RU2735384C1 - Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов боридами хрома - Google Patents
Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов боридами хрома Download PDFInfo
- Publication number
- RU2735384C1 RU2735384C1 RU2020100497A RU2020100497A RU2735384C1 RU 2735384 C1 RU2735384 C1 RU 2735384C1 RU 2020100497 A RU2020100497 A RU 2020100497A RU 2020100497 A RU2020100497 A RU 2020100497A RU 2735384 C1 RU2735384 C1 RU 2735384C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chromium
- ferroboron
- powders
- mass
- composition
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
- B22C9/04—Use of lost patterns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/18—Measures for using chemical processes for influencing the surface composition of castings, e.g. for increasing resistance to acid attack
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области литейного производства. Способ изготовления газифицируемой модели для формообразования отливки из железоуглеродистых сплавов с легированной боридами хрома поверхностью включает нанесение слоя легирующей композиции на поверхность модели из пенополистирола. Легирующую композицию готовят путем смешивания порошкообразной смеси с клеевым связующим, содержание которого не превышает 90% от массы порошкообразной смеси, причем порошкообразная смесь состоит из хрома и ферробора с содержанием бора не менее 6 мас.%, взятых в отношении массы хрома к массе ферробора от 0,08 до 0,3. Порошковая композиция может дополнительно содержать порошки металлов, порошки сплавов, керамические порошки в виде оксидов, нитридов, боридов, карбидов или силицидов или комбинацию порошков металлов и упомянутых керамических порошков в количестве не более 60% от массы исходной порошкообразной смеси хрома и ферробора, обеспечивающем повышение износостойкости легированного слоя отливки. Входящие в легирующую композицию материалы обеспечивают протекание СВС-реакции при формообразовании отливки, что позволяет получать легированный слой высокой твердости, заданной толщины и состава на отливках из железоуглеродистых сплавов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 пр.
Description
Изобретение относится к области литейного производства, а именно к способам формообразования отливок методом литья по газифицируемым моделям и может быть использовано для получения отливок из железоуглеродистых сплавов с поверхностным легированным слоем, содержащим бориды хрома.
Из уровня техники известен способ получения отливок литьем по газифицируемым моделям, при котором противопригарное покрытие наряду с огнеупорным наполнителем дополнительно содержит легирующие элементы (порошковый кремний) для улучшения обрабатываемости отливок (а.с. СССР №697244, МПК В22С 3/00, опубл. 15.11.1979, бюл. №42).
Недостатком данного способа является сложность в обеспечении равномерного распределения легирующих элементов и, как следствие, затруднение диффузии легирующих элементов в поверхностный слой отливок и сложность в получении равномерного легированного слоя на поверхности отливок.
Наиболее близким по технической сущности является способ модифицирования поверхности отливок (патент РФ №2391177 С2, МПК В22С 3/00, опубл. 10.06.2010, бюл. №16), включающий нанесение на поверхность модели из пенополистирола модифицирующих и легирующих поверхность отливок элементов виде пасты, краски или пудры с последующим нанесением противопригарного покрытия.
Недостатком данного способа является формирование легированного слоя на поверхности отливок за счет растворения, диффузии и массопереноса легирующих элементов в поверхностном слое, что не позволяет формировать легированный слой значительной толщины и заданного состава, поскольку процессы диффузии и образования фаз в значительной степени зависят от состава заливаемого расплава и сродства элементов расплава к легирующим компонентам.
Все это снижает универсальность способа.
Предлагаемый способ является более универсальным по отношению к прототипу.
Повышение универсальности предлагаемого способа выражается в возможности формирования легированного слоя значительной толщины (4÷8 мм) и заданного состава, независимо от марки заливаемого железоуглеродистого сплава, за счет протекания в данной легирующей композиции СВС-реакции (самораспространяющийся высокотемпературный синтез), которая обеспечивает, с одной стороны, формирование требуемого фазового состава, а с другой - хорошую адгезию легированного слоя к заливаемому железоуглеродистому сплаву. Способ осуществляется следующим образом.
Легирующую композицию, состоящую из смеси порошкообразных хрома и ферробора смешивают с клеевым связующим, после чего ее наносят на поверхность моделей из пенополистирола. Для протекания СВС между компонентами легирующей композиции при заливке моделей металлическим расплавом способ предусматривает использовать ферробор с содержанием бора не ниже 6% масс, поскольку меньшее количество бора не позволяет инициировать синтез. С целью регулирования состава легированного слоя способ допускает использовать порошкообразную смесь хрома и ферробора в отношении массы хрома к массе ферробора от 0,08 до 0,3. Отношение 0,08 позволяет формировать в легированном слое отливок наряду с боридами хрома и твердыми растворами системы железо-хром, также боридные составляющие железа. Отношение массы хрома к массе ферробора, равное 0,3 обеспечивает формирование преимущественно боридов хрома и твердых растворов системы железо-хром. Количество клеевого связующего выбирается исходя из требуемой толщины легированного слоя, и не превышает 90% от массы порошкообразной смеси хрома и ферробора. Применение легирующей композиции, содержащей более 90% клеевого связующего, приводит к значительному газовыделению при изготовлении отливок и формированию неравномерного и пористого легированного слоя. Для предотвращения изменений параметров модели способ предусматривает применять при изготовлении легирующей композиции клеевые составы, не взаимодействующие, в том числе не растворяющие пенополистирол (материал модели). В зависимости от требований, предъявляемых к отливкам, способ предусматривает нанесение легирующей композиции на модель локально, обеспечивая формирование легированного слоя на требуемых участках поверхности отливок.
