СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ ЧУГУНОВ Российский патент 1994 года по МПК C21C1/00 

Изобретение относится к металлургии и, в частности , может быть использовано при изготовлении отливок из высокохромистых чугунов.

Известен способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов, включающий расплавление шихты, перегрев металла до 1400-1600^oC, заливку расплава в песчано-глинистые формы и охлаждение отливок [1].

Недостатком данного способа изготовления отливок является грубая макро- и микроструктура отливок, что приводит к низкой износостойкости их материала.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов, включающий расплавление шихты, перегрев металла до температуры 1600±10^oС, модифицированные лигатурой ФЦМ-6 или ЖКМК-6 в количестве 0,2% от массы шихты, охлаждение металла до 1400-1450^oC и заливку расплава в формы [2].

Недостатком данного способа изготовления отливок является невысокая износостойкость отливок в результате грубой макроструктуры и не благоприятной топографии и морфологии карбидов в микроструктуре отливок.

Целью изобретения является повышение износостойкости отливок из высокохромистых чугунов. Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления отливок из высокохромистых чугунов, включающем расплавление шихты, перегрев металла, модифицирование при 1450-1600^oC и разливку расплава при 1400-1450^oC предусматривается перегрев расплава до 1600-1700^oC, выдержку 1-15 мин, охлаждение до температуры ввода модификатора и использование в качестве модификатора смеси порошка окиси хрома с порошками силикокальция и фторида кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: Окись хрома 10-35 Фторид кальция 5-30 Силикокальций Остальное при этом порошок окиси хрома используют в количестве 0,03-0,30% от массы шихты.

Предложенный способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов обладает существенными отличиями, так как характеризуется новой совокупностью признаков, необнаруженных в процессе поиска по источникам патентной и научно-технической литературы.

Известны способы получения отливок с мелкокристаллической структурой [1] за счет изменения условий кристаллизации отливок. Однако при этом не достигается улучшения карбидной структуры отливок. Применение лигатур типа ФЦМ-6 и ЖКМК-6 не обеспечивает эффективное управление макро- и микроструктурой отливок соответственно их износостойкостью.

Применение предложенного способа изготовления отливок обеспечивает эффективное управление кристаллизацией матрицы сплава и избыточных карбидных фаз. Перегрев расплава до 1600-1400^oC и выдержке в течение 1-15 мин обеспечивает растворение крупных карбидных включений и гомогенизацию расплава. Ввод окиси хрома совместно с силикокальцием и фторидом кальция позволяет получить в микрообластях расплава свежевосстановленный хром, который провоцирует образование центров кристаллизации карбидов хрома. Использование порошкообразных реагентов и выбранные режимы обработки расплава обеспечивают измельчение и равномерное распределение карбидных включений при улучшении их формы. Причем ввод окиси хрома в количестве 0,05-0,3% от массы шихты и в дисперсной форме обеспечивает перераспределение элементов в структуре отливок. За счет перераспределения углерода между матрицей сплава и карбидами, и образования карбидов, обедненных углеродом, происходит увеличение доли карбидов в структуре отливок, что позволяет улучшить механические и служебные свойства отливок.

Способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов иллюструется примером. Способ опробовали при изготовлении отливок из сплава следующего химического состава: C 2,8; Si 0,7; Cr 18; Mn 0,7; Тi 0,1%; V 0,5; в %.

Высокохромистый чугун плавили в индукционной печи с основной футеровкой с наведением защитного шлака. После перегрева металл раскисляли ферромарганцем, алюминием, силикокальцием в количестве 0,1-0,15% каждой добавки от массы шихты. Причем введение добавок чередовали интервалами расплава 20-30 с.

После модифицирования металл разливали в формы. Из полученных отливок вырезали образцы для исследований макро- и микроструктуры отливок и определения их износостойкости. Образцы нормализовали при 1050^oC в течение 2 ч.

Износостойкость отливок оценивали по потере массы при абразивном износе методом неподвижного кольца. В качестве абразива использовали кварцевый песок марки КО-0315. В качестве эталона применяли образцы из отожженной стали 40. Твердость образцов определяли на твердомере марки ТК-2. Макро- и микроструктуру отливок оценивали на микроскопах МИМ-7, МИМ-8М. Результаты испытаний образцов и отливок приведены в таблице.

Испытания показали, что предлагаемый способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов позволяет увеличивать твердость отливок по HRC до 65-68 единиц, улучшить микроструктуру отливок, что обеспечивает повышение относительной износостойкости в 1,5-2 раза.

Экономическую эффективность от применения предложенного способа изготовления отливок из высокохромистых чугунов оценивали из условия увеличения ресурса работы дробеметных лопаток 1,5-2 раза, что равноценно увеличению выхода годного литья в 1,5-2 раза.

Использование: изготовление отливок из высокохромистого чугуна. Сущность: способ включает расплавление шихты, перегрев расплава до 1600-1700°С, выдержку 1-15 мин, охлаждение расплава до 1450-1600°С, ввод модификатора, в качестве которого используют смесь порошка окиси хрома с порошками силикокальция и фторида кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: окись хрома 10-35; фторид кальция 5-30; силикокальций остальное, разливку расплава осуществляют при 1400-1450°С, порошок окиси хрома используют в количестве 0,03-0,30% от массы шихты. 1 табл.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ ЧУГУНОВ, включающий расплавление шихты, перегрев расплава, ввод модификатора при 1450 - 1600^oС и разливку расплава при 1400 - 1450^oС, отличающийся тем, что расплав перегревают до 1600 - 1700^oС, выдерживают 1 - 15 мин, охлаждают до температуры ввода модификатора, а в качестве модификатора используют смесь порошка окиси хрома с порошками силикокальция и фторида кальция при следующем соотношени компонентов, мас.%:
Окись хрома 10 - 35
Фторид кальция 5 - 30
Силикокальций Остальное
при этом порошок окиси хрома используют в качестве 0,03 - 0,30% от массы шихты.