SU53842A1 - Содержащий бор сплав повышенной твердости на железной основе - Google Patents

Description

Предлагаемое изобретение относитс  : с.шавзм повышенной твердости на железной основе, содержащим бор. Подобного рода сплав, обладающий более низкой точкой плавлени , легко соедин етс  с обыкновенными стальными и железными издели ми, путем отливки на поверхности издели , с целью образовани  сло , обладающего свойствами , отличными от свойств поддерживающего этот слой металлического тела.

Насто щее предложение предусматривает получение сплава весьма большой твердости и значительного сопротивлени  износу с целью использовани  его дл  покрыти  железных и стальных изделий, в особенности внутренних поверхностей подверженных механическому воздействию труб (например, канализационных), а также в качестве материала дл  изготовлени  изделий, полностью состо щих из этого сплава.

Уже известно, что прибавление бора к стали повышает ее твердость, но до насто щего времени опыты в этом направлении касались сталей, содержащих малый процент углерода или бора, или обоих элементов вместе. Повышение процентного содержани  этих элементов, согласно данному изобретению , дало возможность получить сплав, чрезвычайно твердый и поддающийс  обработке только шлифовальным кругом. Его твердость может доходить до ТООО и больше по шкале Бринелл . Температура плавлени  сплава лежит в пределах между 1066 и 1120, т. е. значительно ниже, чем у любого другого железного или нежелезного сплава соответствующей твердости . Сопротивление износу от трени  очень велико и более, чем в 10 раз, по за влению авторов, превышает соответствующее сопротивление обыкновенного чугуна. Сопротивление разрыву составл ет от 15 до 38кг на

1 MM- (от 24000 до 60 000 англ. фунтов на 1 кв. дюйм). В расплавленном или разм гченном состо нии сплав легко свариваетс  с нагретой стальной или железной поверхностью без припо  при условии чистоты поверхности. Теплопроводность же сплава чрезвычайно низка и составл ет менее одной трети теплопроводности чугуна. Незначительна  стоимость изготовлени  сплава позвол ет широко примен ть его дл  промышленных целей.

Сплав состоит, восновном, из железа с небольшим процентным содержанием углерода, бора и никел ; кроме того, могут быть добавл емы и другие элементы.

Количество св занного углерода соответствует составу чугуна, т. е. колеблетс  в пределах от 2 до 4% по весу, количество бора - от 0,2 до 2,5%; дл  большей твердости прибавл етс  никель в количестве от 1,5 до 9%. Вс кие другие составные части ухудшают сплав; тем не менее иногда можно прибавл ть в различных количествах и другие металлы, например, марганец, хром, вольфрам, ванадий, молибден, кобальт и др., особенно в тех случа х, когда не требуетс  наиболее благопри тном характеристики сплава. С другой стороны, из сплава следует по возможности полностью исключать некоторые элементы, обычно присутствующие в чугуне, например, серу и фосфор, или, во вс ком случае , количество серы не должно превышать 0,1%, а фосфора-0,3%. На практике допускаетс  не более 0,05% каждого из этих элементов, так как оба они вредно отзываютс  на твердости и других качествах сплава. То же самое отчасти относитс  и к кремнию, с той лишь разницей, что при количествах, приблизительно до 1,5%, этот элемент не приносит существенного вреда; тем не менее при содержании бора в верхнем пределе допускаетс  присутствие кремни  до 2,5%. В противном случае в сплаве может выдел тьс  графитный углерод, что недопустимо, потому что в данном сплаве углерод должен содержатьс  в св занной форме. Наиболее удовлетворительный по качеству сплав содержит лишь около 1 % кремни , а

содержание бора и углерода вместе не превышает 4,, максимальный же предел общего содержани  обоих этих элементов не должен превосходить ,.

Сплав не должен содержать алюмини , так как даже небольшое количество последнего сильно уменьшает твердость; по этой же причине следует избегать внедре.чи  в сплав ферро-бора , изготовленного термитным способом, так как подобный ферробор может содержать значительное количество алюмини . Присутствие меди в количествах более Т/ц уменьшает твердость сплава. При отсутствии никел  твердость значительно понижаетс , хот  сплав все же обладает достаточной твердостью дл  многих целей.

В нижеследующей таблице показана твердость сплавов без никел  при различном содержании углерода и бора:

Эффект присутстви  никел  в сплавепоказан графически на приложенном чертеже. Крива  А диаграммы показывает изменение твердости при добавлении от 1 до никел  к сплаву, содержащему около 3% углерода и l/о бора, а крива  J показывает противоположный эффект при добавлении никел  к обыкновенному чугуну. содержащему около 3°/„ углерода при отсутствии бора. В обоих примерах практически не содержалось серы и фосфора, причем в сплаве по кривой А содержалось около 0, кремни  против 0,5% в примере кривой В, чтс

служит отчасти в пользу сплава по кривой J5 с точки зрени  твердости. Из кривой --1 видно, что при прибавлении от 2,5 до 3, никел  к сплаву, содержащему бор, происходит быстрое и резкое возрастание твердости, тогда как в простом чугуне при тех же количествах никел  происходит не менее резкое падение твердости. При больших количествах бора твердость будет больше.

