Способ получения отливок из сплавов системы свинец-сурьма Советский патент 1991 года по МПК B22D27/00 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения отливки из доэвтектических сплавов системы Pb - Sb, обладающих повышенными прочностными и пластическими свойствами.

Цель изобретения - повышение прочностных свойств доэвтектических сплавов при сохранении их пластических свойств.

Способ предусматривает при смешивании составляющих использование доэвтек- тического и заэвтектического сплавов в жидкотвердом состоянии при температуре 230 - 350°С и отношении обьемов доэвтек- тического и заэвтектического сплавов 2-8 с последующим охлаждением со скоростью 1 - 400 град/с. Такой способ получения отливок позволяет повысить прочностные свойства сплавов при сохранении их пластических характеристик за счет обеспечения в структуре сплавов наряду с

первичными кристаллами а-фазы, имеющими высокие пластические характеристики, первичные кристаллы /3-фазы, имеющие высокие прочностные свойства.

Температура смешивания доэвтектиче- ского и заэвтектического сплавов заключена в интервале 230 - 350°С. При температуре ниже 230°С сплавы переходят из жидкотвердого состояния в твердое. Поскольку точность поддержания температуры при использовании стандартного оборудования ±10°С, гарантированное осуществление способа возможно при Тем S230°C. При температуре выше 350 ± 10°С способ не реализуется, так как доэвтектический сплав переходит в жидкое состояние.

Отношение смешиваемых объемов до- эвтектического и заэвтектического сплавов 2-8. При отношении смешиваемых обьеО

ел о

00

мов, равном нулю, объемная доля первичных кристаллов а-фазы, обеспечивающих пластические свойства, равна нулю (не получим доэвтектического сплава); снижения пластичности происходить не будет, когда обьемная доля первичных кристаллов «-фазы будет не меньше 0,5, т.е. с учетом объемной доли эвтектики, выпадающей из жидкого расплава свинца и сурьмы при отношении объемов доэвтектического и заэв- тектического сплавов, большем 8, объемная доля первичных кристаллов ft -фазы мала (не будет заметного упрочнения).

Скорость охлаждения отливок 1 -400°/с. При скорости охлаждения менее 1 град/с происходит растворение избыточных первичных кристаллов /3 -фазы - отсутствует упрочняющий эффект. При охлаждении со скоростью более 400 град/с возможно получение аморфной структуры или состава крайней неоднородности, что обусловливает снижение пластичности.

Кроме того, сама суть способа - получение квазиравновесной структуры, состоящей из равновесных фазовых составляющих при их неравновесном сочетании, противоречащем равновесной диаграмме состояния, - отличается от известных методов получения отливок,

Таким образом, сравнение всех признаков, характеризующих предлагаемый способ получения отливок дозвтектических сплавов системы Pb - Sh, с известными удовлетворяет критерию существенные отличия.

Способ получения отливок осуществляют следующим образом.

В один тигель помещают сплав свинца и сурьмы доэвтектического состава (Sb 13%), а в другой - сплав свинца и сурьмы заэвтектическогосостава (Sb 13%) и нагревают до перевода в жидкотвердое состояние до 230 - 350°С. Затем осуществляют смешивание содержимых тигелей, переливая жидкотвердый расплав заэвте к- тического сплава в тигель, содержащий жидкотвердый расплав доэвтектического состава свинца и сурьмы, и интенсивно перемешивая. Затем осуществляют разливку в литейную форму и охлаждение со скоростью 1 - 400 град/с.

Смешивание жидкотвердых расплавов доэвтектического и заэвтектического составов при последующей кристаллизации приводит к появлению в структуре первичных кристаллов / - фаз наряду с кристалли- цией а-фазы, что обеспечивает повышение

прочностных свойств при сохранении пластичности.

Конкретную реализацию способа осуществляли на примере получения отливок

из сплавов Pb - 8%Sb. Брали чистый свинец (99,999%) и сурьму. Измельченную механическую смесь Pb - 5%Sb (температура ликвидуса 355°С) помещали в один тигель, в другой тигель помещали смесь Pb-20%Sb

(температура ликвидуса 360°С). Тигли нагревали до 580°С. Затем температуру снижали до 230 - 360°С и смешивали содержимое обоих тиглей в отношении объемов доэвтектического и заэвтектического сплаBOB 0- 10.

Полученную отливку - цилиндр диаметром 20 мм, высотой 70 мм - охлаждали с различной скоростью с печью 0,2 град/с на спокойном воздухе 2-5 град/с, в воде 400

град/с. Затем готовили шлифы вдоль и поперек образующей цилиндра.

Металлографический анализ показал наличие однородной структуры, состоящей из эвтектики ( а+ р ) первичных кристаллов а и/3 -фаз при реализации предлагаемого способа в соответствии с его режимами. Механические характеристики измеряли на плоских образцах с размером рабочей части 25x6x2 мм, изготовляемых из пластин,

нарезанных параллельно оси отливки. Результаты измерения механических свойств показали, что реализация данного способа позволяет получить повышенные прочностные свойства при сохранении пластических.

Таким образом, способ дает возможность повысить прочностные характеристики доэвтектических сплавов системы Pb - Sb.

Формула изобретения

Способ получения отливок из сплавов системы свинец - сурьма, включающий приготовление расплава из составляющих, заливку его в литейную форму и последующую

кристаллизацию при охлаждении, отличающийся тем, что, с целью повышения прочностных свойств доэвтектических сплавов при сохранении пластических характеристик, в качестве составляющих

используют сплавы доэвтектического и заэвтектического составов в жидкотвердом состоянии, смешивание их ведут после охлаждения до 230 - 350°С при отношении объемов сплава доэвтектического и заэвтектического составов 2 - 8, а охлаждение в литейной форме осуществляют со скоростью 1 - 400 град/с.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения отливок из доэвтектических сплавов системы Pb - Sb, обладающих повышенными прочностными и пластическими свойствами. Цель изобретения - повышение прочностных свойств доэвтектических сплавов при сохранении пластических характеристик. Способ достигается путем приготовления расплавов из составляющих доэвтектиче- ского и заэвтектического составов, их смешивания, заливки в литейную форму и последующей кристаллизации при охлаждении, при этом составляющие используют в жидкотвердом состоянии, их смешивание ведут после охлаждения до 230 - 350°С при отношении обьемов сплава доэвтектическо- го и заэвтектического составов , равном 2 - 8, а охлаждение в литейной форме осуществляют со скоростью 1 - 400 град/с. -5 &