Модифицирующее покрытие для литейной формы

 

МОДИФИЦИРУЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ, содержащее магний порошковый, соединение кремния и жидкое стекло, отличающееся тем, что, с целью повышения термической стойкости отливок путем получения структуры перлитного чугуна с шаровидным графитом в поверхностном слое отливки, оно содержит в качестве соединения кремния ферросилиций и сурьму при следующем соотношении компонентов, мас.%: Магний порошковый . 12-20 Сурьма0,05-0,10 Ферросилиций13-20 Жидкое стеклоОстальное (/}

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЙУБЛИН

3(Я) В 22 С. 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ДВТОРС ОМУ Ce P@XErl1CTB Y

12-20

0,05-0,10

13-20

Остальное

Р ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(21) 3573034/22"02 (22) 02.02.83 (46) 30 ° 07.84. Бюл. Р 28 (72) С.С Гурин,.Е.И.Бельский, П.И.Попов, Э.Б.Синякович и Г.И.Клещенок (71) Белорусский ордена Трудового

Красиого Знамени политехнический институт (53) 621 ° 744,079 (088 ° 8) (56) 3,.Butlln I.j., Warnik M.Е. Use

of mould. washec containing and antimony to regulate the surface structure of cored Iron cast1ngs$Foundry

Trade j. 1982, 152, Р 3231, р,р.168169, 171.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 904871, кл. В 22 С 3/00, 1982.

З.Авторское свидетельство СССР

Р 468688, кл. В 22 С 3/00, 1971.

„„SU„„1105 А (54) (57) МОДИФИЦИРУЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ

ДЛЯ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ, содержащее магний порошковый, соединение кремния и жидкое стекло, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения термической стойкости отливок путем получения структуры перлитного чугуна с шаровидным графитом в поверхностном слое отливки, оно содержит в качестве соединения кремния ферросилиций и сурьму при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Магний порошковый

Сурьма

Ферросилиций

Жидкое стекло

1105270 2

Изобретение относится к литейному производству, в частности к поверхностно-модифицирующим краскам, предназначенным для получения шаровидного графита в поверхностном слое чугунных отливок с целью повышения термической стойкости, и может быть использовано при производстве литейной технологической оснастки.

Известно модифицирующее покрытие с добавкой сурьмы для уменьшения количества свободного феррита и глубины ферритных ободков на поверхности чугунной отливки состава, Ъ:

С 2,8; 81 2,2; Р 0,04; Мп 0,8, $п

0,02, Си 0,02; Cr 0,02; Sb 0,05; Pb

0,015; Ni 0,015.

Недостатком данного покрытия является то> что использование значи-. тельного количества сурьмы (10-30 г на 100 мм изопропилового спирта и 20

10 г бентонита) .приводит к десфероидизации графитовых включений.

Известно покрытие для легирования внутренней поверхности изложниц, содержащее карбид бора, гидролизиро- 25 ванный этилсиликат и металлический . магний 2 3

Недостатком указанного покрытия является то, что при использовании . их для отливок с толщиной стенок 3050 мм в .структуре поверхностного слоя образуются участки .со свободным .це- . ментитом. Легирование рабочей поверхности бором не может значительным об-. разом повысить стойкость тех изделий, у которых при термоциклическом напря1 жении износ рабочей поверхности не является одним из определяющих факторов стойкости.

Кроме того, использование гидроли. зованного этилсиликата усложняет тех- О нологию его приготовления.

Известно, что модифицирование чугуна, склонного к переохлаждению ферросилицием, препятствует появлению структурно свободного цементита. 45

Наиболее близким к предлагаемому является поверхностно-модифицирующее покрытие, содержащее порошкообразный магний, соединение кремния (карбид кремния), натриевое жидкое 5О стекло и воду. Это покрытие используется для нанесения на стержни, оформляющие внутреннюю поверхность изложниц.(3 3.

Недостатком известного покрытия является то, что при использовании их для отливок с толщиной стенок

30-50 мм в структуре поверхностного слоя образуются участки со свободным цементитом.

Цель изобретения — повышение термической стойкости отливок путем получения структуры перлитного чугуна с шаровидным графитом в поверхностном слое отливки.

Указанная цель достигается тем, что модифицирующее покрытие для литейной формы, содержащее магний порошковый, соединение кремния и жидкое стекло, содержит в качестве соединения кремния ферросилиций и дополнительно сурьму при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Магний порошковый 12-20

Сурьма 0 05 -0,10

Ферросилиций 13-20

Жидкое стекло Остальное

В покрытии используются магний порошковый марки МПФ-2, жидкое стекло с модулем 2,31-2,60, ферросилиций марки ФС75 размером частичек

0,1-0,2 и сурьма марки СУ2 фракцией 0,001-0,01 мм.

Покрытие готовят известным способом в краскомешалках любого типа.

В краскомешалку заливают расчетное количество жидкого стекла, в который при перемешивании вводят магний порошковый и ферросилиций, после чего смесь тщательно перемешивают в течение 15-20 мин. После этого добавляют расчетное количество сурьмы и перемешивают смесь в течение

25-30 мин до получения однородного ее состава. Покрытие толщиной 1 „01,5 мм наносят любым известным способом на рабочую поверхность формЫ, предварительно покрытую .противопригарной краской и .подсушивают при

150"180 С в течение 20-30 мин. После просушки форму собирают и заливают чугун состава, Ъ: С 3,2-3,б; S1 1,8-..

2 2; Nn 0,5-0,8;; S 0,05-0,12; P 0,10,2. !

Составы покрытий представлены в табл. 1.

Состав 8 соответствует известному покрытию (33, состав 9 — покрытию (1j, состав 10 — покрытию (23.

