Спосіб модифікування виливків сталей дисперсно-структурованими модифікаторами

Реферат: Спосіб модифікування виливків сталей дисперсно-структурованими модифікаторами, що включає розплавлення, розливку і тверднення металевого сплаву, причому перед розливкою до розплаву додають дисперсно-структурований швидкісною кристалізацією модифікатор. UA 104261 U (12) UA 104261 U UA 104261 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до ливарного виробництва, переважно до обробки розплавів чорних і кольорових металів перед розливкою і кристалізацією. Відомий спосіб (найближчий аналог) модифікування ливарних заевтектоїдних силумінів (а.с. СРСР SU № 1089159А, МПК С22С 1/06, опубл. 30.04.1984 p.) включає роздільне введення до розплаву модифікуючих добавок для подрібнення первинних кристалів кремнію, після чого в інтервалі температур ліквідує - солідус вводять добавку для модифікування евтектики. Недоліком такого способу є технологічна складність процесу одержання модифікаторів двох різних типів та двостадійність їх введення у вузькому регламентованому температурному інтервалі, а також обмеженість застосування лише для виготовлення виливків заевтектичних алюмінієво-кремнієвих сплавів. В основу корисної моделі поставлено задачу цілеспрямованого подрібнення та підвищення однорідності литої структури з метою одержання литих виробів з високим опором крихкому руйнуванню. Поставлена задача вирішується тим, що в способі модифікування виливків сталей дисперсно-структурованими модифікаторами, який включає розплавлення, розливку і тверднення розплаву, згідно з корисною моделлю, перед розливкою до розплаву додають модифікатор з підготовленою швидкісною кристалізацією високодисперсною структурою. Одержання таких спеціально структурованих модифікаторів забезпечується використанням ливарних технологій із швидкісним регламентованим тепловідбором при швидкості охолодження розплаву під час кристалізації (Vox) в інтервалі 350-650 °C/с. Кількість модифікатора визначається, виходячи із загально прийнятих технологічних вимог. Введення в розплав дисперсно-структурованих модифікаторів, які зберігають закладені в них металогенетичні спадкові ознаки (ближній порядок), зумовлює підвищення ефективності модифікування, утворення значної кількості зародків кристалізації, забезпечує формування дрібнокристалічної і однорідної структури по всьому перерізу виливків. З позицій кластерної теорії при невеликих перегрівах над ліквідусом (~ до 100 °C) будова розплаву успадковує особливості структури твердого стану. Нерівноважний мікронеоднорідний розплав складається з активізованих іонів і мікрооб'ємів ближнього порядку, успадкованих від дисперсно-структурованих модифікаторів і вихідних компонентів шихти. Така мікронеоднорідність в поєднанні з оптимальними режимами кристалізації є передумовою ефективного керування фазово-структурним станом і властивостями виливків. В умовах ФТІМС НАН України на сталях 20Л, 45Л, У7Л досліджено вплив дисперсноструктурованих швидкісною кристалізацією модифікаторів, на прикладі силікокальцію марки СК30 (ГОСТ 4762-71) та СИИТМиш-3 (ТУ 15-5-50-74), одержаних за умов швидкісного охолодження під час їх кристалізації при V ox=350 °C/с та 650 °C/с, на дисперсність і однорідність литої структури. Розмір зерна у структурі модифікаторів у стані поставки згідно ГОСТ 5639-82 відповідає номерам 2 і 3 (силікокальцій) і номеру 3 (СИИТМиш-3). В разі їх кристалізації при швидкості охолодження Vox=350 °C/с розмір зерна зменшується до номерів 6 і 7 (силікокальцій) і до номера 7 (СИИТМиш-3), а при Vox=650 °C/с до номерів 9 і 8 відповідно. Перед розливкою сталей до розплаву основного металу додавали модифікатори з різною дисперсністю структури у кількості 0,30 % (силікокальцій) та 0,15 % (СИИТМиш-3). Розливку сталей здійснювали від стандартних температур з перегрівом 50 °C над ліквідусом у стандартні трефоподібні піщані форми, що забезпечувало середню швидкість охолодження при кристалізації 5 °C/с. Таблиця Розмір зерна в сталях при використанні модифікаторів з різними швидкостями охолодження при їх кристалізації Модифікатор Силікокальцій марки СК30 СИИТМиш-3 Сталь 20Л 45Л У7Л 20Л 45Л У7Л Без модифікатора -2 -1 3 -2 -1 3 Розмір зерна, номер Модифікатор стан поставки Vox=350 °C/с 2 3 2 4 5 7 1 3 2 3 5 7 1 Vox=650 °C/с 4 5 9 4 5 8 UA 104261 U 5 10 15 Металографічно встановлено, що при введенні в розплав дисперсно-структурованих модифікаторів зерно у литій структурі сталей закономірно подрібнюється відповідно підвищенню дисперсності литої структури модифікатора (таблиця). Це зумовлює суттєве підвищення значень ударної в'язкості сталей порівняно з модифікуванням силікокальцієм у стані поставки на 40 % і 50 % (сталь 20Л), на 20 % і 35 % (сталь 45Л), на 35 і 60 % (сталь У7Л) відповідно швидкості охолодження при виготовленні модифікатора - 350 °C/с і 650 °C/с. Подібним чином підвищуються показники ударної в'язкості сталей при модифікуванні дисперсно-структурованим СИИТМиш-3 - на 30 % і 40 % (сталь 20Л) на 15 % і 30 % (сталь 45Л), на 20 % і 60 % (сталь У7Л). Таким чином, встановлено принципово нову можливість ефективного впливу на формування литої структури із забезпеченням потрібної дисперсності, однорідності і опору крихкому руйнуванню при використанні закладених швидкісною кристалізацією спадкових ознак модифікаторів з підготовленою високодисперсною структурою при виготовленні ливарної продукції. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб модифікування виливків сталей дисперсно-структурованими модифікаторами, що включає розплавлення, розливку і тверднення металевого сплаву, який відрізняється тим, що перед розливкою до розплаву додають дисперсно-структурований швидкісною кристалізацією модифікатор. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2