專利名稱:用于生產(chǎn)包裹硬質(zhì)合金顆粒的金屬坯料、鑄件或型材的方法和裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種由熔融金屬生產(chǎn)金屬坯料、鑄件或型材的方法。熔融金屬從在鑄模上部的加熱區(qū)被送入底處的冷卻區(qū)冷卻，冷卻方式最好是水冷，并且以使熔融金屬連續(xù)凝固的速度冷卻。
如何通過有控制的冷卻澆鑄金屬生產(chǎn)沒有偏析的金屬坯料的方法是已知的。為了使金屬得到某種性能，可將不同的合金混合物加入熔融金屬，根據(jù)合金混合物的濃度和冷卻工藝，熔融金屬以不同的方式結(jié)晶，借此某種性能如硬度、韌性、焊接性、耐磨性以及加工性能就可得到。根據(jù)各自要求的用途，用這種方法，就總要妥善處理各種性能之間的關(guān)系。
就鋼而言，要獲得高的韌性則必然要降低耐磨性，如在錳鋼就是如此，這是我們所知道的而高的耐磨性只有與低的韌性相連系時才能得到，如含碳化物的特殊金屬模具。而一般水平的硬度和耐磨性在合金模具鋼就可以達(dá)到。
為擺脫這個困境，把一個焊有堅硬的保護(hù)層的韌性材料用于處在嚴(yán)重磨損條件的一些物體上是已知的技術(shù)。這保護(hù)層包含一個增加了碳化物的區(qū)域，這個區(qū)域是在一定條件下不斷地往焊接熔池中撒金屬碳化物而得到的。這種方法相當(dāng)昂貴并且也只有有限的成功，因為這些保護(hù)層只能以有限的厚度被使用，同時他們還有剝落下來的傾向。如把更多的保護(hù)層放在彼此的上部，則就會出現(xiàn)不可控制的裂紋，它能導(dǎo)致保護(hù)層起鱗掉皮的增多。
此外，怎樣用如鎢、鈦和鉭的碳化物或硬質(zhì)合金的碎屑來生產(chǎn)含有硬質(zhì)材料成分的鑄件是已知的，在這里，這種硬質(zhì)材料的粒料以相對說來是冷的熔融鋼澆在上面，這樣使它們的表面不熔化，但是由于鋼基體在凝固時由于其較大的熱膨脹系數(shù)而產(chǎn)生的壓力，它們僅保持固態(tài)。因此，在很大的應(yīng)力下，處于工件表面的硬質(zhì)材料的顆粒很容易破裂。
另一種已知方法是把熔融的基體材料倒在硬質(zhì)合金的粒料上，這里，基體材料的溫度是如此地高于硬質(zhì)材料粒料的熔化溫度，以致使在很大程度上熔化，這是由于冷卻下來的時間持續(xù)了幾分鐘。這種已知的方法有兩種類型。第一種的特點是硬質(zhì)材料是用鈷或其它降低其熔點的混合物組成的合金;另一種的特點是使用很高的溫度，在此溫度下發(fā)生碳化物的分解并導(dǎo)致鋼的基體的碳化。
在第一種情況下，硬質(zhì)材料具有較低的硬度而在第二種情況下基體的硬度顯著降低。此外，大部分的硬質(zhì)材料被熔解并在混晶中再結(jié)晶，特別低強(qiáng)度碳從熔體中被分離出來。這進(jìn)一步導(dǎo)致了縮孔和裂縫的形成，其結(jié)果是，在施加應(yīng)力時，硬質(zhì)材料的顆粒很容易破裂下來。
本發(fā)明的任務(wù)是展示一種方法，用這種方法可以相對容易地大規(guī)模生產(chǎn)出金屬坯料，金屬鑄件或金屬的成型的部件，這些產(chǎn)品既具有很高的韌性，又具有很高的耐磨性，并且在其中硬質(zhì)材料的顆粒被均勻地，牢固地結(jié)合在金屬中，特別是在鋼的基體上，并且較少量的硬質(zhì)材料的顆粒進(jìn)入基體并在那里結(jié)晶，從而，由于縮孔和硬質(zhì)材料的分解產(chǎn)物，特別是碳的顆粒使基體弱化的現(xiàn)象就不發(fā)生了。
這個任務(wù)是這樣解決的硬質(zhì)材料以粉末狀、粒狀或晶粒狀的形式，在熔體的冷卻期間從上部的加熱區(qū)被帶到熔融金屬中去，熔融金屬的溫度低于硬質(zhì)材料的熔點，使均衡并分布在熔體的表面上。
當(dāng)硬質(zhì)材料在加熱區(qū)以高于其熔點的溫度對其表面進(jìn)行短時間的加熱，這樣就可以達(dá)到極為牢固地束縛在金屬基體上。
如果熔融金屬的高度較大，如在鑄模內(nèi)腔中這可能是1米，硬質(zhì)材料顆粒從熔融金屬的表面到模底的傳輸時間，以這樣的方式估計是30秒在鑄模的冷卻開始之前，硬質(zhì)材料顆粒的分撒早于傳輸時間就開始了，并且這和分撒物的分布是在冷卻時間，包括傳輸時間內(nèi)完成的，因此根據(jù)分撒物的分布時間，硬質(zhì)材料的粒料被分布到冷卻了的金屬的整個高度。