1105270 таблица 1*

I 1...Состав, .мас.% ..

2 3 4 5 б 7 8

Ингреди-. енты

1 9 10

Карбид кремния

17

Бентонит

Карбид бора

17 б7

Магний порошковый 12 17 20 17 17 17 17

Сурьма

0,07 0,07 0,07 0 05 0,10 0,07 0,07

Ферросилиций 17 17 17 17 17 13 20

Осталь-Осталь-Осталь-Осталь-Осталь-Осталь-Остальное . ное . ное .. ное .. ное ное ное

Жидкое стекло

" значения даны в г;

" значения даны в мм

В табл. 2 приведены характеристики структуры слоя с.шаровидным графитом на поверхности отливки в зависимости от состава покрытия.

Порошкообразный магний

Натриевое жидкое стекло

Вода

Сурьма

Изопропиловый спирт +"

Металлический магний

Гидролизованный этилсиликат

12,5

35 5

1105270

Т а б л и и а

Показатели..составов

I I I I I I I I

Характерис- . тика слоя

1.. 2 . 3 4...5 ..б. 7 8 9 10

Толщина слоя мм

2 3 5

3 5 3 5 3 5 3 5

3,5

Пер- Перлит лит

Перлит

Структура металлической основы

Перлит

Перлит

Перлит

Перлит

Перлит, феррит

Перлит

Перлит, феррит, бориды

+ использование состава покрытия 9 не изменяет формы графита в поверхностном слое отливки, который остается пластинчатым.

Т а б л и ц а 3

Показатели термостойкости отливок, модифицированных составами

Параметры термической стойкости

2 3 4 5 б 7 8 9

1 10

Количество трещин по периметру образца

10 10 10 10 18 25 22

12 10 б

Средняя длина трещин, мм

0,6 0,4 0,3 0,4 0,4 . 0,4 0,4 О,б 1,9 0,8

Таким образом, использование пре -,-< лагаемого состава позволяет получить в поверхностном слое перлитную структуру с шаровидным графитом и повы- б5 сить стойкость чугуна, который может быть использован для изготовления линейной технологической оснастки, работающей в условиях термоциклирования.

Толщина перлитного слоя с шаровидным графитом при использовании состава покрытия в предлагаемых пределах зависит от содержания магния в смеси и содержания серы в чугуне и составляет 3-5 мм.

При добавке магниевого порошка ниже нижнего предела в структуре поверхностного слоя присутствует наряду с шаровидным графитом графит вермикулярной формы или пластинчатый графит в зависимости от содержания серы в чугуне. Добавка магниевого порошка выше верхнего предела приводит к появлению дефектов на поверхности, связанных с пироэффектом.

При добавлении сурьмы ниже нижнего предела в структуре поверхностного слоя отливки не происходит полной перлитизации. Добавки сурьмы выше верхнего предела действуют как десфероидеэаторы, ухудшая форму графита.

При использовании ферросилиция 5 ниже нижнего предела в поверхностном слое отливки появляетея структурно свободный цементит. Добавки ферросилиция выше верхнего предела нежелательны, так как увеличивают

ЗО его расход, В табл. 3 приведены результаты испытаний на термическую стойкость поверхностного слоя чугунной отливки в зависимости от состава покрытий. Испытания проводили на обраэ35 цах диаметром 30, толщиной 5 мм, нагреваемых в свинцовой. ванне при

710-730 С.и охлаждаемых в проточной воде до 120-140 С. Термическая стойкость оценивалась по количеству и .

4п средией глубине появившихся по периметру Образца трещин после 100 циклов испытаний.

1105270.Экспериментально установлено, что только .совокупное .использование .фер-. росилиция и сурьмы обеспечивает получение перлитной структуры чугуна с шаровидным графитом в поверхностном

5,Таблица 4

Состав,.мас.Ъ.

1 1 1 ((Ингредиенты

l0 .. .....ll......12... 13 .. 14

17

17 17 17

0 05

0,07

0,10

17

Остальное Остальное Остальное Остальное Остальное Остальное,Жидкое стекло

Cl видным графитом отливки.

В табл. 5 приведены характе-ристики структуры слоя с шарона поверхности

Таблица 5

Характеристика слоя......Состав.....,, 1 1 1 I i

10.......11......12.....13.... 14. 15 феррит, феррит, феррит, Перлит, Перлит, Перлит, перлит перлит перлит цемен- цемен-, цементит тит тит

Структура металлической основы

П р и м е ч а н и е, Толщина слоя во всех случаях составляла 3,5 мм.

В табл. 6 приведены результаты испытаний на термическую стойкость

Параметры термической стойкости

Показатели термической стойкости отливок, модифицированных составом ((12

13 14 15

Количество трещин по периметру образца

16

19

22

Средняя длина трещин, мм

0,06 0,06 1,5

0,6

1,3

1,2

Результаты испытаний (табл. 6) показывают, что раздельное содержание в покрытии ферросилиция и сурьмы не обеспечивает такого повышения термической стойкости, которое мож» но достигнуть при их совместном использовании в покрытии {см. табл. 3).

ВНИИПИ Заказ 5428/7 Тираж 775 Подписное

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

Магний порошковый

Сурьма

Ферросилиций слое отливки и повышения термостойкости покрытия.

В табл. 4 представлены составы предлагаемого модифицирующего покрытия с содержанием отдельно ферросилиция и сурьмы образцов с поверхностным слоем после

100 циклов нагрев — охлаждение.

Таблица 6

Реализация изобретения позволяет . сэкономить модифицирующие добавки, а также повысить производительность труда.

Ожидаемый экономический эффект на одну отливку кокиля массой 50 кг . путем уменьшения расхода магния составляет 0,09 руб.