Екзотермічна суміш для отримання термітних швидкорізальних сталей

Екзотермічна суміш для отримання термітних швидкорізальних сталей, що містить оксид феруму, порошки алюмінієві, оксиди легуючих елементів або порошки цих елементів при вмісті сірки і фосфору в терміті не більше 0,02%, яка відрізняється тим, що як оксид феруму використовують залізну окалину у вигляді відходів ковальського і прокатного виробництв, а як оксиди легуючих елементів або їх порошки використовують хром металевий ГОСТ 5905-79 або ферохром ФХ65-7А ГОСТ 47570-79, силікокальцій С40Л10 ГОСТ 476271, феросиліцій ФС65Ал3,5 ГОСТ 1415-78, ферованадій (75%-ий), карбон, молібден, оксид вольфраму, при цьому одержують сталі марок Р9К5л, Р10К5Ф5л в залежності від різних співвідношень компонентів екзотермічної суміші, мас. %: для сталі Р9К5л: хром металевий ГОСТ 5905-79 або ферохром ФХ65-7А 65%-ий ГОСТ 3,4-4,4 (5,2-6,8) 47570-79 силікокальцій С40Л10 ГОСТ 4762-71 та феросиліцій ФС65Ал3,5 ГОСТ 1,5-2,0 2 (11) 1 3 43565 виливків складу, при цьому для живлення виливків з бронзи БрОЦС 5-5-5 склад екзотермічної суміші наступний, мас. %: оксид купруму (СuО) 30,8-77,2; оксид плюмбуму (РbO2) або порошок плюмбуму 3,2-6,9; оксид цинку (ZnO) або порошок цинку 3,2-6,9; оксид стануму (SnO2) або порошок стануму 3,2-6,9; порошок алюмінію або мливо алюмінієвої стружки і порошок магнію або мливо магнієвої стру12,1-33,2; жки разом мливо стружки бронзи БрОЦС 5-5-5 решта, а для живлення виливків з бронзи БрАЖ 10-4 склад екзотермічної суміші наступний, мас. %: оксид купруму (СuО) 20,6-37,3; оксид феруму або залізна окалина (Fе3О4) 2,2-3,9; порошок алюмінію або мливо алюмінієвої стружки і порошок магнію або мливо магнієвої стружки разом 12,1-19,6; мливо стружки бронзи БрАЖ 10-4 решта. Недоліком найближчого аналога є неможливість утворення в результаті горіння рідких високоперегрітих швидкорізальних сталей необхідного хімічного складу. Завдання корисної моделі полягає у отриманні високоперегрітих швидкорізальних сталей Р9К5л, Р10К5Ф5л з оксидів легуючих елементів або їх порошків при їх відновленні алюмінієм і при мінімальному випалюванні легуючих елементів. Поставлене завдання досягається таким чином, що екзотермічна суміш для отримання термітних швидкорізальних сталей, що містить оксид феруму, порошки алюмінієві, оксиди легуючих елементів або порошки цих елементів при вмісті сірки і фосфору в терміті не більше 0,02%, яка відрізняються тим, що як оксид феруму використовують залізну окалину у вигляді відходів ковальського і прокатного виробництв, а як оксиди легуючих елементів або їх порошки використовують хром металевий ГОСТ5905-79 або ферохром ФХ65-7А ГОСТ 47570-79, силікокальцій С40Л10 ГОСТ 4762-71, феросиліцій ФС65Ал3,5 ГОСТ 1415-78, ферованадій (75%-ий), карбон, молібден, оксид вольфраму при цьому одержують сталі марок Р9К5л, Р10К5Ф5л в залежності від різних співвідношень компонентів екзотермічних сумішей, мас. %: для сталі Р9К5л: хром металевий ГОСТ5905-79 3,4-4,4 або ферохром ФХ65-7А 65%-ий (5,2-6,8) 4 ГОСТ 47570-79 силікокальцій С40Л10 ГОСТ 4762-71 та феросиліцій 1,5-2,0 ФС65АлЗ,5 ГОСТ 1415-78 ферованадій (75%-ий) 2,1-3,5 карбон 1,4-1,7 кобальт 4,9-6,1 молібден 0,7 оксид вольфраму WO3 9,1-12,8 порошок алюмінієвий марок ПА17,2-19,3 3-ПА-6 ГОСТ 6058-73 (17,6-19,9) залізна окалина F3O4 у вигляді відходів ковальського і прокатного виробництв решта, а для сталі Р10К5Ф5л: хром металевий ГОСТ5905-79 або ферохром ФХ65-7А 65%-ий 3,4-4,5 ГОСТ 47570-79 (5,3-6,9) силікокальцій С40Л10 ГОСТ 4762-71 та феросиліцій 1,5-2,0 ФС65Ал3,5 ГОСТ 1415-78 ферованадій (75%-ий) 5,1-6,9 карбон 2,3-2,6 кобальт 4,9-6,1 молібден 0,7 оксид вольфраму WO3 9,8-13,2 порошок алюмінієвий марок ПА16,0-18,1 (16,4-18,7) 3-ПА-6 ГОСТ 6058-73 залізна окалина F3O4 у вигляді відходів ковальського і прокатного виробництв решта. Переваги використання екзотермічних сумішей даних складів полягають у тому, що це дозволяє отримувати швидкорізальні сталі Р9К5л, Р10К5Ф5л в умовах ремонтних майстерень, цехів та інших виробничих приміщень не пристосованих для звичайних методів плавлення сплавів, а також заявляється можливість здійснювати наплавлення швидкорізальною сталлю. У складі металотермічної шихти використані оксиди легуючих елементів, що