通過下面這樣一種方法使這一任務(wù)的解決有所改進(jìn)在加熱區(qū)有層熔渣，這層熔渣靠電阻加熱，使其溫度高于硬質(zhì)材料的熔點，并且這渣層的高度是這樣大，可使硬質(zhì)材料的顆粒僅其表面被熔化。在此方法中，熔融金屬被不斷加入正在冷卻下來的熔融金屬中，被加入的熔融金屬流的溫度低于硬質(zhì)材料顆粒的熔點。
硬質(zhì)材料的顆粒在熱的熔渣中僅停留約1秒鐘，然后它沉入熔融金屬。根據(jù)在包裹著堅硬質(zhì)材料顆粒的金屬凝固期間對金屬坯料的測量表明，留下了一個深達(dá)幾微米的區(qū)，在此區(qū)中鋼的組分浸入硬質(zhì)材料的表面，并且最終以共晶狀態(tài)凝固。短時間的液化了的硬質(zhì)材料形成了一個厚度在100～300微米的枝晶區(qū)，由于快速的冷卻過程，晶體結(jié)構(gòu)是不完全共晶的。此外，一種輕微的硬質(zhì)材料的擴(kuò)散發(fā)生在枝晶區(qū)中，也輕微地發(fā)生在鋼的基體中。
因此，熔融金屬保持這樣低的一個有利的高度，以致使硬質(zhì)材料顆粒的下沉?xí)r間是相當(dāng)?shù)囟獭?br>由于不斷地把熔融金屬注入鑄模中，一個合金材料的濃度和擴(kuò)散著的硬質(zhì)材料顆粒的平衡狀態(tài)總是存在的。因此，避免了過結(jié)晶過程中，不斷地富集而同時又分解的現(xiàn)象。從而制得質(zhì)地均勻的最終產(chǎn)品。
根據(jù)不同的使用條件，用這種方法可以使用不同類型的鋼材。摻了硬質(zhì)材料的鋼材相應(yīng)于未摻入材料的鋼材，在韌性、焊接性、可鍛性是一致，依賴加入堅硬材料，它還具有極高的硬度和耐磨性，只是難以加工。
如一種由高鉻合金鋼組成基體，而又含有摻入的碳化鎢的金屬顯示出其耐磨性高于S2型粉末治金硬質(zhì)合金，也高于HSS型可焊接鋼，這種材料在保護(hù)氣體下焊接，或用對頭焊時，不產(chǎn)生開裂和裂紋。
用這種方法有部分工件、如鑿子的刃、犁的切刃、鏟土機(jī)齒的刃等都可以用在其上面摻了硬質(zhì)材料的材料來制造。這種材料可焊在柄上，鏟子上或軸上，從而最后可以使用。
根據(jù)凝固速度不斷地把新的熔融金屬注入鑄模的過程可以很方便地在串連起來的鑄模中進(jìn)行，因此不僅能生產(chǎn)坯料和鑄件，而且還能生產(chǎn)長度不限的型材。特別是這種串連澆鑄工藝為生產(chǎn)某種所希望的遍布截面分布的摻入?yún)^(qū)是常見的，并且，如為了把硬質(zhì)材料的顆粒分撒在今后將承受磨損應(yīng)力的外部區(qū)，由于熔體的高度較小，這將導(dǎo)致硬質(zhì)材料在最終產(chǎn)品中相對精確的分布。未摻入?yún)^(qū)如內(nèi)部可以被加工掉(鉆掉)，并且由于未干擾內(nèi)部區(qū)的基體，抗拉強(qiáng)度有所增加。
這種方法可以應(yīng)用于非鐵金屬如輕金屬合金是其另一個優(yōu)點，用這種方法獲得了制造耐磨的裝甲、飛機(jī)和火箭部件新的可能性。
這個全新的材料家族不僅可用于提高受磨損影響的機(jī)器另件和工具的壽命或降低他們的造價，還給組合件的生產(chǎn)提供了一個全新的可能性。在這種組合中，迄今為止各種必要的性能是通過組合元件得到的，如把堅硬質(zhì)合金裝在鉆頭和刀具鋼上。
特別有利的是這種新材料還可以用于一些產(chǎn)品，這些產(chǎn)品受到磨損的影響，并且它應(yīng)表現(xiàn)出很高的摩擦力，如火車的輪箍就處于這種情況下。由于硬質(zhì)材料的顆粒極細(xì)微地突出于材料的表面，它導(dǎo)致了粗糙度和由此而產(chǎn)生的摩擦的增加。這種效應(yīng)可以根據(jù)應(yīng)用條件，通過使用粒料的尺寸，合適的顆粒形態(tài)和硬質(zhì)材料的類型來模擬試驗。
加入碳化鎢的鋼的性能的有利組合列表于下-高的耐磨性、高的抗沖擊性和高的抗摩擦性。
-可彎曲性、可鍛性、可軋制性。
-抗裂紋和抗斷裂。
-不用予熱及沒有裂縫危險的電焊接性。
-可硬性，可熱處理性。
為了應(yīng)用這種方法，就必須使用的熔融金屬的溫度下不熔解的硬質(zhì)材料。另外，最根本的是材料的比重大于熔融金屬的比重，因為這樣它可以下沉。
這種堅硬質(zhì)材料的粒料可以從天然產(chǎn)品中提取，或可從燒結(jié)或熔煉中制取，而最后必須磨碎。在很多場合下，還可能使用尺寸合適的硬質(zhì)材料的碎屑。
