Способ получения отливок Советский патент 1981 года по МПК B22D25/00 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

1

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения мелких износостойких чугунных отливок с дифференцированными свойствами, позволяющими при высокой твердости матрицы легко осуществлять механическую обработку необходимых поверхностей.

Известен способ получения массивных отливок в металлических изложницах с обработкой расплава электрическим и магнитным полями в процессе кристаллизации в течение 40-50 мин. Данный способ обеспечивает превращение белого чугуна в серый в центральной части отливки при сохранении высокой твердости до 444-461 ед. по Бринелю |1.

Недостатком этого способа получения отливок являются весовые и размерные ограничения, связанные с использованием изложниц для формирования отливок. Кроме того, это сложная и продолжительная по времени электрофизическая обработка, которая требует воздействия на отливку постоянного тока и магнитного поля, вследствие чего имеет ограниченное применение, а для массового и крупносерийного производства просто неприемлема.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения отливок из легированных сталей с высокими прочностными свойствами матрицы и улучщенной обработываемостью поверхностного слоя, включающий выпла1зку металла, его разливку и легирование такими элементами как свинец, сурьма, селен, сера, висмут, теллур, входящими в состав покрытия, нанесенного на форму в местах, соответствующих обрабатываемым поверхностям отливки 2.

Однако этот способ разработан для из10готовления отливок из/легированных труднообрабатываемых сталей. При заливке в форму обычного белого чугуна для получения износостойких отливок использование указанного способа не приводит к получению разупрочненного слоя.

15

Цель изобретения - получение мелких чугунных износостойких отливок со структурно свободным цементитом во всем объеме и поверхностным слоем из серого чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем выплавку

20 металла, разливку и поверхностное легирование в форме элементами с больщим сродством к редкоземельным металлам и

магнию, выплавляют серый чугун со степенью эвтектичности 0,85-1,15 и содержанием карбидобразующих элементов хрома, ванадия, вольфрама 0,07-0,14% и производят его обработку перед разливкой сплавами редкоземельных металлов и магния в количестве 0,25-0,6% от веса жидкого чугуна при температуре 1360-1420°С

Указанная обработка расплава серого структурно эвтектического чугуна приводит к формированию в отливках с толщиной стенок до 25 мм сквозного отбела, т. е. структуры, обеспечивающей высокую износостойкость, превосходящую износостойкость чугунных деталей, закаленных на мартенсит. Предотвращение отбеливания поверхностей, подвергаемых последующей механической обработке, достигается нанесением на соответствующие места литейной формы или стержня покрытия толщиной до 0,5 мм, содержащего в своем составе элементы, обладающие больщим сродством к редкоземельным металлам и магнию. В качестве такого элемента может быть использована активная сера или соединения, диссоциирующие с выделением кислорода или азота.

Разупрочнение матрицы с разложением карбидной фазы в зоне контакта с покрытием, содержащим указанные элементы, происходит в результате энергичного образования сульфидов, окислов, либо нитридов церия и магния в период кристаллизации и обеднения, в связи с этим, расплава в прилегающих областях этими элементами.

Таким образом, поверхностные слои приобретают химический состав, идентичный исходному серому чугуну, и соответственно, кристаллизируется по стабильной схеме с образованием перлита и графита. Ограниченное время затвердевания отливки и кратковременность существования в ее объеме конвективных потоков не дают возможности распространиться содержащимся в покрытии элементам по всему сечению отливки и основная матрица кристаллизуется белой с сохранением необходимых эксплуатационных свойств.

Способ осуществляют следующим, образом.

Ваграночной или электропечной плавкой выплавляют серый чугун с пластинчатым графитом обычных мащиностроительных марок от СЧ 12-28 до СЧ 21-40 со степенью эвтектичности 0,85-1,15 и содержанием карбидообразующих элементов хрома, ванадия, вольфрама 0,07-0,14%. Полученный чугун обрабатывают сплавами редкоземельных металлов и магния в количестве 0,25- 0,6% от веса жидкого металла. Для обработки могут быть использованы сплав ФЦМ5, СИИТМИШ или другой цериевый мищметалл. Присадку вводят в ковш под струю металла при температуре не ниже, чем 1360-

1420°Св раздробленном виде (размер фракции 3-6 мм) и после полного растворения редкоземельных металлов, но не позднее 5 мин после введения, производят заливку литейных форм. Для предотвращения отбеливания чугуна в местах, подвергаемых механической обработке, на форму или стержень предварительно наносят покрытие, содержащее элементы, обладающие больщим сродством к редкоземельным металлам и магнию.

Пример. В лабораторных условиях по предлагаемому способу были получены отливки звездочки цепной передачи весом 5кг и толщиной зубчатого венца 25 мм с литыми зубьями и обрабатываемой для посадки на вал ступицей. Для этого в индукционной печи емкостью.50 кг с основной футеровкой был выплавлен серый чугун следующего химического состава, вес. %: углерод 3,3, кремний 2,21, марганец 0,61, хром 0,08, сера 0,03.

Температура металла на выпуске была 1390-1450°С. Мелко раздробленный сплав ФЦМ-5 (2-4 мм) подавали в ковш под струю металла в количестве 0,4% от веса жидкого металла. Температура металла в ковше после обработки была 1360-1420°С. На центровой стержень формы наносили покрытие, содержащее графит, серу и жидкое стекло. Полученные отливки имели твердость зубчатого венца 40-42 HRc. Внутренняя поверхность ступицы, подвергаемая механической обработке (расточка и протяжка шпоночного паза) имела почти на всю глубину структуру серого ферритно-перлитного чугуна и твердость НВ 100-120.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет непосредственно после литья получать Отливки с Дифференцированной структурой - износостойкой структурой белого чугуна во всем объеме и структурой серого

0 чугуна в местах, подвергаемых механической обработке.

Предлагаемый способ наиболее эффективен для чугунолитейных цехов комбайновых заводов, производящих литые звездочки или шкивы, поверхности которых в эксплуатации интенсивно изнашиваются. Способ позволяет ликвидировать операцию закалки ТВЧ с высвобождением площадей и оборудования и сокращением энергозатрат при значительном, практически десятикратном

0 повышении ресурса полученной отливки из белого чугуна по сравнению с закаленной.

Формула изобретения

Способ получения отливок, включающий выплавку металла, разл«вку и поверхностное легирование в форме элементами с больЩим сродством к редкоземельным металлам и

56

магнию, отличающийся тем, что, с цельюсплавами редкоземельных металлов и магполучения мелких чугунных износостойкихния в количестве 0,25-0,6% от ввса жидкого отливок со структурно свободным цементи-чугуна при температуре 1360-1420°С том во всем объеме и поверхностным слоемИсточники информации, из серого чугуна, выплавляют серый чугунпринятые во внимание при экспертизе со степенью эвтектичности 0,85-1,15 и .со-s 1- Авторское свидетельство СССР держанием карбидообразующих элементов№ 423569, кл. В 22 D27/02, 1976. хрома, ванадия, .вольфрама, 0,07-0,. Авторское свидетельство CCCJP и производят его обработку перед разливкой№ 229751, кл. В 22 С 3/00, 1968.

865510