Способ получения отливок из сплавов системы свинец-сурьма Советский патент 1991 года по МПК B22D27/20 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения отливок из заэвтектических сплавов системы РЪ - Sb, обладающих повышенными пластическими и прочностными свойствами.

Цель изобретения - повышение пластических свойств заэвтектических сплавов при сохранении их прочностных, характеристик.

Способ предусматривает заливку в литейную форму расплава при температуре, превышающей температуру ликвидус на 300 - 400°С, затем перемешивание и последующее охлаждение со скоростью 1 - 400 град/с.

Такой способ получения отливок из заэвтектических сплавов Pb - Sb позволяет повысить пластические характеристики при сохранении прочностных свойств за счет обеспечения в структуре сплавов наряду с первичными кристаллами / -фазы, имеющими высокие прочностные свойства, первичных кристаллов а-фазы, имеющих высокие пластические свойства.

Температуру заливки сплавов поддерживают на 300 - 400°С выше температуры ликвидуса. После заливки в литейную форму при охлаждении со скоростью 0,2 - 1 град/с до температуры 230 - 350°С происходит расслоение первоначально однородного жидкого раствора Pb - Sb на области доэв- тектического, эвтектического и заэвтектиче- ского составов из-за различия в атомном весе Pb и Sb.

В известных способах такое расслоение не допускается и с ним борются различными методами. Наибольшая температура нагрева Тл + 400°С - выше происходит интенсивное газонасыщение расплава, в частности, кислородом, что ухудшает комплекс механических свойств. При температуре нагрева, не превышающей на 300°С температуру ликвидуса, и при охлаждении со скоростью большей 0,2 - 1 град/с не

О

ел ю

о

успевает произойти расслоение жидкого расплава Pb - Sb. Снижение скорости охлаждения ниже 0,2 - 1 град/с приводит к неоправданному удорожанию способа.

При охлаждении до температуры ниже 220°С сплав переходит в твердое состояние - получается отливка с неоднородной структурой, так как атом свинца в два раза тяжелее атома сурьмы, у дна отливки будет структура « + эвтектика, промежуточный слой - эвтектика, затем слой ft + эвтектика. Поскольку точность поддержания температуры при использовании стандартного оборудования ±10°С, то гарантированное осуществление способа - получение однородной структуры а + /3 + эвтектика, дающей повышение пластичности из-за введения первичных кристаллов пластичной а -фазы при сохранении прочностных свойств, обусловленных наличием первичных кристаллов ft -фазы, - возможно при температуре перемешивания ТСМ 230°С. При Тем выше 350°С способ не дает увеличения пластичности из-за растворения первичных кристаллов а-фазы.

Скорость охлаждения после перемешивания 1 -400 град/с. При скоростях охлаждения менее 1 град/с происходит растворение неравновесных первичных кристаллов а -фазы - отсутствует эффект повышения пластичности. При охлаждении со скоростью более 400 град/с возможно получение аморфной структуры или ликвационной неоднородности, обусловливающей снижение пластичности,

Таким образом, сравнение всех признаков, характеризующих предлагаемый способ получения отливок из заэвтектических сплавов системы Pb - Sb, с известными удовлетворяет критерию Существенные отличия.

Способ получения отливок осуществляется следующим образом.

В тигель помещают механическую смесь свинца и сурьмы при содержании сурьмы более 13% и нагревают до температуры, превышающей температуру ликвидуса на 300 - 400°С. Жидкий расплав заливают в литейную форму и охлаждают до 230 - 350°С. Затем осуществляют перемешивание, например, механически и последующее охлаждение со скоростями 1 - 400 град/с.

Конкретную реализацию способа осу- ществляли на примере получения отливок

из сплава Pb - 40% Sb. Брали чистый свинец

(99,999%) и сурьму (99,999%). Иэмельченную механическую смесь Pb - 40% Sb (температура ликвидуса Тл 400°С) нагревали до 650 - 850°С. Жидкий расплав заливали в медную изложницу цилиндрической формы ф 20 мм, охлаждали до 230 - 360°С.

Затем осуществляли механическое перемешивание и дальнейшее охлаждение с различными скоростями: с печью 0,2 град/с, на спокойном воздухе 2-5 град/с, в воде 400 град/с. Готовили шлифы вдоль образующей цилиндра и поперек.

Металлографический анализ показал наличие однородной структуры, состоящей из эвтектики ( а +/), первичных кристаллов а и / -фазы при реализации данного способа в соответствии с указанными режимами. Механические характеристики измеряли на плоских образцах с размером рабочей части 25x6x2 мм, изготовленных из пластин, нарезанных параллельно оси отливки. Результаты механических испытаний показали, что способ позволяет получить отливки из эвтектических сплавов с повышенной пластичностью при сохранении прочностных свойств.

Таким образом, предлагаемый способ дает возможность повысить пластические характеристики заэвтектических сплавов системы Pb - Sb при сохранении их прочностных свойств. Это улучшает эксплуатационные свойства отливок и их окончательную обрабатываемость.

Формула изобретения Способ получения отливок из сплавов системы свинец - сурьма, включающий приготовление расплава из составляющих с перегревом над температурой ликвидус, их смешивание, заливку в литейную форму и последующую кристаллизацию при охлаждении, отличающийся тем, что, с целью

повышения пластических свойств заэвтектических сплавов при сохранении прочностных характеристик, заливку в литейную форму расплава ведут при температуре, превышающей температуру ликвидус на

300 - 400°С, охлаждение до 230 - 350°С ведут со скоростью 0,2 - 1 град/с, затем перемешивают, а дальнейшее охлаждение проводят со скоростью 1 - 400 град/с.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения отливок из зазвтектических сплавов системы Pb - Sb, обладающих повышенными пластическими и прочностными свойствами. Цель изобретения - повышение пластических свойств заэвтектических сплавов при сохранении прочностных характеристик. Способ предусматривает приготовление расплава из составляющих с перегревом над температурой ликвидус, их смешивание, заливку в литейную форму расплава при температуре, превышающей температуру ликвидус на 300 - 400°С, причем охлаждение до 230 - 350°С ведут со скоростью 0,2 - 1 град/с, после чего перемешивают, а дальнейшее охлаждение проводят со скоростью 1 - 400 град/с