Эвтектический сплав

(ГОСП Т РСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОСТВО СССР ЕНТ СССР) К 2/02 Бюл, Ь 5.И.Ко-. ригор т ав ос 1,2 - 3,5 И 1 И ии,Железо В качестве п ржать серу и .03% каждого, и составляет 1 угле на оснучения иванныхЦел стойкос и нообра ов Испольмы Ее -существук)Сг - С ирасширяетсо структулегирован 1 ю ав по данному изомпоненты в следую- %0,2-0.51,2-2,82,0-12,0 Ми - С т три э Ре - М област рой эвт 1 я. ретен ем соУгл арган РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(57) Из орское свидетельство СССР 494, кл. С 22 С 38/32, 1989.ЕКТИЧЕСКИЙ СПЛАВбретение относится.к металлурги ости к способам создания углерод ержащих и других сплавов на осн за, используемых для получения и ойких покрытий и легированнь . Цель изобретения -повышение и йкости и твердости сплавов и ис етение относится к черной метал- частности к способам созданияборсодержасщих и других сплавов железа, используемых для полносостойких покрытий и легиролавов. зобретения - повышение износотвердости и исключения трещиания в покрытиях,тический спл содержит ко ошении, мас,лючение трещинообразования в покрытиях. Сплав содержит компоненты в следующем . соотношении, мас,%: С 0,2 - 0,5; В 1,2-2,8; Ми 2-12; В 1,2 - 3,5; Сг 4,5 - 12; Реостальное, при этом соотношение Ре: Ми составляет 1 : (0,02-0,17). Сплав получают путем нагрева шихтового материала до температуры плавления 1250 С легкоплавких металлических компонентов шихты чугуна й марганцесодержащего вещества. При этом в состав шихты дополнительно вводят хром, образующий твердые растворы с железом, и карбидообразующий элемент, выдерживают- при 1250 С 3 мин и распыляют. В качестве железосодержащего, марганцесодержаще-го, кремнийсодержащего вещества используют чугун, марганец металлический; 3 ферросилиций, хром металлический, В качестве борсодержащего вещества используют ферробор. 2 табл. 4,5 12,0 Остальное римесей сплав может софосфор в количестве при этом соотношение Ге : (0,02-0,17),орошковые смеси систе- - В - Я - Сг, в которой втектики: Ее - В - С, Сев п - С, что существенно ь формирования сплавов ектики и возможность ихДля исключения трещинообразования в намораживанием и импульсным упрочненипокрытиях, получаемых на деталях диамет- ем, электроультразвуковой обработкой и др.ром свыше 50 мм100 мм, содержание способами. Состав шихтовых материаловуглерода в сплаве уменьшают до 0,2-0,5 может быть различным в зависимости отмас.% марганца до 2-12 мас.%, а бора до 5 того, какими элементами необходимо леги 1,2-2 мас.%. В системе Ге - Мп - С область ровать базовый Ге - Мп - С - В - 51 сплав,эвтектики определяется только содержани- чтобы получать сплавы заданного состава ием углерода С(0,4 мас,%). Содеркание мар- как следствие с определенными физико-меганца не ограничейо в эвтектическом ханическими и эксплуатационными свойстсплаве, поскольку он с железом образует 10 вами.непрерывный ряд твердых растворов. Об- . Получение сплавов системы Ге - Мп - Смасть эвтектики в системе Ге - В - С огра- . - В - Я - Сг эвтектического типа исходя изничена содержанием углерода (0,2-0,5 систем Ге - Мп - С, Ге - Сг - С и Ге - В - Смас.%) и бора(1,2 - 2,8 мас.%). В системе Геопределяется содержанием железа и мар - Сг- С эвтектика образуется при содержа ганца в сплаве, соотношение которыхдолжнии Сг 8 мас,% и углерода 0,5 мас.%. Обра- но составлять Ге: Мп = 1: (0,02 , 0,17) призование эвтектики системы Ге - Сг - .С содержании углерода и бора 0,2-0,5 и 1,2 позволяет получить в структуре сплава кар,8 мас.% соответственно.