Состав для поверхностного легирования отливок Советский патент 1992 года по МПК B22D27/20 B22C3/00 

(Л

С

Использование: состав предназначен для легирования поверхности отливок, работающих в агрессивных средах. Состав содержит, мае. %: сурьма 5-35; ферросилиций (ФС 75) 2-8; шамот 3-20; криолит 1,5-2,5; гидролизованный этилсиликат остальное. Новым является введение в состав сурьмы, ферросилиция и шамота. Положительный эффект от введения указанных компонентов проявляется в многократном повышении коррозионной стойкости отливок из чугуна.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам для легирования поверхности отливок из чугуна.

Известен состав для поверхностного легирования, состоящий из следующих компонентов, мае. %: карбид бора 22 - 24; фторид алюминия 4-6; никель карбонильный 8 - 10; фенолоформальдегиднофурановая смола 4 - 8; гидролизованный этилсиликат - остальное.

Данный состав предназначен для увеличения глубины легированного слоя, коррозионной и износостойкости, снижения температуры сушки состава. Основной компонент состава - карбид бора повышает износостойкость. Никель также повышает износостойкость, образуя бориды и лишь отчасти способствует повышению коррозионной стойкости. Стойкость отливок, легированных данным составом, в растворах кислот и солей недостаточна.

Известен также состав для поверхностного легирования отливок и проката, содержащий, мае.%: хром 60-77; бор0,002 -0,03; кальций 0,003 - 0,04; никель 20 - 35; ниобий 0,05 - 2,0; железо - остальное.

Данная смесь по составу и соотношению основных компонентов напоминает состав легирующих добавок нержавеющей стали. Все элементы входят в состав смеси в чистом виде, что дорого и нетехнологично. Состав применяется только для легирования углеродистой стали. Стойкость отливок, легированных данным составом в щелочах, особенно при электролизе, недостаточна.

Наиболее близким к предлагаемому составу по технической сущности является состав для легирования поверхности отливок в литейной форме, содержащий, мас.%: карбид бора12 - 20; ферросиликованадий 13 - 20; теллур 0,08 - 0,15; барий 0,2 - 0,6; криолит 1,5 - 2,5; гидролизованный этилсиликат - остальное.

Данный состав обеспечивает высокое качество поверхности отливок, механические свойства и износостойкость. В то же

VI СА)

Ј ГО CJ

время он не обеспечивает достаточную коррозионную стойкость отливок из чугуна в растворах щелочей, солей и кислот.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости отливок из чу- гуна в агрессивных средах.

Поставленная цель достигается тем, что известный состав для поверхностного легирования отливок, содержащий криолит и гидролизованный этилсиликат, дополни- тельно содержит сурьму, ферросилиций ФС 75 и шамот при следующем соотношении компонентов, мас.%: сурьма 5 - 35; ферросилиций Ф С 75 2 - 8; шамот 3 - 20; криолит 1,5 - 2,5; гидролизованный этилсиликат - остальное.

Пределы содержания компонентов установлены, исходя из благоприятного сочетания коррозионной стойкости отливок, свойств и технологичности самого легирую- щего состава. Содержание основного компонента - сурьмы, которая обеспечивает повышение коррозионной стойкости, взято в пределах 5 - 35%. При содержании сурьмы менее 5% не обеспечивается заметного увеличения коррозионной стойкости отливки. При содержании сурьмы в покрытии более 35% концентрация в чугуне увеличивается, однако увеличение коррозионной стойкости при этом не наблюдается, кроме того, снижаются механические свойства металла.

Ферросилиций ФС 75 вводится для компенсации аитиграфитизирующего действия сурьмы в поверхностном слое чугун- ной отливки. На поверхности отливки формируется структура без отбела с пластинчатым графитом. Пределы содержания ФС 75 определяются оптимальной структурой поверхностного споя отливки. Менее 2% ферросилиция не обеспечивают устранения отдела. При содержании более 8% дальнейшего повышения степени графити- зации не наблюдается.

Криолит в количестве 1,5-2,5% выпол- чяет роль флюса и способствует получению отливок с чистой равномерно легированной поверхностью. Фтор, образующийся при разложении криолита, затрудняет доставку кислорода к поверхности легированного слоя, выполняя роль защитной среды. При содержании менее 1,5% криолит не обеспечивает необходимое количество поверхности отливок. Содержание более 2,5% криолита не дает дальнейшего повышения качества поверхности.

Шамот является огнеупорным наполнителем легирующего состава и добавляется на верхнем уровне (20%) при малом содержании сурьмы (5%) чтобы обеспечить достаточную вязкость и кроющую способность состава. Шамот на нижнем уровне (3%) вводится при максимальном содержании сурьмы и других ингредиентов для того, чтобы состав содержал не более 50% твердых ингредиентов. В противном случае состав получается густой, вязкий и возникают затруднения при нанесении его на поверхность формы, Гидролизованный этилсиликат является связующим и растворителем данного состава.

Пример. Сухие компоненты в порошкообразном состоянии с размерами частиц сурьмы не более 0,16 мм и не более 0,1 мм для остальных составляющих смешивают до получения однородной массы, затем добавляют гидролизованный этилсиликат плотностью 1,05 - 1,07 г/см и получают суспензию плотностью 1,38 - 2,03 г/см3. Ее наносят на поверхность формы или стержня слоем толщиной 0,5 -1,5 мм. Для получения более толстого слоя покрытие наносят дважды. Окрашивание можно производить как кистью, так и краскопультом. После окраски форму или стержень просушивают при температуре 220 - 280°С в течение 0,5 - 1 ч. Собранные формы заливают чугуном состава 3,5 С; 2,2; 0,5 Мп.

Варианты составов приведены в табл.1, а свойства отливок в табл.2.

Свойства определяли следующими методами.

Глубину легированного слоя определяли металлографическим методом на отливке с толщиной стенки 40 мм при температуре заливки чугуна 1350°. Твердость по Брине- лю (НВ) по ГОСТ 27208-87. Скорость коррозии определяли весовым методом в 5%-ном растворе H2S04 при комнатной температуре. Испытания в средах 4% NaOH и в среде 4% Na ОН + 1 % NIS04 проводили при электролизе с плотностью тока 20 А/дм2 при температуре 60°С. Опытные образцы являлись анодами.

Как видно из табл,2, коррозионная стойкость чугуна, поверхностно легированного сурьмой на среднем уровне в семь и более раз, превышает стойкость чугуна, легированного составом по прототипу.

Реализация предложенного технического решения позволяет повысить коррозионную стойкость отливок, сократить расход легирующих элементов, упростить технологию выплавки чугуна. Более высокая стойкость полученных отливок позволяет в семь и более раз увеличить срок службы отливок в агрессивных средах и снизить затраты -на изготовление отливок.

Формула изобретения Состав для поверхностного легирования отливок, содержащий криолит, гидроли- зованный этилсиликат и ферросплав, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости отливок, он содержит дополнительно сурьму и шамот, в качестве ферросплава взят ферросилиций

0

ФС 75 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сурьма5-35

Ферросилиций ФС 752-8

Криолит1,5-2,5

Шамот3-20 Гидрол изова н н ы и

этилсиликатОстальное

Таблица 1

Таблица 2