відновлюються алюмінієм. Проведено відповідні термохімічні та термокінетичні розрахунки на основі стехіометричного складу компонентів, із врахуванням засвоєння їх з шихти. Приклад конкретного використання. Використовуються сплави, що отримані у металотермічному реакторі в результаті горіння термітних сумішей відповідного складу [4], що наведені у Таблиці 1. Алюмінієвий порошок у даному складі шихт може бути замінений на мливо алюмінієвої стружки - відходи металорізального виробництва. Замість порошку карбону може використовуватись графіт, сажа та ін. 5 43565 6 Таблиця 1 Хімічний склад термітних швидкорізальних сталей та склад шихт для синтезу швидкорізальних сталей Р9К5л, Р10К5Ф5л Марка сталі - аналог промислової С Ферохром (65%-вий) WО3 Склад шихти1 Ферованадій (75%-вий) Силікокальцій та феросиліцій Мо Фероалюмінієвий терміт С Сr Хімічний склад W термітних швидV корізальних стаСо лей (% за мас.) Мо АІ 1 Р9К5л 1,42 6,15 11,63 2,80 5,80 0,7 решта 0,85 4,0 9,3 2,1 5,7 0,2 0,1 Р10К5Ф5л 2,25 6,31 12,63 6,00 5,20 0,7 решта 1,35 4,1 10,1 4,5 5,0 0,2 0,1 Вміст S і Р повинен складати не більше 0,02%. Характеристики синтезованих металотермічних швидкорізальних сталей Р9К5л, Р10К5Ф5л (питома маса у, твердість HRC) та особливості структури наведені у Таблиці 2. Таблиця 2 Фізико-механічнІ властивості та особливості структури термітних швидкорізальних сталей Р9К5л, Р10К5Ф5л № з/п 1 2 Марка сталі - аналог промислової Р9К5л Р10К5Ф5л g кг/м3 (х103) 8,3 8,2 HRC 60 59 Маса карбідної фази, % 21 24 Основними параметрами, що встановлюють різальні властивості швидкорізальних сталей, крім Залишковий аустеніт у поверхневому шарі, % 67 77 твердості, є їх теплостійкість, що наведена у Таблиці 3. Таблиця 3 Службові властивості синтезованих термітних швидкорізальних сталей № з/п 1 2 Марка сталі-аналог промислової Р9К5л Р10К5Ф5л Відносна шліфованість 0,5 0,4 Отримані дані свідчать, що спосіб отримання сплаву, умови твердіння і особливості синтезованого сплаву позитивно вплинули на властивості синтезованих сплавів, і дозволяють стверджувати, що литі термітні швидкорізальні сталі можуть застосовуватися для процесу різання, демонструючи властивості кращі, ніж у сплавів, отриманих промисловими технологіями. Таким чином, не зважаючи на підвищену вартість синтезованої швидкорізальної сталі, враховуючи автономність процесу синтезу, незалежність від складного обладнання, потужних джерел енергії та висока швидкість і продуктивність процесу (час горіння суміші триває 20-30с.), відкриваються широкі можливості для Теплостійкість, °С 640 640 використання наплавлення термітних швидкорізальних сталей. Техніко-економічна ефективність. Використання металотермічного плавлення економічно доцільне у випадках, коли потрібно терміново (за лічені секунди) отримати рідку швидкорізальну сталь, при відсутності джерел електроенергії, складного обладнання для плавлення металу та ін., тобто в ремонтних неспеціалізованих майстернях і навіть польових умовах. Насправді ефект від використання термітних швидкорізальних сталей ще більший тому, що у виробництво повертається також ферум, який вміщується у залізній окалині, а також замість по 7 43565 рошків металів та їх оксидів можна використовувати мливо стружки - відходи металорізального виробництва. Корисна модель може бути застосована у інструментальному виробництві при терміновому виготовленні заготовок інструментів (наприклад різців), а також при термітному наплавленні інструментальних матеріалів на поверхні заготовок у ремонтних цехах. Джерела інформації 1. А.С. №969449 (СССР) МКИ В 22 Д 27/06. 533664. Экзотермическая смесь для изготовления прибылей / Н.Н.Александров, В.И.Куликов, А.И. Беляев и др. 1982, Б.И.,М., №40. - С.47. Комп’ютерна верстка М. Ломалова 8 2. А.С. 1260108 (СССР) МКИ В 22Д7/00. Способ получения стальной отливки / Б.А. Рыбальченко, Н.И. Мурашов, В.И. Коваленко. М., 1986, Б.И., №36. - С.33. 3. Патент України №70176А МПК: 7С 21С1/08. Екзотермічна суміш для металотермічних ливарних додатків бронзових виливків / Ю.Ю. Жигуц, Ю.Ю. Скиба. Опубл. 15.09.2004. - Бюл. №9. - прототип. 4. Справочник инструментальщика / Под, ред. И.А. Ординарцева. - Л.: Машиностроение, 1987. 846с. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601