SU1126367A1 - Смесь дл поверхностного легировани отливок - Google Patents

Abstract

СМЕСЬ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ОТЛИВОК, включающа  порошки легирующиХч элементов в сочетании с железом, термит в виде лорошка и св зующее в виде жидкого стекла, отличающа с  тем, что, с цепью улучшени  качества легировани  за счет растворени  термита в поверхностном легированном слое, термит содержит цирконий в сочетании с углеродом или бором в соотношении (мас.%) 88/12 и 81/19 соответственно, или титан в сочетании с углеродом или бором в соотношении (мас.%) 80/20 и 69/31 соответственно при следующем соотношении компонентов смеси, Mac.Z: Легирующие порошки упом нутых металлов 22-50 Предлагаемый термит 48,0-75,5 Св зующее в виде жидкого стекла 2,0-2,5 S

Description

Изобретение относитс  к литейному производству и может быть использовано при поверхностном легировании отливок из железоуглеродистых сплавов .5

Известны леги рующие покрыти  литейных форм и стержней дл  поверхностного легировани  отливок с целью повышени  их ударн..-абразивной износостойкости. Покрытие включает )0 железо, хром, углерод,,кремний, никель и св зующее ij

Недостатком зтого покрыти   вл етс  неудовлетворительное качество , легированного сло , обусловленное is необходимостью расплавлени  покрыти  теплом кристаллизующегос  в форме металла. При недостаточном количестве тепла (мелкое литье) или низком перегреве металла покрытие расплавл етс  20 только частично, в нем остаютс  неоплавленные зерна металла, слабо св занные между собой и с основным объёмом отливки.

.: ,25

Известно поверхностное легирова- ние отливок, при котором примен ют пасты, содержащие экзотермические смеси,  вл ющиес  дополнительным источником тепловой энергии. В состав таких паст вход т окиси хрома, алюмини  и фтористый литий. При контакте с жидким металлом в слое пасты за счет восстановлени  .алюмини  и хрома , развиваетс  температура, превышающа  температуру кидкого металла. Ос- .. нрвна  масса хрома из сло  пасты успе вает перейти в легируемый металл Н

Йёдостатком этого способа  вл етс  его крайн   нестабильность протекани  процесса и качества легированного сло . Кроме того, часть восстановленнбго хрома остаетс  в образующемс  при реакции шлаке, а сам шпак вступает в химическое взаимодействие с формой, привод  к образованию нежелательных побочных продуктов, засор ющих отливку; в отливку также попадает окись алюмини .

Наибр ее близкой по составу и до-50 стигаемому результату к предлагаемой  вл етс  смесь дл  поверхностного легировани  отливок, содержаща  порошки легирующих элементов в сочетании с железом, термит в виде порошка 55 и св зующее в виде жидкого стекла. Термит включает окалину малоуглеродистого проката и алюминий 3j .

Недостатком данной смеси  вл етс  образование в процессе реакции окиси алюмини , котора  остаетс  в поверхностном легирующем слое, ухудша  его качество, а также невозможность использовани  углерода как материала дл  насьш5ени  поверхности отливок из-за интенсивного газообразовани  (формировани  СО в результате взаимодействи  углерода с железной окалиной

Цедью изобретени   вл етс  улучшение качества легировани  за счет растворени  термитной составл ющей -в noверхностном легированном слое.

Поставленна  цель достигаетс  , что в смеси дл  поверхностного легировани  отливок, включающей порошки легируюпрх элементов в сочетании с железом , термит в виде порошка и .св зующие в виде жидкого стекла, термит содерж цирконий в сочетании с углеродом или бором в соотношении (мас.%) 88/12 и 81/19 соответственно, или титан в сочетаний с углеродом или бором в соотношении (мас.%) 80/20 и 69/31 соответственно при следующем соотношении компонентов смеси, мас.:

Легирующие порошки.

22-50

упом нутых металлов

Упом нутьй термит 48-75 5

Св зующее ввиде

2,0-2,5

жидкого стекла

Смесь приготавливаетс  в виде пасты или наноситс  на пластины. Пастой окрашивают поверхность формы, пластины устанавливают (заформовывают) на плоских поверхност х.

Наличие в смеси химического источника тепловой, энергии, включакнцего порошки титана или циркони , в смеси с бором или углеродом (смесей), вз тые в стехиометрическом соотношении, соответствующем образованию карбида или борида титана, или циркони , приводит к улучшению качества легировани  не только з.а счет вьщелени  тепла при взаимодействии названных-элементов , но и за счет образовани  упрочн ющих дисперсных частиц: боридов и карбидов титана или циркони , которые в процессе легировани  распредел ютс  в структуре легированного сло  иупрочн ют его, а не нарушают сплошности .

