Синтетический шлак для защиты поверхности стали от окисления

Синтетический шлак для защиты поверхности стали от окисления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

пайж НЬ 119,-„ит4. М

Ф Ояю и е1®атее щр- ® (Союз Советскин

Социалистических

Республик

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<" 724582

Ф

I с

".l

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Зая влено1 1.1 0.78 (21)26721 51/22-02 (5!)М. Кл, С 21 9 1/70 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет! (23) Приоритет

Опубликовано 30.03.80. Бюллетень № 12 до делам изобретений н отврмтнй, (53) УД К 669,046, 587.2 (088.8) Дата опубликования описания 02.04.80 (72) Авторы изобретения

Б. Г. Горенко и Г. l1. Костенко

Институт проблем литья АН Украинской CCP (71) Заявитель (54) СИНТЕТИЧЕСКИЙ ШЛАК ДЛЯ ЗАЩИТЫ

ПОВЕРХНОСТИ СТАЛИ ОТ ОКИСЛЕНИЯ! ! -

Изобретение относится к термической обработке и литейному йроизводству в частности к составам покрытий, применяемых для защиты поверхности деталей из железоуглеродистых сплавов dT окисления и обезуглероживания при нагреве.

Известен синтетический шлак для защиты поверхности стали от окисления и обезуглероживания при нагреве, содержащий буру, борную кислоту и силикокаль и И, Наиболее близким по составу. и использованию является синтетический шлак для защиты поверхности стали от окисления, содержащий, вес,%: 60,0-80,0 бу ры, 10,С -ЗО,О борного ангидрида 2,06,0 фторцирконата калия и 2,0-6,0 окиси кремния (2) .

Недостатки этого синтетического шлака состоят в том, что он имеет недостаточную вязкость при высокой температуре, плохо держится на вертикальных по-. верхностях, образует на защищаемых по-

1 верхностях изделий тонкую пленку со зна,чительной кислородопроницаемостью, которая при высокой температуре быстро насыщается окислами железа и быстро теряет защитные свойства.

Целью изобретения является разрабоч ка состава синтетического шлака для защиты поверхности деталей из железоуглеродистых сплавов от окисления и обезуглероматвания при нагреве до высокой

10 температуры, обеспечивающего уменьшение кислородопроницаемости, получение оптимальной вязкости и удлинение срока службы при высокой температуре.

Поставленная цель достигается тем, f5 что в его состав дополнительно вводят ся вспученный перлит и силикатная глыба при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Бура 55, 0-75,0

Борный ангидрид .1. 0,0-25,0

Фторцирконат калия 2,0- 6,0

Окись кремния 1,0- 2,5

Вспученный перлит ПВП 0,5-1 О,О

724582

Силикатная глыба 1,0- 5,0

Синтетический шлак может использо».ваться в виде механической смеси, где один компонент представляет собой синтетический состав, полученный сплавлением первых четырех койпонентов, а вспученный перлит и силикатная глыба добавляются отдельно в виде измельченных порошков.

Являющаяся основным составляющим синтетического шлака, бура имеет химическую формулу Ма В,О ° 10 H20. rlpH нагреве до 200 С.она полностью теряет о кристаллизационную, воду, а при 741оC разлагается на йаВО и Б9О>. Входя в состав шлака, она способствует хорошему растворению в нем окислов железа.

Образуя на поверхности нагреваемых изделий плотную, хорошо сцепляемую с ïo» верхиостью стекловидную пленку, она защищает поверхность металла от окисления.

Оптимальное содержание буры в синтетическом шлаке 55,С1-75,0%. При мень шем содержании буры ухудшается кроющая способность шлака и уменьшается толщина пленки на поверхности нагреваемого иэделия. Прн использовании в шлаке больше 75% буры получается большая вязкость расплава.

Борный ангидрид (В О ) вводят в состав шлака для сии>кения температуры его плавления, уменьшения плотности и поверхностного натяжения, При содержании борного ангидрида меньше 10,0% шлак имеет высокую температуру плавления, а при содержании больше 25,0% борного ангидрида повышается вязкость рас» плава и сокращается срок службы синте40 тического шлака при высокой температуре;

Фтордирконат калия (К Ere вводят в состав шлака для предотвращения окисления поверхности деталей. Это обуслов»45 лено тем, что катионы диркония образуют с анионами кислорода более прочную связь, чем связь между катионами железа и анионами кислорода. При содержании фторпирконата калия меньше 2,0%

$0 его действие по очистке поверхности деталей от окислов железа оказывается недостаточным. При увеличении его содержаняя больше 6,0% дальнейшего заметного улучшения его действия не наблю55 даю> °

Ивод в состав шлака окиси кремния (ЬО ) позволяет поВысить до оптимальной вязкость шлака и снизить межфаз 1 ное на1яжение на границе поверхности детали иэ железоуглеродистого сплава и шлака. При содер>кании окиси кремния меньше 1,0% заметного изменения указанных свойств не происходит, а при увеличении ее содержания больше 2,5% значительно повышается вязкость расплава.

Вспученный перлит представляет собой стеклообраэный материал с следующим химическим составом, вес.%: 71,272 7 5 О 1214 17 5 AlаО; 1 1 1 4

Fe>O>,. 1,0-3,0 СаО; 0,25-0,36 NqO;

i,34-3,2 К О + Na О. Объемный вес перлита 145-170 кг/м, температуфа начала плавления 960-1100 С.

