Способ получения графитизированных чугунов,сталей и сплавов Советский патент 1978 года по МПК C22C38/00 C21C7/00 

фитизации, получение однородной струк туры отливок по углероду, ПостЖвленная цель достигается тем, 4TQ в известном способе получения графитизированных сталей, заключаю{демся в расплавлении углеродсодержащей шихты, на расплав наклалйвают ориентированное магнитное поле, величину напряженности которого поддерживают в пре51елах 30-15000 Э и кристаллизацию расплава ведут в магнитном поле. Углеродсодержащие расплавы систем на основе элементов/ образукщих неудтрйчивые карбиды (Ре,М4,Со,Сц pd , Cos , Аи , и дро) имеют небднорбдное строение и в них существуют кристаллы-графита размером 20150 К. Кристаллы графита обладают слоистой структурой и поэтому анизотропией физических свойств. Магнитна восприимчивость кристаллов графита вдоль слоев в 44 раза больше ( алгебраически ) восприимчивости в направ лении перпендикулярно слоям.В резуль тате магнит-ной анизотропии, при наложении махнитного поля на. расплав, со держащий кристаллы графита, кристаллы ориентируются плоскостью слоев вдоль магнитных силовых линий. При этом происходит образование крупных устойчивых графитовых кристаллов, размер которых в отдельных случаях достигает 50-100 мкм. Разрушения гра фита при кристаллизации расплава не происходит, поскольку кристаллы имею достаточно крупные размеры, и, кроме этого, энергия связи между атомами углерода в слоях очень велика (170 ккал/г-атом).. . Исследования показали, что положительный эффект графитизации достигается при обработке расплава магнит ным полем величиной 30-3000 Э, приче тем сильнее, , чем ввлле напряженность поля. Поэтому за максимальную величи ну Напряженности магнитного поля при няли технически достижимую в на стоящее время напряженность в 15000 Э. Пример 1. Ыихту, состоящую из чугуна с содержанием углерода 2,5% расплавляли в нагревательной пе чи сопротивления, конструкция которо была выбрана таким образом, что искл чалось наложение собственного магнит ного поля нагревателя на расплав. Плавление шихты проводили в емкости из немагнитного материала. После рас плавления чугуна на расплав накладывали ориентированное магнитное поле напряженностью 30 Э. Магнитное поле создавали соленоидом . Христаллиз-ацию проводили в магнитном поле. При достижении температуры отливки, равной 900®С, магнитное поле выключали. При температуре отливки, равной 200®С, ее извлекали из печи. Скорость охлаж дения отливки от температуры расплава до комнатной температуры соеавляла 40 град/мин. Отливку испытывали на излом. Излом был- черным, что указывает на получение графити и рованного чугуна. Исследование микроструктуры шлифов (X2QO) показало, что отливка иМёет фе1ррито-графитовую структуру. Распреде.пение углерода по сечению отливки однородное. Пример 2. Был проведен сравнательный переплав того же чугуна с 2,5% углерода без наложения магнитного поля на расплав, остальные условия выплавки те же, что и в примере 1 (скорость охлаждения 40 град/мин). Излом отливки светлый. В микроструктуре шлифов (х200) выделений графита не обнаружено, что указьлвает на получение белого чугуна со связанным углеродом в карбиды. Пример 3. Проверку способа проводили на стали с содержанием углерода 1,3%, Напряженность магнитного поля соленоида при наложении на расплав 800 Э. Кристаллизацию проводили в магнитном поле. При температуре отливки поле выключали. Скорость охлаждения отливки 40 град/йин. Излом отливки черный . В микроструктуре шлифов (х200) были обнаружены выделения графита, что указывает на получение графитизированной стали. П р и м е р 4. Способ осуществляли на стали с 0,35%-ным содержанием углерода. Напряженность постоянного магнитного поля 3000 Э. Условия кристаллизации и охлаждения отливки те же что и в примерах 1 и 3. Электронномикроскопическое исследование микроструктуры полученных образцов (х200) показало, что на поверхности изломов имеются выделения кристаллов графита. П р и м е р. 5. Способ осуществляли на системеСаР. 0,1-ным содержанием углерода . После расплавления. шихты, состоящей из смесиСаР 1(2, на расплав накладывали магнитное поле напряженностью 800 Э. Кристаллизацию вели в магнитном поле, скорость охлаждения 45 гг;ад/мин. Электронномикроскопические исследования (хЮООО) показали, что в полученных образцах имеются выделения графита. Пример 6. Условия эксперимента те же, что и в примере 5, но без наложения магнитного поля. Выделений графита в выплавленных образцах не обнаружено (xlOOOU). В результате проведенных опытов было установлено, что при наложении магнитного поля на расплав, обеспечивается получение графитизированных чугунов, сталей и сплавов без проведения дополнительного графитизирующего отжига. Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает - интенсификацию процесса графитизации, а также его экономичность, в связи с отказом от применения длительного графитизирующего отжига;

-стабнлрЛ1ость процесса графитизации ;

улучшение качества и однородности графитизированных чугунов, сталей и сплавов;

-возможность применения процесса графитизации к низкоуглеродистым системам.

Формула изобретения

Способ получения графитизированных чугуновf сталей и сплавов, заключающийся в расплавлении углеродсодержащей шихты,отличающийся

тем, что, с целью интенсификации и стабилизации процесса графитизацииг получения однородной структуры отливок по углероду, после расплавления шихты на нее накладывает opиeнтиpoвa ное магнитное поле напряжениостью 30-15ГОО Э и кристализацию расплава ведут в магнитном поле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Основы материаловедения. Под ред. И.И.Сидорина, М., Машиностроение , 1976, с. 207-208.

2.Патент Японии N 44-1042,

3. Патент ФРГ 1235, 966, кл. 18в 7/00. 1967. :.