為了達(dá)到硬質(zhì)材料的確定的分布，并由此而使最終產(chǎn)品性能均勻，按尺寸把粒料區(qū)別開是必要的。這可以用篩子或通過氣流或水來區(qū)分。借助于可變的摻入工藝，而不是硬質(zhì)材料顆粒在最終產(chǎn)品上的區(qū)域性的均勻分布，某些摻入子顆粒的型材可以被生產(chǎn)出來。這結(jié)果導(dǎo)致在型材上有一個遞級的，連續(xù)的過度區(qū)域。
在冷卻著的熔融金屬中使用同樣的分撒顆粒、粉末或晶粒的方法，很有可能使材料得到其他的性能，如對于裝甲板就有壞的焊接性和可切屑性。一個可以提及住的例子是把硅的氧化物或剛玉加入輕金屬中。
當(dāng)適當(dāng)?shù)乜刂茲B入時間和滲入量時，某些用于產(chǎn)生不同性能的摻入材料(如提高耐磨性的碳化鎢，提高耐火性的硅的氧化物)可以結(jié)合在一起用于同一個澆鑄過程。用這種方法，甚至更新的材料性能的結(jié)合類型是可以得到的。選擇合金和相應(yīng)的摻入物的濃度，這些工作可以由專業(yè)人員毫無困難地通過小型的實驗性的步驟給予確定。
鑄模截面可以進(jìn)一步地適用于生產(chǎn)型材。通過加入芯子可以生產(chǎn)中空型材。與外模一樣，這個芯子是通冷卻水的。
合金和帶有硬質(zhì)材料的混合物下面的例子給出了一個較好的選擇。討論了在不同磨損的機(jī)械范圍內(nèi)的工業(yè)應(yīng)用。這里有四個主要的磨損組合。
a)摻入了硬質(zhì)材料的非合金鋼或低合金鋼這種合金的特點是含有0.8～1.8%的錳和大約1%的硅。且不說硅帶來的機(jī)械工程的質(zhì)量價值，這么高的硅含量還影響在鑄模中的熔煉過程。如果熔融的材料是靠電極熔化提供的話，沒有足夠的硅含量，在熔煉過程中就沒有充分的平靜度。硅可以被分散到高溫的熔渣中去，或者它可以是電極的一部分。應(yīng)以每公斤合金鋼加80～250g硬質(zhì)材料的加入量摻入基體材料。摻入量低于80克將帶來不合適的耐磨性結(jié)果。硬質(zhì)材料的摻入量大于250克，在承受彎曲應(yīng)力時會導(dǎo)致開裂。其中這種硬質(zhì)材料的顆粒具有一種影響。顆粒度主要由給定的磨損條件決定?；疽?guī)律是如果有軋制、沖擊或摩擦應(yīng)力產(chǎn)生的話，顆粒的直徑最大到0.8mm是有利的。抵抗很高的磨削和切削應(yīng)力，如鉆頭上所受到的應(yīng)力，粒度較大要好得多，例如可以是3-5mm。
b)馬氏體鋼在這一類別里占優(yōu)勢的是承受很重的礦物磨損的鋼。通過摻入硬質(zhì)材料，其耐磨性有很大的改善。較好的馬氏體合金按其Rc硬度增長值列于表1。
c)奧氏體鋼在這個組別下有不銹的和耐酸不銹的鉻-鎳鋼。如含有18%Cr，8%Ni或19%Cr，9%Ni以及Mo，或者已知的可焊接材料含有18%Cr，8%Ni和6%Mn(工程牌號No1.4370)。這些合金被用于予計有腐蝕的環(huán)境，但他們決不能抵抗機(jī)械的，特別是礦物研磨料的磨損。根據(jù)本發(fā)明通過加入硬質(zhì)材料，一種有別于前的全新的應(yīng)用是有可能的。
另外一種含Mn的硬鋼在這里提一下。其特點是含有1.2%C和12%～17%Mn。他們能滿足特別的沖擊和壓力條件的要求。只是對于抵抗研磨料的磨損，其耐磨性不夠。那么也可以通過加入這種硬質(zhì)材料，由于改善了抗磨料的耐磨性，因而可獲得新的用途。有一種新的特殊合金，它能抵抗相當(dāng)高的沖擊和磨料的磨損，其成分如下C＝1.0%，Si＝1.8%，Mn＝17%，Cr＝17%，W＝3.5%(平均值)根據(jù)本發(fā)明加入硬質(zhì)材料后，耐磨性有極大的改進(jìn)，并且由此可得到一種全新的，有很多用途的工程材料，從而滿足了迫切的需要。
d)Ni基合金
含Ni很高的材料不適于在沖擊和磨料磨損的條件下使用。通過加入本發(fā)明的硬質(zhì)合金后，Ni，Ni-Cr-Fe合金，耐熱耐蝕鎳基合金B(yǎng)、C也可用于有磨料磨損的條件下。極好的抗腐蝕性-甚至在高溫下-提供了一個全新的用途硬質(zhì)材料結(jié)合方面的用途，這是由于在這種結(jié)合的工藝過程中由熔融金屬分解出的抗腐蝕粒子被加入基體中。
澆鑄裝置的連續(xù)工作過程具有一個優(yōu)點即基體材料的凝固，是在垂直方向上取向，因而可以生產(chǎn)出具有優(yōu)良的加工性能的致密的材料。這個優(yōu)點是通過使用一個帶有電熱渣的加熱區(qū)得到的，對于含Cr量高的合金也可以獲得這一優(yōu)點。
