Способ получения графитизированных чугунов, сталей и сплавов

О П И С А Б М Е. ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Саветсииа Сациапиетичеаиик РеспубликВТОРИЧНОМУ СБИЛИЕЛЬСТВУ линтельн 08 к явт. ЕРИМ"Вч28 а 2-02 осударственныи коинтетоаета Министров СССРно делан изобретенийи открытий 23) Приоритет43) Оиублнковаи) Дата ОПЯДЛКНОВаНУи Чеие апра 2 8; 778 Авторыизобретени.е,РыжикОВ . Б.Б.СОломкО, Р.ГьДОрофьев и Н.И.ганжа Заявитель Донецкий ордена трудового красногполитехнический кнстктут ОСОБ ПОЗеУЧЕНИЯ РРАФИТИЗИРОЭйН 11 ЫХ цУГУНОБ СРДЕеРЙ И .:и и;, в 2 г 4) Изо металл ио дляесса гра бретение относится к чернойургии и может быть использоваполучения граФитизироваиных чугунов, сталей и сплавов.Известен .способ производства граФитизированных чугунов, сталей н спла. вов, который состоит из двух неразрывно связанных между собой технологических процессов 2 получения отливок со связанным в карбиды углеродом )0 и последующего графитизирующего отжнга, в результате которого происходит распад карбидов и образование свободного углерода в виде граФита Ц .)к Известен способ графитизацик стали, который осуществляется путем подачи струи инертного газа с взвешенными частицами графита в струю расплавленного металла. Расплавленный Металл с адсорбированными частицами граФита заливают в чугунную Форму медленно охлаждают и отжигают в течение длительного времени. 12.Недостатком известных дп 1 собов является необходимость проведения длительного графитизирующего Отжига (20-40 ч ). Кроме этого, В известных способах не удается получить ОДБОрОД- ное распределение графита, Вследствие неполнот- превращения карбидбодц-й угл=р/,22Известен также способ производстваГрафеетеезеероваеЕИОЙ стали сО свобОДнъем углеводомзаеее 2 ючающийся В расплэВле" Бик низкокачественного углсродсодержащего сырья (литейного скрапа, Оборотного матеокала, стального скратеа цезоксеет:НООВане:н Ваннь 2 В злектрО- - .УЕ Оной клн В индукционной печах ипоследущцем2 рафитнзкрующем ОтжигеОТЛИВКИ З,НедостаткОм зтОГО способа ЯвляетсяНестабильность прсцесса графктизации,неОднородность Отливок тео углероду р трудность регулкрованеея процесса выделения графита, протекающего при Отжкге В результате влияния на интенсивность графитизацкет Относительно небольреех и ВОВРОжных В промьЯееле нных условиях колсбаний температуры. Процесс ерафитеезацееее В отдельных случаяхможет и не протекать. Кроме этого графитизкрованная сталь имеет ВысОКуюстепень загрязееенности Беметаллкческими включениями. Известный способ непрнмене 1 М к сталям с содержанием углерода меееее е Г фЦелью изобретения яВЕЕяется интенсификация ее стабилизация процсечению отливки однородное.П р и м е р 2, Был проведен сравнительный переплав того же чугуна с2,5 углерода без наложения магнитно)О го поля на расплав, остальные условиявыплавки те же, что н в пример" 1(скорость охлаждения 40 град/мин ).Излом отливки светлый. В микроструктуре шлифов (х 200) выделений графита не обнаружено, что указывает наполучение белого чугуна со связаннымуглеродом в карбиды.П р и м е р 3. Проверку способапроводили на стали с содержанием угЮлерода 1 3. Напряженность магнитно/го поля соленоида при наложении нарасплав 800 Э, Кристаллизацию проводили в магнитном поле. При температуре Отливки 900 С поле выключали. Скорость охлаждения отливки 40 град,Мин.Излом отливки черный . В микроструктуре шлифов (х 200) были обнаруженывыделения графита, что указывает наполучение графитизированной стали.П р и м е р 4. Способ осуществляли на стали с 0,35-ным содержаниемуглерода. Напряженность постоянногомагнитного поля 3000 Э, Условия кристаллизации и охлаждения отливки теже, что и в примерах 1 и 3. Электрон 35 номикроскопическое исследование микроструктуры полученных образцов (х 200)показало, что на поверхности изломовимеются выделения кристаллов графита,П р и м е р.5, Способ осуществляли40 на системе СОР -АРО с О, 1-ным содержанием углерода, После расплавления.шихты, состоящей иэ смесиСаР -.А 20на расплав накладывали магнитное поленапряженностью 800 Э. Кристаллизацию45 вели в магнитном поле, скорость охлаждения 45 г ад/мин. Электронномикроскспические исследования (х 10000)показали, что в полученных образцахимеются выделения графита,П р и м е р 6. Условия эксперимента те же, что и в примере 5, но безналожения магнитного поля. Выделенийграфита в выплавленных образцах необнаружено (х 10000),В результате проведенных опытовбыло установлено, что при наложениимагнитного поля на расплав, обеспечи.