бид СгтСз. Хром также легирует у- Ге, по- . Получение сплавов с эвтектическойвышая его твердость. Все это и 20 структурой обусловлено тем, что она позвообеспечивает достижение поставленной це-ляет получать композицйонные, дисперсили. Отсюда очевидны преимущества систе- онно-упрочненные сплавай" с оптимальныммы Ге - Мп - С - В - Я - Сг, Нагрев . сочетаниемтвердостиипластичности,обусшихтового материала проводят до темпера- ловленные наличием матричной более платуры плавления легкоплавких металличе стичной и армирующих высокопрочных фаз,ских компонентов шихты. При этом в состав соотношение которых можно целенаправшихты включают элементы (Мп, С, В, Сг); ленноизменить. Указанные свойства ивозобразующие с железом эвтектику при тем- можность легирования эвтектическогопературе, меньшей температуры получения "сплава металлическими элементами периосплава. В качестве легкоплавких шихтовых 30 дической системы позволяют создаватьматериаловиспользуютчугун передельный, сплавы с необходимыми свойствами илимарганец металлический, в качестве источ- комплексом свойств,ника атомов бора - ферробор, атомов хрома Предлагаемый способ может быть реа-хром металлический, При наличии в шихте лизован следующим образом (см,табл. 1),компонентов, кроме легкоплавких, темпе П р и м е р 1, Шихту, содержащую 32,1ратура плавления которых выше температу-мас,% чугуна передельного, 17,7 мас,% мар ры получения сплава, в частности хрома, ганца металлического,14,3 мас.% Ферробокремния, происходит частичное расплавле- ра, 18,5 мас.% железа, 4,6 мас.%ние шихты. В этом случае образовавшийся Ферросилиция и 12,8 мас,% хрома металлирасплав как бы обволакивает нерасплавив ческого, помещают в тигель и подвергаютшиеся частицы шихты(хрома, кремния), зна- нагреву в индукционной печи до расплавлечительно интенсифицируя их ния чугуна и марганца 1250 С), выдерживадиффузионноеперераспределениепообъе- ют 3 мин, затем распыляют, Составму жидкой фазы. В способе изготовления полученного сплава содержит, мас,%: 0,5 С;сплава по данному изобретению нет необ 2,8 В; 12 Мп; 2,5 Я 1, 12 Сг; 0,03 Я; 0,03 Р; 69,54ходимости в отдельном(обязательйом) при- Ге. Полученный порошковый сплав наносятготовлении эвтектического сплава а методом плазменной наплавки в защитной"условия его получения заложены в состав атмосфере на детали диаметром 50 мм иКомпонентов порошковой шихты и режимы более, Сила тока 140-160 А, скорость на последующей обработки металлических из плавки 75 м/ч, подача плазмотрона 3делий наплавкой различными способами, в мм/об, плазмообразующийся и защитныйчастности плазменной игазопламенной на- газ - аргон. Затем упрочненную деталь охплавкой и напылением, электродуговой на- лаждают на воздухе. Упрочненный слой наплавкой, металлизацией, в т.ч. сносили и др, вышеперечисленнымииспользованием порошковой проволоки, 55 способами, Ге - Мп =1: 0,17(см. табл,2).электроискрового легирования, лазерной и П р и м е р 2. Шихту, содеркащую 21,5электронно-лучевой обработкой, наплавкой мас.% чугуна передельного, 11,8 мас.% марпри печном нагреве и нагреве ТВЧ, центро- ганца металлического, 11,9 мас.% ферробобежной биметаллизацией с нагревом ТВЧ, ра, 6,4 мас,% ферросилиция, 8,7 мас.%хрома, 39,7 мас.% железа, помещают в тиатм сбол епламм/о- а гдаю ли Ге мас ган ра, фер вти ной ца ( рас ь дер Сг;пла м 140 ча щи 5 охлаждаюнаносили иобэми, Ге ма по на ле со ра вызьноь тов и подвергают нагреву в индукционной до расплавления чугуна, ферромарганарганцэ (1250 С), выдерживают 3 мин,распыляют, Состав полученного спладержит, мас.%: 0,5 С; 2,5 В; 8 Мп; 3,5 Сг,0,03 Я;0,03 Р; 77,34 Ге. Полый порошковый сплав наносят метоплазменной наплавки в защитной фере на детали диаллетром 55 мм и . Сила тока 140-160 А, скорость наки 75 м/ч, подача плазмотрона 3 б, плазмообразующий и защитный газ он, Затем упрочненную деталь охлажна воздухе. Упрочненный слой наносидр. вышеперечисленными способами. Мп -1; 0,1 (см, табл. 2). П р и м е р 3. Шихту, содержащую 7,2 % чугуна передельного, 2,9 мас,% мара металлического, 5,6 мас.% ферробо 77 мас.% жел еза, 2,2 мас.% осилиция и 5 мэс,% хрома, помещают ель и подвергают нагреву в индукционпечи до расплавления чугуна и марган С), выдерживают 3 мин, ляют, Состав полученного сплава соит, мас.