熔渣的電加熱在渣中以及在熔融金屬中引起了一個強(qiáng)烈的環(huán)流運(yùn)動。借助于渣料的負(fù)電阻特性，并借助于電流的磁場，在渣中和高溫區(qū)中產(chǎn)生了一個連續(xù)的環(huán)流運(yùn)動。這些效應(yīng)由于電極連續(xù)地往復(fù)的或圓周的運(yùn)動而有所加強(qiáng)。這樣一種熔融金屬的連續(xù)的環(huán)流運(yùn)動導(dǎo)致了一個細(xì)晶結(jié)晶的結(jié)果。因為熔渣處于高于熔融金屬的溫度，這一效應(yīng)被進(jìn)一步加強(qiáng)了，從而熔融金屬中的硬質(zhì)材料被不斷地包裹在較熱熔渣界面區(qū)和較冷的結(jié)晶區(qū)之間。最后分解的結(jié)晶在溫度較高的地區(qū)又被溶解。此外氣體的排除，在較熱區(qū)得到改善。
有一薄層熔渣復(fù)蓋著模壁是一個優(yōu)點，這層熔渣處在通紅的粘稠狀態(tài)。在取出凝固的材料過程中是一個很好的潤滑措施，因此不必噴入其它含有潤滑脂或油的碳粉，也就不會發(fā)生金屬的滲炭，避免了氣體組分被帶入，也不需要任何噴射裝置。
這一工藝的進(jìn)一步的有利的變更是加入這樣一些合金材料，其熔點較低，并且在略高于其熔點的溫度下加入，而在高溫下加熔融金屬，熔融金屬中埋入電極。在渣中熔化了的這一材料在其下沉穿過熔融金屬的過程中以細(xì)晶狀態(tài)結(jié)晶。這些細(xì)晶粒在凝固區(qū)中進(jìn)入基體形成混晶被牢固地結(jié)合。
一個用于輸送經(jīng)精確控制的熔融金屬流，避免帶入氣體和夾雜物的裝置，被表示在圖5中。
為了控制實施本工藝的裝置，溫度傳感器被裝在鑄模上，而且從裝置中取得的監(jiān)測信號根據(jù)給定的規(guī)范被反饋入工藝控制中。
關(guān)于附圖的簡短說明圖1潛入澆鑄裝置，垂直剖面圖。
圖2-4添加了硬質(zhì)材料的坯料截面及冷卻摻入物時間關(guān)系曲線。
圖5連續(xù)澆鑄裝置，垂直剖面的局部示意圖。
圖6經(jīng)電子顯微鏡放大的，硬質(zhì)材料顆粒界面剖面圖。
圖7同圖6但放大倍數(shù)較小。
根據(jù)本工藝為生產(chǎn)坯料和中空坯料，一個改型的內(nèi)腔或潛入式澆鑄裝置是可以應(yīng)用的。在圖1中顯示了這樣一個裝置。在本工藝開始時，鑄模Ka被安裝在加熱罩50的加熱區(qū)HZ中。該模裝有熔融金屬S，然后，投料裝置DV安裝在熔融金屬S的上表面56的上面。該投料裝置上帶有一個用于分散硬質(zhì)材料顆粒31a的裝置57。為了冷卻熔融金屬，用一個鑄模Ka從加熱區(qū)HZa以一個給定的埋入速度埋入冷卻區(qū)，冷卻區(qū)通冷卻水Kw。從而凝固材料14a和熔融材料S之間的界面55是近于平面，并且這個埋入冷卻水的速度與熔融金屬的凝固速度相等。這種方法可以避免溶解。有一個與上面所說的向下潛入等效的解決辦法，即相應(yīng)地提高包圍著鑄模Kw的冷卻水的液面，并平行地升高加熱罩50。
為了達(dá)到硬質(zhì)材料顆粒33a在凝固材料14a(即生產(chǎn)出來的坯料)中的均勻分布的目的，在一個總的時間周期內(nèi)均勻地、平均地分布撒入的硬質(zhì)材料的總量，這個關(guān)系是由圖2提供的。這個總時間周期等于粒料通過熔融金屬S的總高度hg的下沉或傳輸時間tt和隨后的冷卻時間tk的和。硬質(zhì)材料顆粒一達(dá)到模底51，鑄模Ka就開始下沉。
為此，圖2給出了一個時間圖。ge線表示界面55相對于模底51的位置;d線表示被分撒的硬質(zhì)材料顆粒的量和總量之比;ha給出摻入?yún)^(qū)的高度。
對于某些用凝固材料生產(chǎn)的機(jī)器零件，最好是只有一部分是耐磨損的，例如鉆頭的頭部。那么，相應(yīng)于被摻入?yún)^(qū)位置hde，hda(相對于總高度hg)，在時間te(相對于總的時間tt+tk)中進(jìn)行硬質(zhì)材料的分散(圖3、圖4)。
根據(jù)此辦法，結(jié)果導(dǎo)致了顆粒31a在熔融金屬S中下沉的逆向運(yùn)動，并導(dǎo)致了凝固著的材料14a的生長。根據(jù)預(yù)先加入時間Stte，tta，顆粒的分撒的開始早于粒料到達(dá)界面55。