Для расширения области применения способ предусматривает дополнительное введение к исходной порошкообразной смеси хрома и ферробора, порошкообразных компонентов в количестве, не превышающем 60% от массы исходной смеси. Большее количество добавок к легирующей композиции значительно затрудняет процесс СВС, что не позволяет формировать качественный легированный слой на поверхности отливок. С целью предотвращения дефектов в легированном слое, вызванных усадочными процессами в ходе синтеза между компонентами легирующей композиции, и улучшению физико-механических характеристик, способ предусматривает использовать в качестве добавок порошки металлов или сплавов. Для повышения износостойкости легированного слоя способ допускает применять в качестве добавки к легирующей композиции керамических порошков оксидов, нитридов, боридов, карбидов, силицидов. Использование в качестве добавки к легирующей композиции металлических и керамических порошков в различных сочетаниях обеспечивает повышение износостойкости легированного слоя в отливках без снижения его физико-механических характеристик. Для предотвращения изменений параметров модели способ предусматривает применять при изготовлении легирующей композиции клеевые составы, не взаимодействующие, в том числе не растворяющие пенополистирол (материал модели). В зависимости от требований, предъявляемых к отливкам, способ предусматривает нанесение легирующей композиции на модель локально, обеспечивая формирование легированного слоя на требуемых участках поверхности отливок.
После нанесения легирующей композиции на поверхность модели из пенополистирола и ее сушки, модели собирают в модельные блоки и окрашивают противопригарным покрытием. Сухие модельные блоки помещают в опоку, засыпают опорным материалом и заливают металлическим расплавом.
Примеры конкретного исполнения:
Пример 1. Легирующую композицию готовили путем смешивания порошкообразной смеси, состоящей из хрома и ферробора с содержанием бора 17% масс, взятых при отношении массы хрома к массе ферробора, равного 0,2 с клеевым связующим, составляющим 20% от массы порошкообразной смеси. Полученную легирующую композицию наносили на поверхность модели из пенополистирола слоем ~ 4 мм. Модели заливали расплавом стали 40X13. Полученные отливки содержали легированный слой, соответствующий толщине предварительно нанесенной на модели легирующей композиции. Фазовый состав легированного слоя содержит твердый раствор системы железо-хром, бориды хрома и железа, твердость структурных составляющих находится в пределах 950÷1080 HV, что превосходит твердость основного металла в ~ 2 раза.
Пример 2. То же, что в примере 1, только отношение массы хрома к массе ферробора в сухой порошкообразной смеси составляло 0,1. Модели заливали расплавом хромистого чугуна ЧХ 12 (12% Cr). Легированный слой на полученных отливках содержал большее количество боридов железа, по сравнению с легированным слоем, представленным в примере 1.
Пример 3. То же, что в примере 1, только к порошкообразной смеси хрома и ферробора добавляли никель, в количестве 20% от массы исходной смеси, легированный слой содержал наряду с боридными составляющими хрома и железа также твердый раствор системы железо-хром-никель и количество пор в нем было значительно меньше, чем у легированного слоя, представленного в примере 1.
Claims (6)
1. Способ изготовления газифицируемой модели для формообразования отливки из железоуглеродистых сплавов с легированной боридами хрома поверхностью, включающий нанесение слоя легирующей композиции на поверхность модели из пенополистирола, отличающийся тем, что легирующую композицию готовят путем смешивания порошкообразной смеси с клеевым связующим, содержание которого не превышает 90% от массы порошкообразной смеси, причем порошкообразная смесь состоит из хрома и ферробора с содержанием бора не менее 6 мас.%, взятых в отношении массы хрома к массе ферробора от 0,08 до 0,3.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве клеевого связующего используют составы, не взаимодействующие с пенополистиролом.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что легирующую композицию наносят на модель локально на требуемые участки.
