способ получения высокопрочных отливок из чугуна

Формула изобретения

Способ получения высокопрочных отливок из чугуна, включающий модифицирование расплава чугуна дисперсным порошком оксида алюминия, заливку расплава в литейные формы и извлечение отливок после их затвердевания, отличающийся тем, что расплав модифицируют плакированным парафином тонкодисперсным порошком оксида алюминия в количестве не менее 0,008% от массы расплава с последующим добавлением магнийсодержащей лигатуры в количестве 0,3-0,5% от массы расплава.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовало при изготовлении из серого и отбеленного чугуна мелющих тел и деталей, подвергающихся ударному воздействии бил, валков прокатных станов, щек щековых дробилок, бронефутеровки шаровых мельниц, большегрузных автомашин, тачек для руд и угля и т.п.

Известно применение малых количеств (0,01-0,1%) упрочняющих добавок ультрадисперсных порошков тугоплавких бескислородных соединений, таких как карбиды, нитриды, бориды (пат. РФ 2069702, кл. С 21 С 1/00, С 22 С 35/00, В 22 D 27/20, 27.11.96; а.с. 1388190, l5.04.88). Однако отливки, модифицированные этими составами, обладают недостаточной ударной прочностью.

Наиболее близким по технический сущности является способ модифицирования расплава чугуна ультрадисперсным оксидом алюминия в количествах 0,01-0,1 мас. % (пат. РФ 2080961. кл. 6 В 22 D 27/20. С 21 С 1/08, В 22 D 1/00, 10.06.97). Он используется при производстве отливок из высокохромистого чугуна, где в присутствии оксида алюминия образуются карбиды короткой округлой формы, обеспечивающие повышенную ударостойкость.

Недостатком данного способа применительно к изделиям из серого и отбеленного чугуна является возникновение в структуре отливок крупных игольчатых цементитных полос-тяжей длиной 200-950 мкм, способствующих повышению твердости, но одновременно увеличивающих хрупкость, что приводит к снижению ударостойкости.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение ударостойкости отливок из серого и отбеленного чугуна.

Решение поставленной задачи достигается путем модифицирования расплава плакированным парафином тонкодисперсным порошком оксида алюминия в количестве не менее 0,008% от массы расплава с последующим добавлением 0,3-0,5% от массы расплава.

Плакирование порошка снижает адсорбцию воды и кислорода воздуха на модификаторе, сохраняя активность его поверхности, дает возможность отформовать его дозированное количество.

Микроструктура шлифов отливок, обработанных предложенным способом, представляет собой мелкокристаллический перлитный чугун с вторичным цементитом и сотовым ледебуритом. Средний размер структурных зерен приповерхностной зоны составляет 150 мкм, а графитных включений в глобулярной форме 5-20 мкм, т.е. , структура становится более мелкозернистой и ударостойкость изделий резко возрастает.

Пример. Способ был опробован при ваграночной выплавке помольных шаров из серого чугуна. Заливку осуществляли при температуре 1620-1570 К. Расплав заливали в ковш на 200 кг, модифицировали плакированными парафином отформованными таблетками тонкодисперсного порошка оксида алюминия, полученного путем длительного помола в шаровой мельнице и на вибростенде, добавляли измельченную в шаровой мельнице магнийсодержащую лигатуру ЖКМК-4 (ТУ 14-5-39-74) и затем разливали обработанный чугун в металлические кокили. Испытания на ударостойкость отлитых чугунных шаров проводили на установке многоцикловой ударной нагрузки. Шлифы для изучения микроструктуры вырезали в виде сегментов от края шара до его центра. Результаты экспериментов приведены в таблице.

Анализ полученных данных показал, что введение в расплав плакированного парафином тонкодисперсного порошка оксида алюминия в количестве не менее 0,008 мас.% с 0,3-0,5% магниевой лигатуры позволяет увеличить ударостойкость шаров не менее чем в 4 раза.

Добавка 0,1% лигатуры практически не влияет на время разрушения отливки, поскольку длина цементитных ламелей, обусловливающих хрупкость помольных шаров, недостаточно снижается, хотя количество шаровидного графита резко возрастает.

Добавка лигатуры выше 0,5% нецелесообразна, так как ударостойкость далее не изменяется, а стоимость продукции растет.