способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ ЧУГУНОВ, включающий расплавление шихты, перегрев металла, модифицирование и разливку расплава, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости отливок, в расплав при температуре 1500 - 1650^oС вводят ультрадисперсные порошки тугоплавких соединений из группы: нитрид, карбид, карбонитрид, оксид, борид в количестве 0,05 - 0,2% от массы шихты и при температуре 1450 - 1600^oС вводят дисперсные порошки нитридов, карбидов и оксидов с частицами 1 - 300 мкм в количестве 0,05 - 0,6% от массы шихты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии и, в частности, может быть использовано при изготовлении отливок из высокохромистых чугунов.

Известен способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов, включающий расплавление шихты, перегрев металла до 1400-1600^оС, заливку расплава в песчано-глинистые формы и охлаждение отливок (1).

Недостатком данного способа изготовления отливок является грубая макро- и микроструктура отливок, что приводит к низкой износостойкости их материала.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов, включающий расплавление шихты, перегрев металла до температуры (1600 10)^оС, модифицирование лигатурой ФМЦ-6 при ЖКМК-6 в количестве 0,2% от веса шихты, охлаждение металла до температуры 1400-1450^оС и заливку расплава в формы (2).

Недостатком данного способа изготовления отливок является невысокая износостойкость отливок, в результате грубой макроструктуры и не благоприятной топографии и морфологии карбидов в микроструктуре отливок.

Целью данного изобретения является повышение износостойкости отливок из высокохромистых чугунов. Способ включает расплавление шихты, перегрев металла, и модифицирование, предусматривается также введение в расплав при температуре 1500-1650^оС ультрадисперсных порошков из группы нитрид, карбид, карбонитрид, оксид, борид в количестве 0,05-0,2% от веса шихты, и при температуре 1450-1600^оС введение дисперсных порошков нитридов, карбидов и оксидов с частицами 1-300 мкм, в количестве 0,05-0,6% от веса шихты.

Предложенный способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов обладает существенными отличиями, так как характеризуется новой совокупностью признаков, не обнаруженных в процессе поиска по источникам патентной и научно-технической литературы.

Известны способы получения отливок с мелкокристаллической структурой [1] , за счет изменения условий кристаллизации отливок. Однако при этом не достигается улучшения карбидной структуры отливок. Применение лигатур типа ФЦМ-6 и ЖКМК-6 не обеспечивает эффективное управление макро- и микроструктурой отливок и соответственно их износостойкостью.

Применение предложенного способа изготовления отливок обеспечивает эффективное управление кристаллизацией матрицы сплава и избыточных карбидных фаз. Введение в расплав ультрадисперсных порошков из группы: нитрид карбида, карбонитрид, оксид, борид при температуре 1500-1650^оС позволяет улучшить, морфологию и топографию карбидных фаз, так как ультрадисперсные порошки, с частицами 0,01-0,2 мкм, обеспечивают измельчение и равномерное распределение карбидных включений при улучшении их формы (за счет их компактирования). Введение в расплав дисперсных порошков тугоплавких соединений с частицами 1-300 мкм при температуре 1450-1600^оС, обеспечивает измель- чение структуры излома отливок. Введение в расплав ультрадисперсных порошков повышает твердость матрицы сплава за счет перераспределения углерода между карбидами и матрицей, что позволяет увеличить твердость материала отливок.

Способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов иллюстрируется примером. Способ опробовали при изготовлении отливок из сплава следующего химического состава, %: С - 2,8, Si - 0,7, Cr - 18, Mn - 0,7, Ti - 0,1, Mo - 0,5. Высокохромистый чугун плавили в индукционной печи с основной футеровкой с наведением защитного шлака. После перегрева металл раскисляли ферромарганцем, алюминием, силикокальцием в количестве 0,1-0,15% каждой добавки от веса шихты. Причем введение добавок чередовали интервалами выдержки расплава 20-30 сек.

Модификаторы для обработки жидкого металла готовили по а.с. СССР N 1336577. После модифицирования металл разливали в формы. Из полученных отливок вырезали образцы для исследования макро- и микроструктуры отливок и определения их износостойкости. Образцы нормализовали при температуре 1050^оС в течение 2 ч.

Износостойкость отливок оценивали по потере веса при абразивном износе методом неподвижного кольца. В качестве абразива использовали кварцевый песок, марки КО 0315. В качестве эталона применяли образцы от отожженной стали 40.

Твердость образцов определяли на твердомере марки ТК-2. Макро- и микроструктуру отливок оценивали на микроскопах МИМ-7 и МИМ-8М.

Результаты испытаний образцов и отливок приведены в таблице. Испытания показали, что предлагаемый способ изготовления отливок из высокохромистых чугунов позволяет увеличивать твердость отливок по HRC до 65-68 единиц, улучшить макроструктуру отливок, что обеспечивает повышение относительной износостойкости в 1,3-2 раза.

Экономическую эффективность от применения предложенного способа изготовления отливок из высокохромистых чугунов оценивали из условия увеличения ресурса работы дробеметных лопаток в 1,5-2 раза, что равноценно увеличению выхода годного литья в 1,5-2 раза.