在圖3中表示了一個與圖4相比的較好的方案。由于下沉?xí)r間較短，所容許顆粒下沉的間隙是狹窄的。把根據(jù)圖3和4的工藝疊加起來，用此方法生產(chǎn)出來的坯料兩端都加入了粒料，這個方法也屬于本發(fā)明范圍之內(nèi)。
還有可能在坯料的垂直方向上產(chǎn)生更多的被摻入?yún)^(qū)。這些區(qū)能通過在未摻入的截面上采取簡單措施而分隔開來。
硬質(zhì)材料顆粒在水平截面上的不均勻的分撒，在一定程度上是可以實現(xiàn)的。如在外部區(qū)域可以做到摻入量的增加。因為顆粒的下沉由于不是嚴(yán)格垂直的攪動，所以應(yīng)予先采取措施防止發(fā)生一個橫向的偏差，這種偏差導(dǎo)致了不精確的橫向的區(qū)域界限。
根據(jù)用途可以改變鑄模的橫截面。為了生產(chǎn)中空的坯料，可以提供一個中間芯子，它和外模一樣，從內(nèi)部用向上流動的冷卻水冷卻。
為了避免硬質(zhì)材料粒料在下沉?xí)r被熔融金屬S的表面56上的泡沫所滯阻，以及避免任何氣體被硬質(zhì)材料顆粒31a帶入熔融金屬-這將導(dǎo)致堅硬材料的粒子被基體不完全地包裹-在一個較佳的實施方案中，在撒入裝置57和表面56之間，根據(jù)使用的金屬的類型，使用了保護(hù)氣體如氬、氮或碳的氧化物，或使用能進(jìn)一步從熔融金屬S中排除氣體的只有幾乇的真空。為此目的，在鑄模Ka和撒入裝置57a之間安裝了一個帶有用于提供惰性氣體或真空的進(jìn)口管的真空密封罩52。最好有一個加熱裝置如等離子體加熱裝置58被安裝在罩子52中。為了使硬質(zhì)材料顆粒31a通過，加熱區(qū)HZb被直接地安裝在熔融金屬材料S的表面56的頂部。
在加熱區(qū)HZb中，硬質(zhì)材料顆粒的表面被短時間的加熱，結(jié)果它們被更嚴(yán)密地嵌入基體中。
摻入和遍及截面的分撒的控制，以及與傳輸和冷卻時間有關(guān)的撒入相位的控制，是通過專業(yè)人員所知的手段如振動器和時間控制開關(guān)完成的。如圖5所示的是用了一個可控制的振動器R和壓力傳送裝置?？刂葡到y(tǒng)最好連接成一個閉環(huán)控制，為此目的連續(xù)地測量凝固材料的表面55的位置(如用聲學(xué)測距儀測定)，據(jù)此來控制冷卻區(qū)的運(yùn)動(如提高冷卻水)及摻入時間。
可以得到可變的摻入斷面，而不是均勻的摻入材料截面，例如可形成一個逐步過渡區(qū)域。
為了改善其他的性能，如壞的焊接性或切屑性能，本方法允許把硬質(zhì)材料以外的組分應(yīng)用于熔融金屬。這樣有利于防護(hù)物和安全裝置。例如可以用石英或剛玉摻到輕金屬合金中去。
為改善各種各樣的性能，可以使用各種不同的裝入料，如碳化鎢用于改善抗磨料的耐磨性，石英用于改善淬火性能。如果在各自有關(guān)的時間把它們?nèi)鋈肴廴诮饘?，那么一個新發(fā)明的性能組合就可以由此而達(dá)到。
在圖5中所示的是一個本方法所使用的以電熱熔渣作為加熱區(qū)HZ的連續(xù)工作鑄模裝置的垂直剖面和局部剖面。不必改變所應(yīng)用的方法，其它型式的模截面的鑄?？梢员皇褂茫灰浠竟δ苋鐖D所示，圖中所示的澆鑄和摻入裝置可以用其他類型的裝置所代替。
在垂直截面所示的鑄模K是用銅作的，并且冷卻水在連接管KW1，KW2之間流動。鑄模的水平截面可以是園形或矩形的。如果矩形的長遠(yuǎn)大于其寬-根據(jù)圖紙-如為了生產(chǎn)板材，那么若干個電極13可以相隔幾厘米地并列安裝，從而在熔渣12中可以產(chǎn)生一個均勻的電流。如果鑄模的底是封閉的，這就意味著不用提供拉出裝置z，可以根據(jù)鑄模的形狀來生產(chǎn)出鑄件。然后當(dāng)鑄件被冷卻后，鑄模可分成至少兩半，以取出鑄件。
圖中所示的鑄模K是用于生產(chǎn)圓形材料的。通常可以生產(chǎn)直徑為30mm或更大一點的這樣的材料。為了生產(chǎn)直徑較小的材料，可以給熔渣提供一個較寬大的熔化體積。有一個鋼環(huán)1裝在鑄模的頂部。
將幾支電功率電極13平行排列，板材(例如橫截面為20×200mm2)就可以生產(chǎn)出來。電極形成一個往復(fù)運(yùn)動，硬質(zhì)材料31被撒在電極之間。用這種方法可得到一個粒料的均勻分布。這個分布通過電極的往復(fù)運(yùn)動和一個圍繞電流通道的強(qiáng)大的運(yùn)動著的磁場的作用而改善。當(dāng)燒結(jié)的碳化物或硬質(zhì)合金碎屑被使用時，這種分布效應(yīng)特別有效。在這種情況下，硬質(zhì)材料的顆粒13被磁場所吸引，并被拉到電極13上。通過電極的不斷熔化和均勻的往復(fù)運(yùn)動，就實現(xiàn)了均勻分布。