Под действием этого тепла йроисходит расплавление легирующих компонентов , а карбиды или бориды перехЪд т в легированнь1й слой металла, дополнительно упрочн   его. Оптимальное отн шение смеси титана или циркони  с бо ром или .углеродом к массе легирую1Щ1Х компонентов составл ет 0,94-3,43 I При соотношении термитной составл ющей больше 3,54 нарушаетс  стабильность воспламенени  ее, поскольку уменьшаетс  веро тность соприкосновени  частиц термитной составл ющей , соотношение меньшее чем 0,92 нецелесообразно из-за обеднени  общего состава смеси легирующими элементами . Пример ы. Дл  приготовлени  смеси примен ют следующие исходные материалы: порошки железа, феррохрома (ХР 000) и электродного бо  - легирующие компоненты, порошки титана .1и циркони  в смеси с бором или ламповой сажей, вз тые в стехиометричес-2о ность изобретени  дл  поверхностного

ком соотношении, соответствующем образованию заданного борида или карбида термирна  составл юща . Порошки термитной составл ющей имеют размер частиц 20-100 мкм, углерод - в виде лам-25 повой сажи ПМ-15. Дл  сравнени  готов т смесь с кла сическим термитом з , используют окалину малоуглеродистого проката и порошок алюмини . Упом  утые компоненты перемешиваю всухую, затем добавл ют св зукнцее TfKf yioe . стекло, перемешивают вновь и формируют из смеси легирующие пластины , которые 3|атем просушивают при 280 С. Пластины устанавливают на дно формы и заливают жидкой сталью марки 25Л. Варианты использованных смесей приведены в таблице, где в опытах 1-36 примен ют смеси в соотвнтствии с изобретением, в опытах 37-38 в соответствии с прототипом. G учетом возможных погрешностей и колебаний в услови х технологичес ких процессов литейного производства учтены некоторые отклонени  от стехиометрического состава, .которые и отмечены в т.аблицс. Исследование металла отливок пока зывает, что легированный слой имеет

;легировани  по сравнению с базовым объектом, за который прин т прототип , заключаетс  в повышении качества легированного сло , в возможности структуру литого металла,- что свидетельствует о полном расплавлении металлических составл ющих и переходе в. раствор компонентов, участвукицих , в реакции, и продуктов реакции (за исключением тугоплавких карбидов и боридов). Переход от легированного поверхностного сло  к основному металлу - плавный4 Исключени  составл ют эксггеримёнты по вариантам 37 и 38. В обоих случа х в легированном слое набл1одаютс  скоагулированные грубые включени  А1лО. В экспериментах по варианту 38 слой плохо формируетс , поражаетс  раковинами, крупными и мелкими порами. Технико-экономическа  эффективповерхностно легировать как толстостенные , так и тонкостенные отливки-. В процессе горени  экзотермической термитной смеси не образуетс  шпаковой фазы, в отличие от прототипа, в jjoTOpoM классический железо-алюминиевый термит при горении образует окисел алюмини , загр зн ющий легйрованньй поверхностный слой отливок. В предлагаемом рещении происходит бескислородное горение, продуктами реакции  вл ютс:  не окислы, а карби-г. ды или бориды, т.е. высокотвердые ме аллические фазы, не загр зн кщие поверхностный слой, а наоборот, упрочн ющие его. Эти карбиды и бориды  вл ютс  тугоплавкими соединени ми. В про- цессе поверхностного легировани  отливок они образуют прочный тугоплавкий скелет, который преп тствует растворению образующегос  поверхностного сло  в жидком металле и унЬсу этого сло  во внутреннюю часть отливки.

8

Продолжение таблицы

с прототипом)

37(с термита в соответствии

38 с прототипом

42,2Fe+18,5XpOOO 2,3

A2,2Fe+16,5XpOOO+2C 2,3

Claims (2)

1. СМЕСЬ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ОТЛИВОК, включающая порошки легирующих^ элементов в сочетании с железом, термит в виде лорошка и связующее в виде жидкого стекла, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества легирования за счет растворения термита в поверх ностном легированном слое, термит содержит цирконий в сочетании с углеродом или бором в соотношении (мас.%) 88/12 и 81/19 соответственно, или титан в сочетании с углеродом или бором в соотношении (мас.%) 80/20 и 69/31 соответственно при следующем соотношении компонентов смеси, мас.2:

   Легирующие порошки упомянутых металлов Предлагаемый термит

   Связующее в виде жидкого стекла ,SU_nll 1126367

   22-50

   48,0-75,5
2. 2,0-2,5

   I

   1 1126367