Легирующее покрытие для литейных форм и стержней

 

аявнтель (54) ЛЕГИРУЮЩЕЕ ПОКРЬГГИЕ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам легирующих покрытий для литейных форм и стержней, и может быть использовано в металлургической, машиностроительной, оборонной, тракторной промышленностях при получении иэносоустойчивых поверхностей отливок.

Известно, что для упрочнения ра10 бочих поверхностей на глубину не более 0,5 мм применяют химико-термическую обработку деталей (1).

Кроме того, известно, что упрочнение поверхности литых деталей может быть осуществлено непосредственно в литейной форме за счет легирования поверхностного слоя отливки при взаимодействии металла со специальным покрытием, состоящим из легирующего компонента, связующего и флюса, нанесенным на поверхность литейной формы или стержня (21.

Недостатками известных покрытий для легирования являются малая глубина легированного слоя, его низкая износостойкость из-эа образования на поверхности отливки дефектов в виде крупных газовых раковин (отдулин).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является покрытие (3 ) литейных форм и стержней для поверхностного легирования отливок, содержащее железо, хром, углерод (углеродистый феррохром) и связующее (на основе жидкого стекла) при следующем соотношении ингредиентов, вес.у.:

Железо 29

Хром 60

Углерод 8

Связующее 3

Однако это покрытие не нашло широкого применения в литейном проиэводст" ве из-за образования на поверхности отливок дефектов, возникающих в результате реакции остаточного кисло859006

Соде жанне вес.X в составах

Ингредиенты ——

1 2 3 4 5

83,1 81,9 79,0 66,2 54,6

Железо

1Э,О 12,0 15,0 28,0 40,0

0,7 0,9 2,0 3,0 3,4

Хром

Углерод

Связующее (жидкое стекло) 6,2 5,2 4,0 2,8 3,0

Показатели свойств в составах

Г I

Свойства

Твердость HRC 38

60

31

Коэффициент относительной износостой5,1

9,5 10,2 11,0

3,9 кости

Прочность сцепления легированного слоя Хорошая Хорошая Хорошая Хорошая

Хорошая

Качество легированной

Мелкие raЛегированная поверхность без видимых дефектов зовые раковины и поверхности порнстость рода в заливаемом металле со свободным углеродом, всегда присутствующем в избытке в феррохроме и, следовательно, низкой-износостойкости.

Цель изобретения — повышение износостойкости литых деталей из железо углеродистых сплавов, Указанная цель достигается тем, что покрытие, включающее железо, хром, углерод и связующее, содержит указанные ингредиенты в следующем соотношении, вес.Х!

Жалезо 66,2-81,9

Хром 12-28

Углерод 0,9-3,0

Связующее 2,8-5,2

Легнрующий компонент вышеуказанного состава дает возможность повысить износостойкость покрытия в 2-11 раз в зависимбсти от характера износа. Этот эффект. достигается за счет образования сложных карбидных соединений типа (Cr, Fe)>C и (Cr,Feg>C<, 4 обеспечивающих получение высокой твердости легированного слоя, и отсутствия избыточного углерода в несвязанном состоянии.

В качестве связующего покрытие со- . держит жидкое стекло (М 2,2-2,9, плотность 1,9-2,1 г/см ) или 30-40Х-ный водный раствор фосфата натрия.

Покрытие приготавливается следующим образом.

В порошки легирующего компонента добавляется связующее. Затем порошок со связующим перемешивается в течение

2 мнн.

Покрытие наносится на формы (глинистые, из ЖСС, ХТС и др.) любым известным способом, слоем толщиной

4-5 мм. В случае необходимости легирующее покрытие может наноситься

?0

Ю на противопригарное покрытие.

Составы и свойства предлагаемых покрытий приведены в табл. 1 и 2.

Т а б л и ц а 1

I Таблица 2

859006

Формула изобретения

Составитель И. Волкова

Редактор Ю. Ковач Техреп А.Бабинец Корректор В. Синицкая

Заказ 7416/21 Тирах 869 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Из табл. 1 видно, что содержание легирующих составляющих должно находиться в пределах, вес.X.: железа

81,9-66,2; хрома 12"28; углерода

0,9-3,0 (составы 2, 3 и 4). Уменьшение или увеличение их содержания за указанные пределы требует изменения других составляющих -покрытия, что нарушает его технологические свойства.

Применение связующего в количест- 10 ве более 5,2 вес.X затрудняет нанесение покрытия вследствие низкой вязкости композиции и появления в легированном слое силикатных включений.

Снижение количества связующего ниже 15

2,8 вес.7. не обеспечивает формуемости композиции и пропитки покрытия расплавленным металлом.

Оптимальное содержание в наполнителе хрома находится в пределах

12-28 вес.X. При этих содержаниях обеспечиваются наиболее высокие показатели твердости (58-64 HRC), а следовательно, и износостойкость. Коэффициент относительной иэносостойкости для легированного слоя изменяется в пределах 9,5-11. Повышеиие содержания хрома выше 28 вес.X снижает ко- эффициент износостойкости, на легированных поверхностях появляются газовые раковины (отдулины). Снижение содержания хрома ниже 12 вес.X .также вызывает падение твердости и износостойкости, вследствие уменьшения количества карбидной фазы, хотя литая поверхность получается хорошая. Со35 держание углерода должно находиться в пределах 0,9-3,0 вес.X. Верхний .предел обусловлен необходимостью поФ лучения достаточного количества сложных соединений типа (Cr, Fe)>C и (Сг, Fe) С6, обеспечивающих получение высокой твердости легированного слоя.

Повьппение содержания углерода более

3,0 вес.Х ведет к падению твердости вследствие выделения свободного углерода. Содержание углерода менее

0,9 вес.X приводит к резкому падению твердости из-эа недостатка углерода необходимого для образования сложных карбидов.

Наполнитель или легирушщая составляющая покрытия используется в видв порошка фракций 0,1-0,63 мм. Такой зерновой состав обеспечивает получение на поверхности отливки легированного слоя до 1О мм, прочно сцепленного с основным металлом отливки.

Применение предлагаемого покрытия позволяет повысить износостойкость . литых деталей из железауглеродистых сплавов (сталь или чугун) в 2-10 раэ в зависимости от характера износа(ударноабразивный и гидроабраэивный износ или газоабразивный.износ) °

Легирующее покрытие для литейных форм и стержней, включающее железо, хром, углерод и связующее, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения износостойкости литых деталей из железоуглеродистых сплавов, покрытие содер:кит указанные ингредиенты в следующем соотношении, вес.7:

Железо 66,2-81,9

Хром 12-28

Углерод 0,9-3,0

Связующее 2,9-5,2

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Горшков А.Л., Рабинович Е.И.

Поверхностное легирование стальных отливок. М.-Свердловск., "Машйностроение", 1950, с. 83.

2. Литейное производство", 1975, И 6, с. 35.

3. "Литейное производство", 1963, У 4, с. 37.