СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК Российский патент 2007 года по МПК B22D27/20 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении отливок с повышенными механическими свойствами металла.

Известен способ изготовления отливок, включающий приготовление расплава металла, модифицирование его удьтрадисперсными порошками (наночастицами дисперсностью менее 0,1 мкм) тугоплавких соединений в количестве 0,004-0,05 по массе (Сабуров В.П., Корнилов А.А. Модифицирование сплавов ультрадисперсными порошками (УДП) тугоплавких соединений. Материалы семинара-совещания исполнителей программы "Сибирь" СО РАН, Новосибирск, 1988, стр.14).

В качестве модификаторов используют УДП карбидов, оксидов, боридов, нитридов.

Известный способ изготовления отливок из сплавов модифицированных карбидами предусматривает использование карбидов IVa-VIa групп периодической системы, а также кремния и бора: TiC, ZrC, HfC, NbC, TaC, Cr₃С₂, Mo₂C, WlC, В₄С, α - SiC, β - SiC. (Плазмохимическйй синтез ультрадисперсных порошков и их применение для модифицирования металлов и сплавов. Новосибирск. "Наука" Сибирская издательская фирма РАН, 1995, стр.28-29.)

К недостаткам способа следует отнести дороговизну модифицирования из-за дороговизны порошков. Полученные отливки из железоуглеродистых сплавов имеют в структуре вторичный цементит пластинчатой формы и в виде сетки по границам зерен в доэвтектических сплавах и первичный цементит - в виде крупных блоков в заэвтектических сплавах, что снижает пластичность металла отливок.

Задачей изобретения является удешевление процесса модифицирования сплавов наночастицами и улучшение структуры металла изделий.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления отливок, включающем модифицирование сплава наночастицами перед запивкой его в литейную форму, в качестве наночастиц используют цементит (карбид железа), а модифицирование производят при температуре расплава ниже точки плавления цементита.

Железо дешевле W, V, Nb, Ti, Hf, и соответственно дешевле будут наночастицы их карбидов. Это позволяет снизить затраты на модифицирование сплавов и изменить условия образования (кристаллизации) вторичного цементита в железоуглеродистых сплавах из твердой фазы при распаде аустенита и ледебурита в доэвтектическихх сплавах и первичного цементита из жидкой фазы в заэвтектических сплавах, т.к. имеющиеся зародыши цементита в виде наночастиц способствуют образованию цементита компактной (сфероидальной) формы вместо пластинчатой, позволяет предотвратить выделение цементита в виде сетки по границам зерен в заэвтектоидных сталях при вторичной кристаллизации в твердом состоянии и цементита из жидкой фазы в заэвтектических сплавах, т.к. имеющиеся зародыши цементита в виде наночастиц способствуют образованию цементита компактной (сфероидальной) формы вместо пластинчатой, позволяет предотвратить выделение цементита в виде сетки по границам зерен в заэвтектоидных сталях при вторичной кристаллизации в твердом состоянии и улучшить форму образований выделяющегося первичного цементита в заэвтектических железоуглеродистых сплавах.

Кроме того, наличие наночастиц в медных и цинковых сплавах позволяет повысить их механические свойства и износостойкость при использовании в подшипниках скольжения.

Пример

Отливку из заэвтектоидной стали с содержанием углерода 1,5% получают следующим образом.

Выплавленную сталь заливают при температуре 1480°С в облицованную кварцевым песком камеру выжимания установки литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), где производят модифицирование расплава наночастицами цементита (температура плавления цементита (1550°С<).

При температуре модифицированного расплава 1400°С его выжимают в рабочую полость литейной формы со скоростью потока расплава в литниковом ходе 2 м/с, с одновременной подачей газового противодавления в форму величиной 5 атм, производят выдержку для затвердевания и охлаждения отливки. Находящиеся в расплаве наночастицы первичного цементита являются центрами кристаллизации и препятствуют образованию пластинчатого цементита при распаде аустенита и выделению его по границам зерен, а способствуют выделению его на готовых наночастицах цементита в виде образований сфероидальной формы и повышению механических свойств металла отливок.

Использование изобретения позволяет снизить себестоимость изделий из модифицированных наночастицами металлов и улучшить их качество.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении отливок с повышенными механическими свойствами отливок. Перед заливкой расплава в литейную форму, при температуре ниже точки плавления цементита, расплав модифицируют наночастицами цементита. Достигается улучшение структуры отливок.

Способ изготовления отливок из железоуглеродистых сплавов, включающий модифицирование расплава, заливку его в литейную форму, отличающийся тем, что модифицирование расплава осуществляют наночастицами цементита при температуре расплава ниже точки плавления цементита.