Способ получения поверхностно-легированных отливок

, Ю. В. Соколов, ужный и И. Е. Го Авторыобретение И,орусский ордена Трудово политехнический ннс Красного Знамениут ввитевь 4 СПОСОБ ПОЛУ ИЯ ПОВЕРХНОСТНО-ЛЕГИРОВАН ЛИВОК ормы слон легирующего редварительный подогр асплавленного металла крытия,ее, залив выдер и пподогревом в нагревателе ослщее охлаждение 2.Однако способ не позволяет пчить заданную тслоя и нсключаелнрования по длвисимости от удеталей бываетпри работе вытпового инструмцевина отливкиобъемной кристзуется относити пластичность вляет Целью изобретениялечение регулированиностно-легированноголивки с одновременнымпрочности и пластичнвины,обес- поверхдлине отемрдцео слоя поповьвденисти ее с Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико- термической обработке, и может быть использовано для получения поверхноет. но-легированных отливок с хорошей прочностью и пластичностью сердце вины.,Известен способ создания материалов, отвечающих требованиям эксплуатации их при высоких температурах и0 осевых нагрузках, заключающийся в получении ориентированной структуры однонаправленньщ осевым теплоотводом 1 ),Однако существующий способ в ряде случаев требует проведения дополнительной химико-термической обработки с целью получения, например, высокой жаростойкости, износостойкости, твердости поверхностного слоя деталей.Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ получения отливок с поверхностно-легированным слоем, включающий нанесение на рабочую поверхность литейной олщину насыщенногот возможность ее регуине отливки, что в засловий эксплуатации необходимо, например, алкивателей горячештамента. Кроме того, сердполученной в условии аллизации, характериельио низкой прочностью ю869959 Поставленная цель достигается в способе, включающем нанесекие на рабочую поверхность литейной формы слоя легирующего покрытия, предварительный подогрев ее, заливку расплавленного иеталла, выдержку .с подогревом в нагревателе и последующее охлаждение, поверхностное легированке ведут в установке для направленного затвердеванкя, размещая литейную форму на поддоне-холодильнике, предварительный нагрев литейной формы ведут до температуры на 50-00 С выше температуры ликвкдуса заливаемого сплава, причем после выдержки литейную форму выводят из нагревателя вниз со скоростью 0,5- 2 ии/мни.ФЬриу заливают расплавленным металлом и помещают в высокотеипературную камеру установки для направленной кристаллизации. Процесс насыщения происходит при заливке иеталла и во всем интервале его кристаллизации с орновременным Формированием продольно ориентированной столбчатой структуры сердцевины, образующейся при однона-,/правленном охлаждении жидкого металлаСоздание ориентированной структуры обеспечивает повышенные показатели пластичности к прочности.П р и и е р. Проводили поверхностное легирование отливок бором.Смесь порошкообразных компонентов, и жидкого стекла состава, вес.Е: карбид бора 35, Фтористый натрий 5, железная окалина 45, растворимое сте 3 кло 15 (размер фракции порошковых компонентов 0,1-0,2 мм) наносили толщиной 4-5 мм на внутреннюю поверхность литейной формы кистью. Затем форма с диффузионно-актквным покрытием подвер 40 галась сушке в электропечи при температуре 200 С в течение 30 мин, форма была подготовлена для получения литых образцов диаиетрои 20 ии и длиной 50 мм. Подготовленную форму помещали ф 5 в высокотемнературную камеру н прогревали до 1200-1300 С, после чего провофдили заливку жидкой стали 50 с температурой 70 дэС. форму с расплавленным металлом устанавливали на водоохлаж- зО даеиое основание, являющееся конструк тивной частью (кристаллизатором) установки для направленной кристаллизации, помещали в камеру установки с 4температурой на 50-100 С, превышающейолинию ликвкдус 1550, 575, 1600 С. Выдерживали при этой температуре в течение 5 мин и затем выводили из камеры со скоростью 0,5-2 мм/мин: сверху вниз. Для предотвращения выгорания углерода через камеру пропускали аргон, После кристаллизации и охлаждения отливок проводились металлографические, рентгенографические исследования и испытания на растяжение. Результаты исследований представлены в таблице.Компоненты состава применялись в виде: технический карбид бора (ГОСТ 3647-71), натрий Фтористый марки "Ч" .(ГОСТ 4463-66), железная окалина (отход кузнечно-прессового производства), жидкое стекло (ГОСТ 13076-67).Результаты металлографического и рентгеноструктурного анализов свидетельствуют, что диффузионные слои со" стоят иэ боридной эвтектики и имеют различную глубину по длине отливки,Микротвердость поверхностных слоев при этом 1200-1300 кгс/мм, в то время как микротвердость нелегированных образцов 250-300 кгс/им Сердцевина представляет собой структуру столбчатых кристаллов с преимущественным направлением роста 110,.В случае использования известного способа получения поверхностно-легированных отливок по прототипу 1,заливка стали 50 с температурой 1700 С в аналогичную Форму с таким же лЮгирующим покрытием) получались отливки, у которых толщина борированного слоя составляет 1,25 ми. Проведенные испытания показали, что предел прочности на разрыв таких образцов составляет бо = 55 кгс/мм , а относительное удлинение б = 1 ЗХ. Данные испытаний свидетельствуют,что показатели прочности в 1,4 а показатели пластичности в 1,8 раза выше при использовании предложенного,способа по сравнению со способом, взя-тым за прототип, При этом толщина слоявысокотвердых боридов возрастаетвследствие увеличения длительности высокотемпературного взаимодействия формы и стали,869959 Скоростьперемещениямм/мин Температура камеры,фС о, дкгс/мм Толщина борированного слоя ммконецотливки началоотливки 73 24 7423 76 25 1550 1,60 0,5 0,95 1,57 1,02 1,05 1600 1,10 1,55 Формула изобретения Составитель Т, КоролеваРедактор Н. Аристова Техред А. Ач Корректор М.Коста Тираж 872 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР,по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Заказ 8719/18 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Способ получения поверхностно-легированных отливок, включающий нанесение на рабочую поверхность литей ной формы слоя легирующего покрытия, предварительный подогрев ее, заливку. расплавленного металла, выдержку с подогревом в нагревателе и последующее охлаждение, о т л. и ч а ю щ и й с я 2 З тем, что, с целью регулирования толщины поверхностно-легированного слоя по длине отливки с одновременным повышением прочности и пластичности ее сердцевины, поверхностное легирование ведут в установке для направленного затвердевания, размещая ее на поддонехолодильнике, предварительный подогрев литейной формы ведут до температуры на 50-100 С выще температуры ликвидуоса заливаемого сплава, причем после выдержки литейную форма выводят из нагревателя вниз со скоростью 0,5 - 2 мм/мин. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе"Монокристальные волокна и армированные ими материалы".Мир, 1973, с. 334. 2. Авторское свидетельство СССРУ 579098, кл. В 22 О 27/20,