一種用于軋機(jī)產(chǎn)品的初級產(chǎn)品。有40×40mm2、50×50mm2或60×60mm2的截面。為了到一個沒有缺陷的材料，至少要用2到3個電極13，并在方形截面內(nèi)作橫向往復(fù)運(yùn)動。以同樣的形式作橫向運(yùn)動的硬質(zhì)材料被分撒到熔融金屬12或53中。如果不使用這種橫向運(yùn)動，則會在鑄模壁附近產(chǎn)生渣孔。把硬質(zhì)材料撒在橫截面的中心，會導(dǎo)致生成一個中心硬材料柱。在以后所進(jìn)行的軋制流程中，這會導(dǎo)致晶柱的破裂。
相應(yīng)于不同的被使用碳化物的類型，其在整個截面上的分布是不同地進(jìn)行控制。熔融的碳化鎢有下沉到界面中部較深地方的趨勢，而燒結(jié)的碳化物則被磁場驅(qū)使到鑄模壁上。在這種情況下，在制備好了的產(chǎn)品表面上顯露出粒料，這正是通常所希望的。
大于70×70mm2的截面，導(dǎo)致柱狀晶更經(jīng)常地形成。在這方面更易于產(chǎn)生平坦的剖面。圖5給出了其他截面的例子。
凝固之后，型材以紅熱狀態(tài)脫離鑄模，其脫模溫度大約是900～1000℃。從鑄模再進(jìn)一步向下拉時，渣層15首先冷下來，然后它從表面幾乎完整地脫落下來。
如果被熔煉好的基體材料從鑄模中脫了出來，那么熔融金屬SI通過入口SE進(jìn)入捕渣室SF，在這里熔融金屬通過捕渣器21、22從頂?shù)降妆粌艋?，并且從那里，通過可控制的底部閥門V沉入澆鑄漏斗T。漏斗是一個與其垂直軸對稱的旋轉(zhuǎn)體，并且按圖中的垂直剖面成型。以這樣方法，下沉的熔融金屬S2不會旋轉(zhuǎn)，并且因而不會把氣體吸收進(jìn)去。
漏斗的出口TM緊靠在熔渣12的上面，熔渣放在鑄模K的擴(kuò)大區(qū)11的附近。流入鑄模K的金屬液流S23是由漏斗T中的液態(tài)金屬S2的高度h2給定的。因而它可以通過閥門控制器VS根據(jù)高度h2控制閥門V而得以控制。但是在一個所示的例子中，它被提供來連續(xù)地測量裝滿料的漏斗T的重量。這個漏斗被安裝到彈簧F上并被連接到重量傳感器GM上，從而流入漏斗T的液流12和流出的液流S23相等。這個液流的流量是給定的。在另一方面，為得到一通過這連續(xù)流程中的平衡狀態(tài)，這個流量必須和脫出模的凝固的材料的量相等。從而，給定的開始條件是鑄模中的熔融金屬的高度達(dá)到了規(guī)定的高度。拉出裝置7的拉出速度是由特別指示的脫出溫度而得以控制的。這個特別指示溫度是通過在鑄模K下面的溫度傳感器T53用信號指示。
熔渣12被保存在鑄模K的漏斗狀上部N中，它被導(dǎo)入邊緣1中。邊緣的冷卻不用內(nèi)部通水而是僅靠向鑄模熱傳導(dǎo)。熔渣的高度h是通過渣粉包SP借助于渣粉投料裝置Sb(如振動給料器)使之進(jìn)熔渣12而穩(wěn)定下來的。
硬質(zhì)材料顆粒30被儲存在料包40中，從中借助于可控制的裝在底部的振動器R，形成一股顆粒的料流經(jīng)軟管41和出口管42流入熔渣12。出口管42的末端最好鄰近電極31，并被連接壓力輸送裝置A/P上，并借助于壓力輸送裝置A/P軟管41也同樣地作往復(fù)運(yùn)動。如所說過的，硬質(zhì)材料顆粒31，如果它是導(dǎo)磁的，那么通過電流流過電極13和熔渣12而誘發(fā)的磁場將其滯留，這里料流通道沿著磁場不斷運(yùn)動，并且由于磁力的作用被傳送并分布于渣面，直至鑄模K的漏斗部分11的邊緣。根據(jù)與在下邊緣上面的熔渣12的高度h1相關(guān)的漏斗部分11的形狀，確定在橫截面上，熔渣12、熔融金屬S2和凝固材料14中的硬質(zhì)材料顆粒32、33和34的分布。如，當(dāng)提供一個較大的漏斗部分的容積時，則在表面附近的地方硬質(zhì)材料的濃度增加。
在這熔融金屬持續(xù)的過程中，在模壁的不同高度，在鑄模的下面以及在邊緣1上，不同的溫度都被測得。這個溫度指示出渣子表面的，熔融金屬表面的以及某種程度上凝固界面的水平。因而，溫度傳感器TS1，TS2，TS3被安裝在這些地方，而且他們還與控制裝置ST相連接，它依據(jù)指定的信號控制下列裝置1.渣料投料裝置Sd，2.通過控制料流S23，13a，31(他們彼此間按照給定的比例是有聯(lián)系的，這一比例取決于所選擇的收到物)控制熔融金屬S3的高度。
