Спосіб одержання виливків із спадково керованою дисперсністю структури

Реферат: Спосіб одержання виливків із спадково керованою дисперсністю структури включає розплавлення, розливку і тверднення металевого сплаву. Перед розливкою до розплаву додають підготовлену дисперсно-структуровану швидкісною кристалізацією добавку, аналогічну за хімічним складом основному металу. UA 74345 U (12) UA 74345 U UA 74345 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до ливарного виробництва, переважно до обробки розплавів чорних і кольорових металів перед розливкою і кристалізацією. Відомий спосіб (найближчий аналог) модифікування ливарних заевтектичних силумінів (а.с. СРСР SU № 1089159А, С22С1/06, 1984 р.) включає роздільне введення в розплав модифікуючих добавок для подрібнення первинних кристалів кремнію, після чого в інтервалі температур ліквідус-солідус вводять добавку для модифікування евтектики. Недоліком такого способу є технологічна складність та громіздкість процесу одержання модифікаторів двох різних типів, двостадійність введення їх у вузькому регламентованому температурному інтервалі та обмеженість у використанні тільки для виготовлення виливків заевтектичних алюмінієво-кремнієвих сплавів. В основу корисної моделі поставлено задачу цілеспрямованого подрібнення литої структури з метою одержання виливків з керованою однорідною дисперсною структурою і підвищеними властивостями. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання виливків зі спадково керованою дисперсністю структури, що включає розплавлення, розливку і тверднення металевого сплаву, згідно з корисною моделлю, перед розливкою до розплаву додають певну кількість спеціально підготовленої дисперсно-структурованої швидкісною кристалізацією добавки, аналогічної за хімічним складом основному металу, нагрітому для забезпечення збереження елементів структурної спадковості не вище температури рівноважності (Т р) мікронеоднорідного розплаву. Введення в розплав дисперсно-структурованих добавок, які зберігають закладені металогенетичні спадкові ознаки (ближній порядок) і зумовлюють утворення значної кількості зародків кристалізації, забезпечує формування однорідної дрібнозернистої структури по всьому перерізу виливків. Використання ливарних технологій із швидкісним і регламентованим тепловідбором при кристалізації створює передумови одержання таких нерівноважних і спеціально структурованих фазово-структурних станів компонентів (добавок) шихти. З позицій кластерної теорії при невеликих перегрівах над ліквідусом (~ до 100 °C) будова розплаву мало відрізняється від твердого стану, успадковуючи всі особливості його структури і дефектності. Нерівноважний розплав складається з різних мікрооб'ємів ближнього порядку, в тому числі успадкованих від вихідних компонентів шихти і введених до розплаву добавок. Саме нерівноважна мікронеоднорідність у поєднанні з оптимальними режимами плавлення і кристалізації є найбільш доступними засобами керування фазово-структурним станом і властивостями виливків. Носіями корисної металогенетичної інформації може бути також селективний оборотний метал при переплавах з певною фазово-структурною спадковістю і спеціальні лігатурні і модифікуючі добавки, одержані з використанням сучасних методів швидкісної кристалізації, нанотехнологій, інтенсивної пластичної деформації, термочасової обробки тощо. В умовах ФТІМС НАН України на прикладі сталей 45Л і Р6М5Л досліджено вплив дисперсноструктурованих добавок аналогічного хімічного складу у кількостях 10 і 20 %, одержаних за умов охолодження розплаву при їх кристалізації зі швидкістю охолодження (V ox) 350 °C/с та 600 °C/с, на дисперсність литої структури. Розмір зерна добавок за цих умов кристалізації дорівнював згідно ГОСТ 5639-82 відповідно для сталі 45Л номерам 7-8, для сталі Р6М5Л номерам 10-11. Номер зерна вихідного шихтового металу сталі 45Л дорівнював 0, сталі Р6М5Л - номеру 5 (таблиця). Для забезпечення збереження елементів структурної спадковості вказаних добавок розплав основного металу нагрівали не вище 50-70 °C температури ліквідусу сталей (для сталі 45Л Тл=1490 °C, для сталі Р6М5Л Тл=1430 °C), тобто нижче температури рівноважності (Т р) мікронеоднорідного розплаву. Перед розливкою в розплав основного металу додавали у необхідній кількості відповідні дисперсно-структуровані швидкісною кристалізацією добавки, після чого витримували його при тій же температурі ще 5-7 хв до повного їх розчинення. Підготовлений розплав розливали від вказаних температур у стандартні трефоподібні піщаноглинисті форми і охолоджували із середньою швидкістю 5-1.0 °C/с. Металографічно встановлено, що введення в розплав основного металлу дисперсноструктурованих добавок сталей аналогічного хімічного складу закономірно подрібнює її зерно, зменшуючи його в середньому на 4-5 номерів (таблиця). Розмір зерна сталей у виливках визначається дисперсністю структури і кількістю структурованої добавки, введеної в розплав перед кристалізацією. Таким чином, встановлено принципово нову можливість ефективного впливу на формування литої структури із забезпеченням потрібної дисперсності і однорідності при 1 UA 74345 U використанні закладених металогенетичних спадкових ознак у дисперсно-структурованих добавках до розплаву при виготовленні ливарної продукції. Таблиця Розмір зерна сталей залежно від кількості введеної дисперсно-структурованої добавки Сталь 0 Розмір 45Л зерна (номер) 0 Р6М5Л Кількість добавок, % (мас. частка) 10 20 5 4 7 8 9 6 8 9 10 Примітка: над рискою - Voх добавки 350 °C/с, під рискою - Vox добавки 600 °C/с. 5 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб одержання виливків із спадково керованою дисперсністю структури, що включає розплавлення, розливку і тверднення металевого сплаву, який відрізняється тим, що перед розливкою до розплаву додають певну кількість спеціально підготовленої дисперсноструктурованої швидкісною кристалізацією добавки, аналогічної за хімічним складом основному металу, нагрітому для забезпечення збереження елементів структурної спадковості не вище температури рівноважності (Тр) мікронеоднорідного розплаву. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2