Дл  изготовлени  сплава расплавленные составные части могут быть соединены друг с другом различными способами , не выход  из пределов указанных выше пропорций, причем источником бора служит свободный от алюмини  ферро-бор с весьма малым содержанием серы и фосфора. Изготовление сплава по другому способу заключаетс  в том, что беретс  чушка высокосортного чугуна, предпочтительно содержащего около З-/о и более углерода, от ,, кремни , около 0,,, фосфора и серы и ,, или небольшой процент хрома, какой обычно встречаетс  в чугуне. Чушку расплавл ют в соприкосновении с бурой и в присутствии свободного углерода, дл  чего процесс ведетс  или в графитовом тигле или просто с прибавлением свободного углерода; при этом масса поддерживаетс  в расплавленном состо нии до тех пор, пока не произойдет желаемое восстановление бора буры углеродом и частью кремни  и пока этот бор не поглотитс  железом, а первоначальное количество кремни  в железе значительно не уменьшитс . Никель может быть введен в ту же шихту или может быть впоследствии сплавлен с полученным предварительно сплавом углерод-бор-железо. Весь углерод в окончательном сплаве должен быть в св занной форме, в особенности же не должно иметьс  углерода в виде графита; в изломе сплав должен отличатьс  серебристобелым блеском.

Готовый сплав может быть отлит в любую желаемую форму или же в виде болванок, предназначенных дл  расплавлени  в будущем.

Как уже упоминалось выще, предлагаемый сплав может примен тьс 

не только дл  отливки изделий, но и дл  покрыти  готовых изделий из стали и железа дл  придани  им высокой твердости и повышенной сопротивл емости истиранию. В особенности же этот сплав предназначаетс  дл  покрыти  поверхностей труб, а также цилиндров и рабочих втулок цилиндров двигателей внутреннего горени . Процесс покрыти  сплавом происходит следующим образом. Тонкие чистые плитки сплава раздробл ютс  на мелкие кусочки; затем необходимое количество таких кусочков (в зависимости от желаемой толщины корки) вводитс  в железную или стальную трубу или цилиндр, поверхность которой была предварительно тщательно очищена травлением или другим способом. Конец или концы цилиндра закрываютс  стальными дисками или пробками, которые могут быть вогнаны внутрь, приварены или иным способом закреплены на месте, причем один из этих дисков должен иметь в центре очень маленькое отверстие дл  выхода гйзоз или нагретого воздуха. В некоторых случа х можно вместе со сплавом вводить в трубу небольшое количество углекислого натра, борнокислого натра, фтористого кальци  и т. д. с целью поглощени  неметаллических веществ. Желательно такж-г вводить небольшое количество летучей жидкости, способной образовать неокисл юшийс  газ, с целью выталкивани  воздуха; в качестве такой жидкости очень пригоден метиловый спирт. Вслед за этим закрытый цилиндр постепенной равномерно нагревают в печи, медленно враща  его до тех пор, пока не будет достигнута температура чуть-чуть выше точки плавлени  загруженного сплава. После этого цилиндр, нагретый до красного калени , быстро вынимают из печи и помещают между горизонтально расположенными центрами вращающегос  станка или поддерживают и вращают его при помощи горизонтальных роликов. В том и другом случае немедленно придают число оборотов , соответствующее периферической скорости около 600 м в минуту , продолжа  вращение приблизительно полминуты; за это врем  ци .линдр успеет потер ть путем излучени  достаточное количество тепла, так что загруженный в цилиндр сплав затвердевает и образует ровный гладкий слой внутри цилиндра. После полного охлаждени  конец или концы цилиндра могут быть вскрыты, и твер- да  корка может быть обточена до { желаемого диаметра путем шлифовани , причем наружна  поверхность i цилиндра может, конечно, обрабатыватьс  любым, механическим способом .

Предмет изобретени .

Claims (2)

1.Содержащий бор сплав повышенной твердости на железной основе, отличающийс  тем, что он содержит от 2 до ,, св занного углерода и от 0,2 до 2,5°/о бора, при содержании кремни  че свыше 2,5,,,, а серы и фосфора соответственно не свыше 0,1 и 0,3,,,

2.Видоизменение сплава по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью дальнейшего повышени  твердости, в него введено от 1.5 до 9, ,, никел .

ТвЕРДОСГЬ по ШКАЛЕ БРИНЕЛЛЯ,

S J 4

7 а 9 10/о Hi