3.拉出裝置Z的拉出速度。
4.發(fā)電機(jī)G的電流，該發(fā)電機(jī)將有一個連接器與鑄模K相接，另一個連接器和電極13相連接。
電極13可以用高熔點的材料，如鎢制成，或者從內(nèi)部用水冷卻。它與一個壓力傳動裝置或攪拌裝置A/P相連接，它驅(qū)使電極以每幾秒一次的周期連續(xù)地在熔渣12的表面的中部循環(huán)移動，電極埋入渣中的深度為熔渣高度的1/4至1/2。
在變更此方法的情況下，電極13由合金材料構(gòu)成。有一個還包括一個進(jìn)料裝置的壓力傳動裝置，它是按照與所需的合金材料成比例控制的，所需合金材料與熔融料流S23相適應(yīng)。
為了通過電極饋入合金材料，或在同樣的情況下饋入總的熔融金屬，如已知的焊接技術(shù)那樣，一種裝有合金材料的管狀電極，或阻尼條是可用的。這種合金材料可方便地由兩種或三種材料的合金或晶體組成，因而這樣的合金的熔點顯著地低于他們各自的熔點。借此，這總的組分給出了總的最終合金材料的比例。使用的鐵合金，如硅鐵，錳鐵，鉻鐵，鎢鐵或使用三元合金如Fe′Cr′C;Fe′Si′Mn;Fe′W′C0載體材料可以是非合金化的鐵或含Cr或Ni的鐵合金。
發(fā)電機(jī)G的電流或與它相關(guān)的電壓被選擇到這樣一個強(qiáng)度在一個埋入約1/3的熔渣12的高度的深度使電極13達(dá)到熔化。如果只需要少量的合金材料并且為達(dá)到指定的熔渣溫度進(jìn)一步加熱電流是必需的，最終并聯(lián)使用熔化電極和插入電極的組合是必不可少的。
控制裝置是一個程序控制處理機(jī)，程序根據(jù)所要求保護(hù)的方法進(jìn)行工作。從控制裝置ST的輸出電路，控制線Sda，Vsa，Za，A/Pa，Ra通向相應(yīng)的裝置如渣料給料裝置Sd，閥門控制裝置Vs，拉出裝置Z，電極饋入和壓力傳動裝置A/P，硬質(zhì)材料給料裝置Ra，并且控制線GS通到發(fā)電機(jī)G，它可以是一個帶有或不帶有整流器的變壓器，或者如從焊接技術(shù)中所知的，它可以是脈沖功率控制電流發(fā)生器。如果不是控制電流而是控制電壓，由于熔渣的負(fù)電阻特性，在熔渣中產(chǎn)生一個較高的攪動。這通常是一個優(yōu)點。
操作條件，根據(jù)所要求保護(hù)的方法，拉出溫度，熔渣高度，熔融金屬高度，合金材料比例，壓力裝置行程，熔渣溫度等控制程序的參數(shù)，通過一個輸入裝置E例如鍵盤被輸入控制裝置ST。工作參數(shù)和與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差通過輸出裝置如顯示裝置或打印機(jī)輸出。這些裝置和用于熔融金屬S1的渣粉Sp、硬質(zhì)材料顆粒的儲存裝置和電極以及冷卻水的蓄水池上安有適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，它們在通到控制裝置ST的監(jiān)視線RM上不斷地監(jiān)視相應(yīng)情況。為處理開始和結(jié)束的階段，控制裝置ST和時鐘CL相連接，借助于它的時間信號，達(dá)到均衡狀態(tài)的熔化裝置的時間常數(shù)根據(jù)特殊的程序由此可推導(dǎo)出來。在第一次采用某一種類型的鑄模時，控制是直接由操作者完成的。一組操作條件被饋入，并且以信號反應(yīng)的實際操作參數(shù)被記錄下來。在以后的操作中，被測得的操作參數(shù)被用來作為反饋控制的參數(shù)，并且實際測得的信號與予定值的偏差被用于控制相應(yīng)的控制裝置，如前面所列的驅(qū)動裝置，閥門裝置等。在流程停止一段時間后，例如為更換另件，或更換或再裝入材料，同樣的過程仍然發(fā)生。
已經(jīng)確定，就使用碳化鎢或硬質(zhì)合金碎屑而言，熔渣溫度在1700～2000℃的溫度范圍是適宜的。
渣粉SP可用一些混合物制成，如-45%的硅和鈦的氧化物，10%的鈣和鎂的氧化物，40%的鋁和錳的氧化物，5%的氟化鈣或-35%的硅的氧化物，20%的鎂的氧化物，25%的鋁的氧化物，10%的氟化鈣以及其它成分。
材料從鑄模K中拉出的溫度應(yīng)是在1000℃左右，即總是在所用的基體材料的熔點以下。為達(dá)到這點，即硬質(zhì)材料顆粒32在熔渣12中僅在表面熔化或熔解。熔渣的高度h和其溫度是與粒料為了傳輸通過渣層所需要的時間成適當(dāng)?shù)年P(guān)系而進(jìn)行選擇的。顆粒的尺寸和形狀以及與熔渣12相比的比重連同其粘度是為此而要遇到的參數(shù)。一般規(guī)定渣的高度是4厘米。