ьается получение графитизированныхчугунов, сталей и сплавов без проведения дополнительного графитиэирующего Фитизации, получение однородной структуры отливок по углероду.Поставленная цель достигается тем,что в известном способе полученияграфитизированных сталей, заключающемся в расплавлении углеродсодержащей шихты, на расплав накладйвают5ориентированное магнитное поле, величину напряженности которого поддерживают в пределах 30-15000 Э и кристаллизацию расплава ведут в магнитном поле.Углеродсодержащие расплавы системна основе элементов, образующих неустойчивые карбиды (РВ,М, Со, СцРЙ , Со, )(2, и др.) имеют неодноРодйое строение и в них существуют кристаллы графита размером 20150 1. Кристаллы графита обладаютслоистой структурой и поэтому анизотропией физических свойств. Магнитнаявосприимчивость кристаллов графитавдоль слоев в 44 раза больше ( алгебраически ) восприимчивости в направлении перпендикулярно слоям. В результате магнитной анизотропии, при наложении магнитного поля на расплав, содержащий кристаллы графита, кристаллы ориентируются плоскостью слоеввдоль магнитных силовых линий, Приэтом происходит образование крупныхустойчивых графитовых кристаллов,размер которых в отдельных случаяхдостигает 50-100 мкм. Разрушения графита при коисталлизации расплава непроисходит, поскольку кристаллы имеютдостаточно крупные размеры, и, кромеэтого, энергия связи между атомами углерода в слоях очень велика(170 ккал/г-атом).Исследования показали, что положительный эфФект графитизации достигается при обработке расплава магнитным полем величиной 30-3000 Э, причемтем сильнее чем выше напряженностьполя. Поэтому за максимальную величину напряженности магнитного поля приняли технически достижимую в настоящее время напряженность в 15000 Э.П р и м е р 1. пихту, состоящуюиз чугуна с содержанием углерода2,5 расплавляли в нагревательной печи сопротивления, конструкция которойбыла выбрана таким образом, что исключалось наложение собственного магнитного поля нагревателя на расплав,Плавление шихты проводили в емкостииз немагнитного материала. После расплавления чугуна на расплав накладывали ориентированное магнитное поленапряженностью 30 Э. Магнитное полесоздавали соленоидом, Кристаллизациюпроводили в магнитном поле. При достижении температуры отливки, равной60900 фС, магнитное поле выключали. Прийтемпературе отливки, равной 200ее извлекали нз печи. Скорость охлаждения отливки от температуры расплава до комнатной температуры сос- б 5 тавляла 40 град/мнн Отливку испытывали на излом. Излом был черным, что указывает на получение графитизированного чугуна. Исследование микроструктуры шлифов (Х 200) показало,что отливка иМеет феррито-графитовуюструктуру, Распределение углерода по отжига.Такйм образом, предлагаемое изобретение обеспечиваетинтенсификацию процесса графитизации, а также его экономичность, в связи с отказом от применения длительного графитнзирующего отжига;6374 лстабильность процесса графитиэации;улучшение качества и однородности графитиэиронанных чугунов сталей и сплавов;воэможность применения проц;са графитиэации к низкоуглеродистым системам.Формула изобретенияСпособ получения ;рафитизированных 1 О чугунов, сталей и сплавов, заключающийся в расплавлении углеродсодержащей шихты, о т и и ч а ю щ и й с я 7 6тем, что, с целью интенсификации истабилизации процесса графитизации,получения однородной структуры отливок по углероду, после расплавленияшихты на нее накладывают ориентирован.ное магнитное поле напряженностью30-15 Г 00 Э и кристализацию расплававедут в магнитном поле,Источники информации, принятыево внимание при экспертизе;1. Основы материаловедения. Подред, И.И.Сидорина, М., Машиностроение, 1976, с. 207-208.2.Патент Японии й 44-1042,3. Патент ФРГ М 1235, 966,кл. 18 в //00, 1967.Составитель С.ДэигоевРедактор Л.Емельянова Твхред Н.Бабурка Корректор Н,ЗолотовскаяЗаказ 7049/19 Тираж 730 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва ЖРаушская наб. д, 4 5филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4