Способ изготовления легирующих вставок для локального легирования отливок

 

Союз Советскни

Соцналнстнческнх

Реслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>944781 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 161179 (21) 2839836/22-02

И1) М.К . с присоединением заявки №

В 22 D 27/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2307.82.Бюллетень ¹ 27

Дата опубликования описания 210782 (53) УДК 621 .746. . 58 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A À. Андрушевич, М.Н. Чурик и A. Н. ИМнкевич (71) 3 аявители (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГИРУКЩИХ ВСТАВОК

ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ОТЛИВОК

15

25

Изобретение относится к литейному производству и, в частности, может быть использовано при локальном легировании отливок в литейных формах.

Известен способ локального легирования отливок, заключающийся в заливке жидкого металла в литейную форму с предварительно установленными в нее сотообразными вставками jl)

Наиболее близким техническим решением к изобретению являетсд способ местного легирования отливок, при котором перед заливкой жидкого металла в форму с рабочей полости уста навливают вставки, предварительно изготовленные из смеси легирующих порошков, флюса и свяэукщего мате-. риала (2).

Недостатками этих способов является необходимость применения связующих веществ, ухудшающих качество упрочняемого слоя отливки. При этом затрудняется проникновение расплавленного металла к легирующим элементам, находящимся во вставке, а остатки связующих образуют в упрач- ияемой зоне шлаковые раковины.

Цель изобретения - повышение прочности легщзующих вставок и качества легированного слоя отливки.

Поставленная цель дост игается тем, что согласно способу изготовления легирующих вставок для локального легирования отливок, включающему их формирование из смеси легирующих порошков, флюсов и связующего, согласно изобретению легирующие вставки замораживают при -5

-40 С в течение 0,5-2 ч, причем в качестве связующего используют воду в количестве 2-7 вес.%.

Выбор температурного и временного интервалов обусловлен необходимостью сохранения прочности вставки в начальные моменты заливки жидкого металла. При температуре вставки выше -5 C из-за низкой прочности она размывается при заливке металлом.

О

Охлаждение ниже -40 С требует специальных холодильных установок и замедляет процесс легирования жидкого металла, приводя к его значительному арестному переохлаждению.

Выдержка в течение 0,5-2,0 ч обеспечивает, необходимую прочность вставки и сохранение ею требуемой конфигурации при заливке.

При содержании в смеси для формования вставок всды менее 2 вес.В смесь не замерзает, и вставка не

944781.

65 получается. Увеличение влаги в смеси более 7 вес.% нежелательно иэ. эа возможных образований в литейной форме паровых прослоек и переохлаждения заливаемого металла.

В качестве легирукицих добавок в . 5 предлагаемом способе локального легирования могут .быть использованы порошки феррохрома, ферромарганца, феррованадня, ферромолибдена, ферробора и т.д. о

Пример. Способом локального легирования упрочняют отливку с габаритами 180xl00x50 мм из серого чугуна С4-18-36. Сплав заливают при

1400 10 С. Сотообраэные вставки раэ- 15 мерами 70х50х12 мм, имекщие .отверс- тия 10,0 ьм и перемычки 4,0 мм, приготовляют из феррохрома марки

ФХ650 зернистостью 0,20-0,32 мм.

Смесь д"я формования вставок ÎT Î- 20 вят 2 типов: для контроля по извест- ному способу состава, вес .Ъ: бура 2; жидкое стекло 5; остальное-порошок феррохрома и по предлагаемому способу беэ связующено состаВа.к вес.З: бу-, 25 ра 2, вода 5; остальное - "порошок феррохрома.

Смесь по известному способу перемешивают в лабораторном смесителе в. течение 10 мин, формуют сотообразные вставки по алюминиевому стержневому. ящику и высушивают при 200 G .â. течение 1,5 ч.

По предлагаемому способу .порошок феррохрома перемешивают с бурой, используемой в качестве флюса для 3 улучшения смачивания чугуна феррохромом, в лабораторном смесителе в течение 10 мин, затем увлажняют смесь водой до 5 вес.Ъ и перемеши-. вают в течение 5 мин. Иэ полученной 40 смеси формуют по алюминиевому.стерж - .. невому ящику сотообраэные вставки .

Замораживание вставок проводят при..

-18 С в течение 1 ч.

