанов, В.В. 11анин, А.Н. Платонов, В.А. Новохацкий и М.С. Фрольцов (53) 621.746.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 772244227722, кл. В 22 D 27/00, 1978.

Энциклопедия неорганических материалов. Киев, 1977, ч. 11, с. 831, 835.

Авторское свидетельство СССР

¹- 652903, кл. С 21 С 1/10, 1975. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК, преимущественно из железоуглеро-дистых сплавов, включающий размещение в реакционной камере литейной формы химических реагентов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения формирования в структуре отливок упрочняющих дисперсных частиц заданного типа, преимущественно карбидов или карбонитридов, „„SU„„1202701 A или боридов, независимо от состава сплава за счет синтеза при экзотермических реакциях бескислородного горения, химические реагенты выбирают из ряда металлов: титан, цирконий, ванадий, ниобий, и иэ ряда неметаллов: углерод, бор, карбид кальция, цианамид кальция, причем их содержание соответствует стехиометрическому соотношению химических элементов для синтезируемого типа упрочняющих дисперсных частиц.

2, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что химические реагенты размещают в реакционной камере в виде брикета.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей управления экзотермическими реакциями синтеза. упрочняющих дисперсных частиц при получении отливок с повышенной массой, к химическим реагентам добавляют ингибитор в виде готовых продуктов экзотермических реакций или ферросплавов в количестве

1-20% от массы химических реагентов.

1202701

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при модифицировании стали в литейной форме.

Целью изобретения является формирование в структуре отливок упрочняющиъ дисперсных частиц заданного типа, преимущественно карбидов или карбонитридов, или боридов, которые придают отливкам из различных сплавов мелкозернистую структуру без следов видманштеттовой структуры литого металла, и расширение технологических возможностей управления экзотермическими реакциями синтеза упрочняющих дисперсных частиц при получении отливок с повышенной массой.

Цель достигается тем, что в качестве модификатора используют смесь из компонентов, вступающих в экзотермическую реакцию синтеза упрочняющих дисперсных частиц при контакте с жидким металлом. При этом используют компоненты, реакция между которыми в условиях бескислородного горения не приводит к образованию газов и дру гих соединений и веществ, кроме упрочняющих дисперсных частиц. Такими компонентами являются элементы из ряда металлов: титан, цирконий, ванадий, ниобий в смеси с углеродсодержащими компонентами (в случае образования карбидов) или компонентами, содержащими одновременно углерод и азот (в случае образования карбонитридов) либо бор (в случае образова35 ния боридов), которыми могут быть порошки углерода (например, сажи), карбида кальция, цианамида кальция или бора. Металлы, вступающие в реакцию с неметаллами С, N, В, могут

40 быть и в виде порошков соответствующих ферросплавов, в которых железо играет роль ингибитора.

Ингибиторами могут служить различные карбиды, нитриды, карбонитриды или бориды, а также упомянутые ферросплавы.

Пример 1. Порошок титана марки ПТС с размером частиц 100

125 мкм (80 мас.7 — 150 r) и сажу ламповую марки ПМ-15 (20 мас.%) смешивают в бочке и из приготовленной смеси на прессе усилием

200 т изготовляют брикеты (вставки) диаметром 50 мм и высотой 25 мм (без связующего в связи с тем, что сама сажа служит таковым).

Брикеты заформовывают под зумпф стояка в опоке с литниковой системой позволяющей отделять начальный поток жидкой стали, заполняющей головную часть формы (7 кг металла) от последующих потоков, заполняющих среднюю (5б кг металла) и хвостовую (7 кг металла) части. Общий вес отливки

150 кг, Форму заливают сталью марки 2ОЛ.

Расчетное содержание титана в металле, таким образом, при полном .его усвоении сталью и полном сгорании брикета должно составить 0,17.

Практически содержание титана составляет, „. головная часть формы 0,052; средняя часть 0,0б1; хвостовая часть О, 059. Если учесть, что в зумпфе остается 13 г продуктов горения смеси, можно принять процент усвоения титана равным " 607.

Распределение титана по различным частям отливки равномерное. Микроструктура во всех трех ее частях имеет равноосное, мелкозернистое строение без следова видманштеттовой структуры.

По описанной в примере методике проводят эксперименты с использовакием титана, циркония, ванадия и ниобия в сочетании с компонентами, содержащими углерод, углерод и азот (вместе) и бор.

Расчетное содержание модифицирующих элементов в стали (титана, циркония и т.п.) во всех случаях составляет 0,1 мас.7.

Результаты испытаний опытного металла приведены в табл, 1, Металл имеет высокий уровень свойств, несмотря на то, что он находится в литом, не термообработанном состоянии.

Пример 2. Аналогично примеру 1 проводят эксперименты, при которых в состав смеси при изготовлении вставок добавляют ингибитор.

Результаты испытаний опытного металла приведены в табл. 2, из которой видно, что дополнительное использование ингибитора дополнительно повышает свойства стали.

Дополнительное повышение свойств является результатом более длительного и более равномерного горения сме-,: си в случае добавки к ней ингибитора, 1202701

15

Нижний уровень добавки йнгибитора (17) обусловлен тем, что неточность взвешивания компонентов на практике как раз и соответствует возможности образования избытка одного из компонентов в таком количестве.