4. Способ изготовления газифицируемой модели для формообразования отливки из железоуглеродистых сплавов с легированной боридами хрома поверхностью, включающий нанесение слоя легирующей композиции на поверхность модели из пенополистирола, отличающийся тем, что легирующую композицию готовят путем смешивания порошкообразной смеси с клеевым связующим, содержание которого не превышает 90% от массы порошкообразной смеси, причем порошкообразная смесь состоит из порошков хрома, ферробора с содержанием бора не менее 6 мас.%, взятых в отношении массы хрома к массе ферробора от 0,08 до 0,3, и порошков металлов, порошков сплавов, керамических порошков в виде оксидов, нитридов, боридов, карбидов или силицидов или комбинации порошков металлов и упомянутых керамических порошков в количестве не более 60% от массы исходной порошкообразной смеси хрома и ферробора, обеспечивающем повышение износостойкости легированного слоя отливки.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве клеевого связующего используют составы, не взаимодействующие с пенополистиролом.
6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что легирующую композицию наносят на модель из пенополистирола локально, на требуемые участки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020100497A RU2735384C1 (ru) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов боридами хрома |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020100497A RU2735384C1 (ru) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов боридами хрома |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2735384C1 true RU2735384C1 (ru) | 2020-10-30 |
Family
ID=73398305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020100497A RU2735384C1 (ru) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов боридами хрома |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2735384C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2391177C2 (ru) * | 2008-01-24 | 2010-06-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный технологический университет "Московский институт стали и сплавов" | Способ модифицирования поверхности отливок |
RU2427442C1 (ru) * | 2010-03-19 | 2011-08-27 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной механики Уральского отделения РАН | Способ введения модификаторов и легирующих добавок при литье по газифицируемым моделям |
CN103350184A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-10-16 | 河北科技大学 | 金属型铸造铬系白口铸铁磨球用孕育涂料及其制备方法 |
RU2580584C1 (ru) * | 2014-09-30 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт механики Уральского отделения Российской академии наук | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов |
RU2581336C1 (ru) * | 2014-09-29 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт механики Уральского отделения Российской академии наук | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов |
RU2612864C1 (ru) * | 2015-10-19 | 2017-03-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии" | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов |
-
2020
- 2020-01-09 RU RU2020100497A patent/RU2735384C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2391177C2 (ru) * | 2008-01-24 | 2010-06-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный технологический университет "Московский институт стали и сплавов" | Способ модифицирования поверхности отливок |
RU2427442C1 (ru) * | 2010-03-19 | 2011-08-27 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной механики Уральского отделения РАН | Способ введения модификаторов и легирующих добавок при литье по газифицируемым моделям |
CN103350184A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-10-16 | 河北科技大学 | 金属型铸造铬系白口铸铁磨球用孕育涂料及其制备方法 |
RU2581336C1 (ru) * | 2014-09-29 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт механики Уральского отделения Российской академии наук | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов |
RU2580584C1 (ru) * | 2014-09-30 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт механики Уральского отделения Российской академии наук | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов |
RU2612864C1 (ru) * | 2015-10-19 | 2017-03-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии" | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2391177C2 (ru) | Способ модифицирования поверхности отливок | |
RU2427442C1 (ru) | Способ введения модификаторов и легирующих добавок при литье по газифицируемым моделям | |
CN101444839A (zh) | 提高灰铸铁基铸件表面耐热性的消失模铸渗法 | |
CN113718156B (zh) | 一种三维预制体结构wc颗粒增强铁基复合材料的制备方法 | |
RU2510304C2 (ru) | Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок | |
RU2581336C1 (ru) | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов | |
CN109837415A (zh) | 一种泡沫铝合金的制造方法 | |
CN103143673B (zh) | 镁合金金属型铸造用涂料及其制备和应用 | |
RU2473411C1 (ru) | Способ получения отливок с заданными свойствами требуемых участков поверхности заданной глубины литьем по газифицируемым моделям | |
RU2735384C1 (ru) | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов боридами хрома | |
RU2612864C1 (ru) | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов | |
RU2612476C1 (ru) | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов | |
RU2580584C1 (ru) | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов | |
RU2455103C2 (ru) | Способ получения отливок с заданными свойствами требуемых участков поверхности на заданную глубину при литье по газифицируемым моделям, в частности, бурового и режущего инструмента | |
RU2739898C1 (ru) | Способ получения композиционного металлического сплава, содержащего карбид титана | |
RU2660446C2 (ru) | Способ поверхностного легирования отливок из металлических сплавов на заданную глубину | |
RU2514250C1 (ru) | Способ получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям | |
RU2619548C2 (ru) | Способ изготовления отливок литьем по газифицируемым моделям | |
RU2475331C2 (ru) | Способ легирования поверхности металлических изделий | |
RU2675675C1 (ru) | Способ модифицирования и легирования отливок при литье по газифицируемым моделям | |
RU2427444C1 (ru) | Способ получения заготовок поршневых колец и гильз цилиндров | |
RU2594060C2 (ru) | Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям | |
JP2007204808A (ja) | 金属マトリックス複合体の形成方法 | |
US2798817A (en) | Molding composition and method of making same | |
SU831339A1 (ru) | Разделительное покрытие дл МОдЕльНОй ОСНАСТКи |