Вводят вспученный перлит в состав синтетического шлака для получения orrтимальной вязкости. При содержании его в шлаке в количествах меньше 0,5% его влияния на вязкость расплава незначительное, а при увеличении его содер>кания больше 10,0% вязкость расплава повышается и становится больше оптимальной.

Силикатную глыбу (NSiO<.Ма О) добавляют для получения оптимальной темпе» ратуры плавления и свойств шлака. При использовании ее в количестве меньше

l,0% ее влияние на температуру плавле ния и свойства шлака малое, а при увеличении ее содержания больше 5,0% уменьшается срок службы шлака при высоких температурах.

Составы исследуемых синтетических шлаков приведены в табл. 1, Результаты исследования свойств составов синтетических шлаков % 1-9 приведены в табл. 2.

Из полученных данных, представленных в табл. 2, видно, что синтетический

/ шлак предлагаемого. состава, по сравнению с составом известного, позволяет повысить температуру начала плавления с

660-670 С до 695-;730 С, увеличить плотность расплавленного щлака в темо пературном интервале 1000-1100 С с 2, 03-2, 06 до 2, 07-2, 1 0 ккг/м, повьсить поверхностное натяжение в темпе о ратурном интервале 1000-1100 С с

192-212 до 212-228 мДж/м и уменьшить в температурном интервале 100011 00 С вязкость расплавленного шлака с с 1,4-1,95 до 0,85-1,35 °

Защитные свойства шлаков от окисления наружных поверхностей деталей при нагреве проводят при нагреве под наплавку жишсим металлом опытных заготовок и катков трелевочных тракторов. Нару>1ные наплавляемые поверхности катков инТаблица 1

Предлагаемый

80,0 10,0 6,2

0,4

2,6

0,8

4,8

70,0

200 26

2,0

0,6

1,0

61,0 25,0

10,0

2,0

l,0

70,0

65,0

14,0. 4,5

17,2 6,0

R,0

2,0

5,0

1,8

5,0

14,5 4,0

0,5

75,0

5 5

60,0 21,3 1,8

10,5

0,9

Известный 65,0 28,0 2>0

6,0

80,0 12,0 4,0

4,0

Таблица2

Показатели свойств для составов, М

Свойства

5 6 7

8 9

Температура начала плавления синтетическогоо шлака, с . 685 695 . 730 715 710 725 720 670 660

Плотность шлака при 10001

1100 С, ккг/м

208 ? 07 209 208 210 209 208 .203 2,06

724582

6 дукционным методом нагревают до 1000 личие окисленности на поверхности дета1100 С. Перед нагревом, деталей на на- ли в зависимости от температуры нагрео плавляемую поверхность, предварительно ва и времени выдержки. зашишенную механическим способом, на- Синтетический шлак предлагаемого со носят масляно-смоляной лак печной суш- 5 става позволяет получить более толстую, ки (М 302) и методом обкатки наносят зашитную пленку и полностью исключить тонкоизмельченный порошок исследуемо- окисление поверхности деталей при нагрего шлака. После нагрева и выдержки ве до 1000-1100 С и выдержке при о (при указанной выше температуре) опре- этих температурах в течение 12-18 мин, деленное время деталь охлаждают и ис- 10 что не наблюдается при использовании изследуют толшину зашитной пленки и на- вестного состава.

Продолжение табл

Показать свойств ля составов К".

Свойства

7 8

Поверхносч ное натяже-. ние шлака при, 2231000-1100 С, 230 д/ Р

Вязкость шлака при

100а

1 100 С, Пз

1, 301,55

0,95- 0,85- 0,85- 0,9115 1>1 1 15 12 1,95

1,20- 1,01,35 1,15

То пинна . защитной пленки образующейся на поверхности деталей при темйерйтуре нагрева поверхности до

1000-1200 С, мм 0,60,9

0,4- 0,450,55 0,60

0,40- 0,40 0,45-. 0,65- 0,18 0,19

060 0 50 060 085 0 32 034

12,0-18,0

5,6-6 „5

Ф о р м у л а и з о б р е т. е н и я 45 Бура 55,0-75,0

Борный ангидрид 10,0-25,0

Синтетический шлак для зашиты повар » Фторцирконат калия 20-60

> > ности стали от окисления, содержа>ций бу- Окись кремния 10-25

» ру, оорный ангидрид, фторцирконат калия Вспученный перлит 0,5-1 0,0 и окись кремния, о т л и ч а ю ш и и - о Силикатная глыба 1 0- 5 0

» с s тем, что, с целью уменьшения кисло- Источники информации

> .родопроницаемОсти,г йовышейия вязкости принятые во внимание при экспертизе и срока службы, он дополйительно содер 1. Авторское свидетельство СССР хит вспученный перлит и силикатную глы- М 380724, кл. С 12 9 1/72, 1971. бу при следую>цем соотношении компонен- 55 2. Авторское свидете:п ство СССР тов> Bec,%: Ж 333203, кл, С 21 Й 1/72, 1970.

IIHHNÏИ Заказ 797/7 Тираж 608 Подписное

Филиал ПЛ11 «Патент«> г. Ужгород; ул, Проектная, 4

ДлителЬность вы»

-KOQXmH деталей при 1 0001200 С до появления окисленных участ» ков на поверх.Йости деталей, мин

224-. 212- 213- 212 214- 199«192- 203228 219 218 216 219 212 198 212