Верхний уровень добавки ингибитора обусловлен тем,что при его содержании в смеси свыше 207 наступает задержка в загорании модификатора и первые порции жидкого металла не подвергаются модифицированию, При этом в отдельных случаях наблюдается увеличение количества продуктов горения (частично даже иногда и вовсе не сгоревшая смесь) в зумпфе.

Опыты показывают, что при содержании ингибиратора в смеси 217 остаток в зумпфе составляет 15-207. против практически допустимого 8-107, причем первые порции жидкого металла плохо промодифицированы, Технико-экономическая эффективность предложенного решения связана с высокой усвояемостью модификатора (свыше 507 с учетом остатка в зумпфе, угара и др) по сравнению с традиционными методами его ввода, а также с тем, что частично или пол- ностью исключается термообработка

-отливок за счет достижения мелкозернистой структуры литого металла и его высоких механических свойств.

1202701! о со о1о ч,"1 о! v чс Ос

Ф а

Л. С

° Ч ф N

* В В л о о

C0 CO а В ф о

OI СЧ

° » ф МС о а л

° j вт х ц

С/С ф CI

IM СЪ

С»

CO ф СЧ

С \ Ъ Ф

С»

С Ъ Ю

Ф о ф

СС) Ф С»3

OI Ф, С»\ 0 С»

IO t

С

С

С»>

С

N СЧ

00 Ф ф

СЧ N Сч с/С 00

N. СЧ

СЧ Ф ф

СЧ СЧ N л

СЧ С Ъ л

СЧ С 1 СЧ о

N ю ф л с 1

Сч N о ч о

С Ю С1

СЧ N СЧ ф о д л ф

N N СЧ ф о л ф

СЧ СЧ ф»»

С CO

N N л

С

СЧ СЧ о о

СЧ Ф

N N!

N И

СЧ ССС

Ф о о ф О1

N a

4 ф о

Ф Ф о сч о т СС .Ф Ф Ф л ф л

Ф ф м ф л

Ф, Ф л л

In л ф и

+ ф

CO а о

+ л м и н

+ СЧ

v и о

СЧ +

° ЕС

° С б и ф . v

+ + а к и )

К СЧ

7 4 и ,и

36

+ сч

В ф и ф )

° СЧ

О

o . ° ь

a a V о о

+ 4

Ф и ф и

О

Й е 3

o v

+ +

t !

g" -"f и

Й CO)

+ й

+ «1 и и н у ° C и д Л

+ + + и и и M

t u о

С3

+ + и и

С C к

Cl

C о а

СС о

Ф» и»с

Р

Ф

° С

v>.OC ф д м м

СЧ С»\

+ + и ф и и со

СЧ ф и

»Ф Со и ч

СЧ

СЧ и

d и д

3В о о ь

М о х 6

Щ ф .к

OI

ОС

СЧ

» к

N К

N О

+

СС и Ф и и

CO О л. и м

С»Ъ

+ и к к

+ + и й и м л фС и

СС\

CO к и

С 1 ф л р к и ф 0

С» г 4 З

:1у! ф Й вЂ” (В!.

СО»О чс CO

Ю ° а а о е ф а и б ф и м

j N 4

C0 + +

:2 а 2 е сп ф л л .е ( о

Ф ф о ц о

О CI х о х оа

4 IC о х к о

o v

v cо

А ф х ф С х о

О 0

v <

Х CC

16 ф CO

) о 3

"1 кн !

И

4 о

1202701

I т

cd 1

С 4

I е4

У 1 х

CO л л

CO л

CO л л

CO О

СУ> л л х ф

Е1 о х

Е» о о и (4 м

I

l о 1 о м с > м

СЧ О

СО

С 4 С4

СО

С 4

1 д4 1

>Э

1

) )) > л

1 а»а

Я х

П о

Х а х

1 Е» х о

О1 Х х х ю о л х

% о

3 х

Ц о

С> л

o o — С4

»

А

Е» х

Я х

Я и

tf о й

Fl

Е» х

Ф х о

>х о

Ю о и

>х о х

М о х

С4 о

4С а и (Е

+ +

) л» )Х х

Я х о а и о х х

1 о

М л х

Ф

Е и

)х

Ю

ЕГ

a o o

О) Ch СО

o o

О1 CO

cd и

)х о и

Q4 х

Х

Ф х х

cd х

Ql

Е и

СС1

Е

cd а о

Е» х х х

I С<э

I I

1 — +—

1 1

I.

1I

I u

l I

I

1

CO O O л л л сл о

r ю .4 м

CO

СО CO

С»4 СЧ С»4

cd х

cd Х

Сб х

f» х о е» ф а о о а а а

<41 а а.Я» CJ Ф

& .&

С> о о

+ + + о о

Х Х а а

%

3 о

СО О л л

СО СО

o o

М М4

С4 O л сО

С 4 Г 4

o o сО л б а а о о

Ю lO

o o

С 4 С 4

И

С и х и 35 х о

cd о о

СО СО

Х х

Х и

QI х а

Е»

Х о х м