Приготовленные вставки из смесей 45 двух типов крепят к верхней. поверх-, ности литейной формы стальными проволочными скрепками. Чугун заливают при 1400+10 С.

Исследования микроструктуры темп50 летов, вырезанных из локально легированных контрольных и опытных .отливок, показали, что в обоих случаях толщина легированного слоя составляет 12»14 ми; частично растворившиеся зерна феррохрома в слое окружены сложнолегированньми карбидами..

В изломе легированного слоя контрольных отливок встречаются шлаковые 60 раковины округлой форьи диаметром до 2 мм, в изломе отливок,.полученных с применением предложенного способа., при визуальном осмотре раковин не обнаружено.

Твердость определяют на глубине

2 мм от поверхности слоя; для контрольных отливок она равна 49-54 HRC, для отливок, полученных по предло-. женному способу — 53-56 HRC.

Износостойкость определяют на лабораторной установке при трении твердосплавного диска твердостью

74-75 HRC по исследуемой поверхности при комнатной температуре . Износостойкость слоя отливок,. полученных по предложенному способу, на 1015% выше, чем у контрольных.

Результаты испытаний локально легированных отливок из чугуна

СЧ 18-36 представлены в таблице.

Таким образом, как видно иэ приведенных. данных испытаний, при нарушении граничных.значений параметров режимов охлаждения вставок качество локального, легированного слоя отливки ухудшается вследствии образования газовых раковин, неравномерности получаемого слоя, либо. полного

его отсутствия из-за несоблюдения теплового состояния системы . отливка - литейная форма . При этом значительно в 1,5- 3,0 раза увеличивается износ поверхностного .слоя отливок, твердость снижается.

Выбор температурного и временного ,.интервалов охлаждения определяется .необходимостью сохранения прочности вставки в первоначальные моменты эаливки. Даже незначительное превыаение,температуры охлаждения до -4 С приводит к быстрому размытию встав-. ки., и локально легированный слой практически не образуется. . Охлаждение вставок ниже †.40 С помимо того, что требует специальных холодильных,агрегатов, способствует переохлаждейию жидкого металла, замедляет процесс локального легирования. Выдержка вставок при пониженных температурах более 2 ч не приводит к существенному улучшению или ухудшению качества слоя .

Таким образом, при легировании серого чугуна.легирующими вставками, полученными без связующего замораживанием, формируются слои без шлаковых раковин с более высокой твердостык и износостойкостью, чем при легировании вставками, полученными высушиванием легирующих материалов со связующим.

Использование предлагаемого сПособа локального легирования отливок обеспечивает по сравнению с известными способами повышение качестваупрочняемого легированного слоя, исключение применения связующих материалов, что позволяет повысить механические и эксплуатационные характеристики литых деталей.

944781

Глубина легирован. слоя мм

Режимы предварит. охлаждения

: вставок

Дефек тность

Состав материалаа вставки, вес. В. Примеч ание

Износ мг

Тве рдос т ь

HRC

Охлаждение . при

-4 С в течение о

20 мин

О, 7 Отсутст- Вставка вне легн- разрушнрованного лась слоя

40-. 43

Феррохром

93, бура 2,. вода 5

Охлаждение при .-;4 .С в течение

150 мин

Нерав номерность ле гирующего слоя 46-52

0,4

Частичное

Разру шение вставки

5-1 0

Н аличне газовых

0,3 пор

Охлаждение при

- 4.2 С в течение

20 мин

Переохлаждение мет алла

5 0-53

6-8

Тот же

Охлаждение прн

- 42 С в течение

180 мнн

Наличие газовых

0,3 пор

Переохл аждение залив аемого металла

49-52

4-5

Составитель T. Королева

Редактор В. Данко Техред М; Рейвес КОРРектор Г. Решетник

Заказ 5214/14 Тираж 852 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного, комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Формула изобретения

1 ° Способ изготовления легирукщнх вставок для локального легирования отливок, включающий их формирование

1 из смеси легирующих порсажов, флюсов . и связующего, о т л.и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения прочности легирующих вставок и качество легированного слоя отливки, легирующие вставки эамораживают при температуре -5 - -,40 С в течение О, 5-2 ч.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве связующего используют воду в количестве 2-7 вес.%.

Источники информации, принятые .во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 366921, кл. В 22 D 27/20,. 1971.

2. Авторское свйдетельство СССР

В 589073, кл. В 22 0 27/20 i 1976 °