Легирующее покрытие для литейных форм и стержней Советский патент 1981 года по МПК B22C3/00 

(54) ЛЕГИРУЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

1

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам легирующих покрытий для литейных фсьрм и стержней, и может быть ис пользовано в металлургической, машиностроительной, оборонной, тракторной промышленностях при получении износоустойчивых поверхностей отливок.

Известно, что для упрочнения рабочих поверхностей на глубину не более 0,5 мм применяют химико-термическую обработку деталей .

Кроме того, известно, что упрочнение поверхности литых деталей мо- . жет быть осуществлено непосредственно в литейной форме за счет легирования поверхностного слоя отливки при взаимодействии металла со специашьным покрытием, состоящим из легирующего компонента, связующего и флюса, нанесенным на поверхность литейной формы или стержня 2 .

Недостатками известных покрытий дпя легирования являются малая глубина легированного слоя, его низкая износостойкость из-за образования на поверхности отливки дефектов в виде крупных газовых раковин (отДулин).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является покрытие 3 литейных форм и стержней для поверхностного легирования отливок, содержащее железо, хром, углерод (углеродистый феррохром) и связующее (на основе жидкого стекла) при следующем соот,j нощении ингредиентов, вес.%:

Железо29

Хром60

Углерод8

Связующее3

Однако это покрытие не нашло широкого применения в литейном производстве из-за образования на поверхности отливок дефектов, возникающих в результате реакции остаточного кислорода в заливаемом металле со свободным углеродом, всегда присутствующем в избытке в феррохроме и, следовательно, низкой износостойкости.

Цель изобретения - повьшение износостойкости литых деталей из железо углеродистых сплавов.

Указанная цель достигается тем, что покрытие, включающее железо, хром, углероди связующее, содержит указанные ингредиенты в следунмцем соотношении, вес.%:

Железо66,2-81,9

Хром12-28

Углерод0,9-3,0

Связующее2,8-5,2

Легирукяций компонент вьнпеуказанного состава дает возможность повысить износостойкость покрытия в 2-11 раз в зависимости от характера износа. Этот эффект достигается за счет образования сложных карбидных соединений типа (Сг, Fe)-jCjK (Cr.,

Твердость HRC 38

58 Козффициент относительной износостойкости . 5,1 9,5 10,2 Прочность сцепления легированного слоя Хорошая Хорошая Хорошая Качество легированной Легированная поверхность поверхности видимых дефектов

обеспечивающих получение высокой твердости легированного слоя, и отсутствия избыточного углерода в несвязанном состоянии,

В качестве связующего покрытие содержит жидкое стекло (М 2,2-2,9, плотность 1,9-2,1 г/см) или 30-40%-ный водный раствор фосфата натрия.

Покрытие приготавливается следующим образом.

В порошки легирующего компонента добавляется связуюцее. Затем порошок со связукядим перемешивается в течение 2 мин.

Покрытие наносится на формы (глинистые, из ЖСС, ХТС и др.) любым известным способом, слоем толщиной 4-5 мм. В случае необходимости легирующее покрытие может наноситься на противопригарное покрытие.

Составы и свойства предлагаемых покрытий приведены в табл. 1 и 2, Т а б л и ц а 1

64

60

31 11,0 3,9 Хорошая Хорошая ез Мелкие газовые раковины и пористость

Из табл. 1 видно, что содержание легирующих составляющих должно находиться в пределах, вес.%: железа 81,9-66,2; хрома J2-28; углерода 0,9-3,0 (составы 2, 3 и 4). Уменьшение или увеличение их содержания за указанные пределы требует изменения других составляющих покрытия, что нарушает его технологические свойства.

Применение связующего в количестве более 5,2 вес.% затрудняет нанесение покрытия вследствие низкой вязкоти композиции и появления в легированном слое силикатных включений. Снижение количества связующего ниже 2,8 вес.% не обеспечивает формуемости композиции и пропитки покрытия расплавленным металлом.

Оптимальное содержание в наполнителе хрома находится в пределах 12-28 вес.%. При этих содержаниях обеспечиваются наиболее высокие показатели твердости (58-64 HRC), а следовательно, и износостойкость. Коэффициент относительной износостойкости для легированного слоя изменяется в пределах 9,5-И. Повьпиение содержания хрома выше 28 вес.% снижает коэффициент износостойкости, на легированных поверхностях появляются газовые раковины (отдулины). Снижение содержания хрома ниже 12 вес.% также вызывает падение твердости и износостойкости, вследствие уменьшения количества карбидной фазы, хотя литая поверхность получается хорошая. Со- держание углерода должно находиться в пределах 0,9-3,0 вес.%. Верхний предел обусловлен необходимостью получения достаточного количества сложных соединений типа (Сг, Fe)-yCj и

(Сг, FeL-C,, обеспечивающих получени

;ZJ о высокой твердости легированного слоя

Повьш1ение содержания углерода более 3,0 вес.% ведет к падению твердости вследствие выделения свободного углерода. Содержание углерода менее 0,9 вес.% приводит к резкому падению твердост -из-за недостатка углерода необходимого для образования сложных карбидов.

Наполнитель или легирукщая составлякнцая покрытия используется в виде порошка фракций 0,1-0,63 мм. Такой зерновой обеспечивает получение на поверхности-отливки легированного слоя до 10 мм, прочно сцепленного с основным металлом отливки.

Применение предлагаемого покрытия позволяет повысить износостойкость литых деталей из железоуглеродистых сплавов (сталь или чугун) в 2-10 раз в зависимости от характера износа(ударноабразивный и гидроабразивный износ или газоабразивный, износ).

20

Формула изобретения

Легирующее покрытие для литейных форм и стержней, включающее железо, хром, углерод и связующее, отличающееся тем, что, с целью повышения износостойкости литых деталей из железоуглеродистых сплавов, покрытие содержит указанные ингредиенты в следующем соотношении, вес.%: Железо66,2-81,9

Хром12-28

Углерод0,9-3,0

Связукнцее2,9-5,2

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3. Литейное производство, 1963, 4, с. 37.