%; 0,2 С; 1,2 В, 2 Мп; 1,2 Я 1, 4,50,03 Я;0,03 Р; 90,84 Ее, Получен- порошковый сплав наносят методоменной наплавки в защитной атмосфедетали диам, 50 мм и более. Сила тока160 А, скорость наплавки 75 м/ч, подалазмотрона 3 мм/об, плазмообразуюи защитный гэз - аргон. Затем упрочненную детал а оздухе. Упрочненный слой р. 1 вышеперечисленными спо Мн Н 1, 0,02 (снт, табл, 2),При необходимости получения электродля ЭИО расплав разливают в специаль- формы, а при получении порошковых риалов распыляют, В случае создания ытия наносят на поверхность детали авкой, напылением, электпоискровым рованием, намораживанием и др, спом. Воэможность уменьшения концентии углерода в сплаве до 0,2 - 0,5 .и ганца до 212 мас.% позволяет исзовать его при плазменной наплавке в итной атмосфере аргона деталей диаом более 50 мм без образования тре. Увеличение содержания углерода вает появление трещин в наплавленслое. С целью изучения возможности расшия номенклатуры легирующих элемендля создания сплавов эвтектического 5 10 15 20 25 30 типа с регулируемыми морфологией и функциональнылли свойствами в указанный состав шихты системы Ге - Мп - С - В - Я - Сг, в частности по примеру 2 (возможно 1 и 3), вводили последовательно, или в определенном соотношении (сочетании), Ч, Со, М, Т 1, Л 1, ЯЬ, Ю и др. металлические элементы периодической системы в широком интервале концентраций, В результате реализации указанных в примере режимов были получены эвтектические сплавы типа перлит (аустенит) - карбид с определенной структурой, а соответственно целенаправленной регулируемыми физико-механическими и эксплуатационными свойствами,Получение эвтектического сплава типа перлит-карбид системы Ге - Мп - С - В - 3 и возможность его легирования в частности и другими металлическими элементами периодической системы позволяет уменьшить содержание бора в сплаве до 1.2 - 2,8 мас.% при сохранении или увеличении физико-механических и эксплуатационных свойств эвтектических сплавов,Структура получаемых сплавов системы Ге - Мп - С - В - Р - Сгсостоит из эвтектики типа перлит (или аустенит) - карбид КГе, Мп)2 з(С,В)о 1 и у-Ге+ ЕезС+ СгтСз Износные испытаний проводили по схеме вал-вкладыш. На вал наносили методом плазменной наплавки в защитной атмосфере эвтектический слой толщиной не менее 0,5 мм, а вкладыш использовали из закаленной и низкоотпущенной стали 45. Микро- структура стали 45 после закалки и низкого отпуска состояла из мартенсита отпуска твердостью 48-52 НЯС. Испытания проводили в индустриальном масле МИс добавлением 0,1 мас,% абразива. В качестве абразива использовали кварцевый песок зернистостью до 100 мкм, Режимы испытаний; удельная нагрузка 7 МПа, скорость скольжения 0,4 м/с, путь трения 1440 м, Относительная ошибка при определении износа образцов гравиметрическим способом не превышала 12%. Как видно из резул ьтатов исп ытаний (см. табл.), износостойкость эвтектических сплавов системы Ее - М п - С - В - Я - Сг при изнашивании со сталью 45 выше в 2,5-43,7 раза в сравнении с износостойкостью сплава, пол ученного по известному, а также выше 2 - 21 раза, чем флюсующихся сплавов ПГ-СРЗ, ПГ-СР 4 и ПГН(фирма нКастолин", Швейцария). Твердость предлагаемых сплавов превышает таковую для известных (см. табл. 2).1793000 Таблица 1 Состав шихты для получения эвтектического сплава Таблица еа и его сводства встав автектическо роводили в МИ+ 0,1абразивах л Исслеаоеа Р 7 МПа;Ч 0,Е и/с. Формула изобретения Эвтектический сплав преимущественно для покрытий, содержащий углерод, бор, марганец, кремний, хром и железо, о т л и ча ю щ и й с я тем, что, с целью повышения износостойкости, твердости, и исключения трещинообразования в покрытиях, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас,оа: УглеродБорМарганецКремнийХромЖелезопри этом соотношение Ге:1: (0,02 - 0,07). 0,2-0,51.2 - 2,82,0 - 12,01,2 - 3,54,5 - 12,0ОстальноеМп составляет