Способ модифицирования заэвтектическихсилуминов

 

Союз Советских

Социллистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ iii802389 (61} Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.02.79 (21) 2727829/22-02

C присоединением заявки Рй (23) Приоритет (51) М. Кл.

С 22 С 1/Об

1Ъсудирстввниьй комитет

СССР ио делам изобретений и открьпий

Опубликовано 07.02.81 Бюллетень .% 5

Дата опубликования описания 07.02.81 (53) УДК бб9.715.

018.8 (088.8) В. Г, Сапьян, В. Б. Черногоренко, С. В. Мучник и А (72) Авторы изобретения

1 то

Институт проблем литья АН Украинской ССР и Орде

Красного Знамени институт проблем материаловедени

АН Украинской CCP (71) Заявители (54) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЗАЭВТЕКТИЧЕСКИХ

СИЛУМИНОВ

Изобретение относится к литейному пройзвсдству цветных металлов и сплавов, в частноспт, к обработке заэвтектических силу. минов, и может быть использовано при изготовлении отливок из указанных сплавов с повышенными физико-механическими свойствами.

В современном машиностроении и приборостроении для деталей, работающих при повышенных температурах, в условиях износа и трения, применяются заэвтектические силумины с содержатшем кремния от 14 до 2б%.

Известные способы модифицирования заэвтектических силуминов, включающие обработку сплавов лигатурами медь-фосфор (11, железофосфор (2(, марганец-фосфор, не всегда обеспечивает повышение служебных свойств отливок, работающих при повышенных температурах. Это объясняется тем, что все жаропрочные сплавы содержат, как правило, медь, железо и марганец в качестве упрочняющих элементов. (Поэтому дополнительное их введение целесообразно только с целью модифицирования структуры фосфором, входящим в состав лигатуры.

Некоторые из указанных сплавов, напримеР лигатура железо-фосфор, при повторном введе нии железа может снизить прочностные свойства сплава, что является большим недостатком рассматриваемых способов обработки силуминов заэвтектического типа.

Известен также способ модифицирования заэвтектических силуминов, включающий обработку фосфорсодержащим модификатором, а именно лигатурой никель-фосфор (3).

Однако введение указанной лигатуры не обеспечивает повышения жаропрочности и служебньтх свойств сплава по следующим причинам.

С одной стороны, в силумине образуется ннтерметаллнд-алюминид никеля (AINi>), o6ладающий высокой микротвердостью и малой растворимостью при. повышенной температуре.

Поэтому предполагали, что никель должен повысить жаропрочность силуминов за счет блокирования границ зерен и подавления проВид обработки силумина

Механические свойства сть Удлинение Твер

% H аропрочность

5VV ,00/ кг/м2

По предложенному способу с введением добавки Со — Р в кол-ве, вес.% а) Об б) 0,7 в) 0,85

r) 1,2

5,0

110

5,3

110

0,5

5,5

0,5

115

5,7

0,6

120

По известному способу (прототип) с введением добавки Ni — р в количестве, вес.%

3 8 цессов диффузии при повышенных температурах. Такая предпосылка подтверждается увеличением предела ползучестп сплава при температуре выше 350 С.

С другой стороны, шинкель в основном входит в состав жаропрочных фаз типа "S" и W", состо5пцих, кроме никеля, из меди, кремния, марганца и железа. Так как самостоятельной фазы алюминида никеля в структуре сплава ограниченное количество, то правильнее считать, что вклад никеля в жаропрочность легированных силуминов не велик, и специальные исследования с варьированием никеля в пределах Π— 2,5% это под. тверждают, Кроме того, никель уже входит в состав сложнолегирова шых силуминов и дальнейшее увеличение его содержания практически нецелесообразно. Все указанное является недостатком известного способа модифицирования указанных сплавов.

Целью изобретения является разработка способа модифицирования заэвтектических силуминов, обеспечивающего повышение жаропрочности и служебных свойств силуминов;

Поставленная цель достигается тем, по в качестве модификатора вводят лигатуру кобальт-фосфор в количестве 07 — 1,2% от веса сплава.

Фосфор, входящий в состав лигатуры, является модификатором заэвтектлческого силумина.

Кобальт, с одной стороны, входит в твердый раствор и, имея низкую скорость диф02389 4 фузии, остается в его составе при достаточно высокой температуре, а с другой стороны, образует сложные тугоплавкие соединения, которые блокируют границы зерен твердого ðàñтвора. Все это приводит к замедлению процессов ползучести и, как правило, повышению жаропрочности. Введение добавки менее 0,7% от веса счлава является неэффективным, а свыше 1,2% — экономически нецелесобразным. Для определения эффективности предлагаемого способа модифицирования заэвтектических силуминов в лабораторных условиях

Института проблем литья АН УССР были проведены опытные плавки с обработкой сплава лигатурой кобальт-фосфор с содержанием фосфора 20 вес.%. С этой целью был выбран легированный силумин следующего состава, вас.%: кремний 18,0; медь 2,0; никель 1,2; марганец 0,7; магний 0,3; железо до 0,7; алюминий — остальное.

Плавки проводили в электрической печи сопротивления типа CLILOJI — 2 емкостью тигля 1,5 кг без рафинирования. Лигатуру кобальт.фосфор в количестве 0,7-1,2% от веса сплава вводили с помошью колокольчика, после чего выдерживали силумин при темпераТуре 800 С в течение 30 мин и заливалн образцы в кокиль для механических испы аЗОО 1 шьй и определения жаропро шостп(й оу

Результаты исследования механических свойств силумина, обработанного по предложенному и известному способу, приведены в таблице (средш е значения) .

802389

Продолжение табл

Вид обработки силумина

Механические свойства

Номер и/и

Твердость, НВ кг/мм ение, % рочность, кг/мм аропорчность кг/мм2

0,5

4,8

115

lI8

4,9

120

5,0

125

5,0

Иэ приведенных данных видно, что после модифицирования эаэвтектического силумина ,предложенным способом жаропрочность сплава повышается на 10 — 15% по сравнению с известным способом. Последнее позволяет повысить срок службы поршней двигателей внутреннего сгорания на 10— - 15%.

Формула изобретения

Способ модифицирования эаэвтектических силуминов, включаю|ций обработку фосфорсодержащим модификатором, о т л и ч а юСоставитель Г. Титова

Техред М, Федориак

Редактор Е. Братчнкова

Корректор М. Коста

Тираж 692

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Заказ 10510/ЗЗ

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 а) 0,6 б) 0,7 в) 0,85

r) 1,20 шийся тем, что, с целью повышения ме-. ханических свойств силумина, в качестве модификатора вводят лигатуру кобальт-фосфор

20 в количестве 07 — 1@% от веса обрабатываемого силумина.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

25,1. РЖ "Металлургия", N 10, 1970, реф. 10Г218.

2. РЖ "Металлургия", У 6, 1966, реф.

6И436.

3. РЖ "Металлургия", N 12, 1965, реф.

ЗО 12И521.