Способ модифицирования заэвтектическихСилуМиНОВ Советский патент 1981 года по МПК C22C1/06 

(54) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЗАЭВТЕКТИЧЕСКИХ СИЛУМИНОВ

Изобрете1ше относится к литейному производ ству цветных металлов и сплавов, в частност к обработке заэвтектических силуминов, и может быть использовано при изготовлении отливок из указанных сплавов с повышенными физико-механическими свойствами. В современном машиностроении и приборостроеюш для деталей, работающих при повышенных температурах, в условиях износа и тре ния, применяются зазвтектические силумины с содержа1а1ем кремния от 14 до 26%. Известные способы модифицирования заэвтектических силуминов, включающие обработку сплавов гац-атурами медь-фосфор 1}, железофосфор 2, марганец-фосфор, не всегда обеспечивает повыщение служебных свойств отливок, работающих при повышенных температурах. Это объясняется тем, что все жаропрочные сплавы содержат как правило, медь, желе зо и марганец в качестве упрочняющих элемен тов. Поэтому дополнительное их введение целесообразно только с целью модифицирования структуры фосфором, входящим в состав jmгатуры. Некоторые из указанных сплавов, например лигатура железо-фосфор, при повторном введе НИИ железа может снизить, прочностные свойства сплава, что является большим недостатком рассматриваемых способов обработки силуминов заэвтектического типа. Известен также способ модифицирования заэвтектических силуминов, включающий обработку фосфорсодержащим модафикатором, а именно лигатурой никель-фосфор 3. Однако введение указанной лигатуры не обеспечивает повышения жаропрочности и служеб1П)1х свойств сплава по следующим причинам. С одной стороны, в силумине образуется интерметаллкд-алюминид никеля (AINij), обладающий высокой микротвердостью и малой растворимостью при повышенной температуре. Поэтому предполагали, что никель должен повысить жаропрочность силуминов за счет блокироватш гранив; зерен и подавления прО

3

цессов диффузии при повышенных температурах. Такая предпосылка подтверждается увеличением предела ползучести сплава при температуре выше 350° С.

С другой стороны, южель в основном

входит в состав жаропрочных фаз типа S и W, состояитих, кроме никеля, из меди, кремния, марганца и железа. Так как самостоятельной фазы алюминида 1шкеля в структуре сплава ограниченное количество,

то правильнее считать, что вклад никеля в жаропрочность легированных силуминов не велик, и специальные исследования с варьировакием шкеля в пределах 0-2,5% это подтверяедают.,

Кроме того, никель уже входит в состав сложнолегировага ых силуминов и дальнейшее увеличение его содержа1шя практически нецелесообразно. Все указанное является недостатком известного способа модифицирования указанных сплавов.

Целью изобрете1щя является разработка способа модифицирова шя заэвтектических силуминов, обеспечивающего повыше1ше жаропрочности и служебных свойств силуминов

Поставленная цель достигается тем, гго в качестве модификатора вводят лигагуру кобальт-фосфор в количестве 0,7-1,2% от веса сплава.

Фосфор, входящий в состав лигатуры, является модификатором заэвтектического силумина .

Кобальт, с одной стороны, входит в твердый раствор и, имея низкую скорость диф1.По предложенному способу

с введением добавки Со-Р в кол-ве, вес.%

По известному способу (прототип) с введением добавки Ni-p в количестве, вес.%

фузии, остается в его составе при достаточно высокой телшературе, а с другой стороны, образует сложные тугоплавкие соединеш1я, которые блокируют rpaifflm i зерен твердого раствора. Все это приводит к замедлению процессов ползучести и, как правило, повыше1шю жаропрочности. Введение добавки менее 0,7% от веса сплава является неэффективным, а свыше ,2% - экономически нецелесобразным. Для определения эффективности предлагаемого способа модифицирования заэвтектических силуминов в лабораторных условиях Института проблем литья АН УССР были проведены опытные плавки с обработкой сплава л п-атурой кобальт-фосфор с содержанием фосфора 20 вес.%. С этой целью был выбран легированный сипумин следующего состава, вес.%: кремний 18,0; медь 2,0; шкель 1,2; марганец 0,7; магний 0,3; железо до 0,7; алюминий - остальное.

Плавки проводили в электрической печи сопротивления типа СШОЛ-2 емкостью тигля 1,5 кг без рафинировашш. Лигату зу кобальт-фосфор в количестве 0,7-1,2% от веса сплава вводшш с помощью колокольчика, после чего выдерживали силумин при температуре 800° С в течение 30 мин и залипали

образцы в кокиль для мехашпеских испыта-i,00

Ш1И и определе1шя жаропропюсти /

Результаты исследовашш механических свойств силумина, обработанного по предложенному и известному способу, приведены в таблице (средш1е значения).

5,0

110

0,5 5,3 0,5 110 5,5 0,5 115 5,7 0,6 120 Из приведеш1ых да1шых видно, что после модифицирования заэвтектического силумина , предложе1П{ЫМ способом жаропрошость сплав повышается на 10-15% по сравненшо с известным способом. Последнее позволяет повысить срок службы поршней двигателей вну реннего сгорания на 10-15%. Формула изобретения Способ модифицирования эаэвтектических силуминов, включающий обработку фосфорсодержащим модификатором, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения ме-. хаюиеских свойств силумк а, в качестве модификатора вводят лигатуру кобальт-фосфор в количестве 0,7-1,2% от веса обрабатываемого силумина. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Л. РЖ Металлургия, N 10, 1970, реф. 10Т218. 2. РЖ Металлургия, № 6, 1966, реф. 6И436. 3. РЖ Металлургия, N 12, 1965, реф. 12И521.