圖6表明了一個用電子顯微鏡放大的材料樣品的橫截面，材料的基體含高比率的Cr，硬質(zhì)材料是碳化鎢。硬質(zhì)材料H1被只有幾微米厚的擴(kuò)散區(qū)D1緊緊地包圍著?；w材料M1以低的濃度被形成枝狀的硬質(zhì)材料的枝晶D2穿過其厚度約為1微米。在枝晶D2之間的間隙為基體材料緊緊填滿。
圖7表示低倍放大的一種材料的橫截面，其基體為含碳0.18%左右的非合金鋼ST37-2，并且?guī)в星度氲挠蒞c+TaC+Tic組成的燒結(jié)過的硬質(zhì)材料顆粒(在圖中的標(biāo)號為H2)。內(nèi)部的護(hù)散區(qū)由于放大倍數(shù)比圖6小，是看不見的。枝晶區(qū)D20，從粒料H3伸入基體材料約100微米。另外的，30微米深的硬質(zhì)材料擴(kuò)散區(qū)D30以低濃度伸出枝晶，在這個擴(kuò)散區(qū)之外，可以看到純基體材料M2。
根據(jù)要求保護(hù)方法，以兩部分組成并帶有封閉式模底的鑄模生產(chǎn)鑄件，是在本發(fā)明范圍內(nèi)的。在工藝開始時，在模中注入熱的熔渣。此后連續(xù)地把熔融金屬和硬質(zhì)材料顆粒分別地加入和撒入鑄模。同時熔渣通過電極被電流加熱。這樣一來，不用進(jìn)一步機(jī)械加工，鑿子、鉆子、鉆頭、破碎機(jī)的齒、犁刀等就可以生產(chǎn)出來。同時根據(jù)使用需要，粒料可以局部地專門摻在外表面，如在切屑刃上。控制裝置ST根據(jù)準(zhǔn)備好的程序，控制各個熔煉過程，并以相應(yīng)的時間和數(shù)量啟動，停止和控制驅(qū)動裝置和閥門。
如果硬質(zhì)材料顆粒31已經(jīng)按所希望的比例和合金組分一起含在電極材料中，則控制裝置和工藝裝置就可以簡化。一個單獨(dú)的硬質(zhì)材料摻入裝置R和料倉40就可以省掉。
就采用同一工藝裝置生產(chǎn)不同的合金和摻入料而言，有必要貯備幾種類型的電極。并列地使用不同的幾種電極組合，就可能用有限的幾種類型的電極生產(chǎn)出范圍廣泛的各種不同的材料。
還可能把含有合金材料的鑲條饋入熔渣，而不使他們和發(fā)電機(jī)相連。于是熔化的能量是局部地從渣中吸取，結(jié)果產(chǎn)生了一個局部的溫度下降。在某些情況下利用這一現(xiàn)象可能是有利的，因為溫度的分布對結(jié)晶過程有一種影響。所生產(chǎn)出來的材料的截面，可被專業(yè)人員用來對這種影響進(jìn)行分析。
權(quán)利要求
1.一種由熔融金屬(S3，5)制造金屬坯料、鑄件或型材(14，14a)的工藝，熔融金屬在鑄模(K，Ka)中，從上部的加熱區(qū)(Hz，Hza，Hzb)被輸送到下部(KW)最好用水冷卻的冷卻區(qū)，輸送是以與熔融金屬(S3，5)凝固相同的速度進(jìn)行的，本方法包括粉末、顆粒或晶粒狀硬質(zhì)材料(31，31a)在整個冷卻過程中，在熔融金屬的表面(5b)上，從上部的加熱區(qū)(Hz，Hza，Hzb)被分散到熔融金屬(S3，5)中，并且熔融金屬的溫度低于硬質(zhì)材料(31，31a)的熔點。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝，包括加熱區(qū)(Hz，Hzb)的溫度超過硬質(zhì)材料顆粒(31，31a)的熔點，并且這些顆粒在進(jìn)入熔渣(S3，S)之前是以這樣的一個速度穿過加熱區(qū)(Hz，Hzb)，以致它們正好熔在表面上約1微米深。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的工藝，包括加熱區(qū)(Hzb)包含一個在保護(hù)氣氛，如惰性氣體中的等離子爐。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2的工藝，包括加熱區(qū)(Hz)由熔渣(12)所組成，熔渣通過電阻加熱到最大程度其溫度超過硬質(zhì)材料顆粒(31，32)的熔點，并且其高度(h)使得硬質(zhì)材料粒料(32)剛能熔化它們的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的工藝，包括熔渣的高度在1到5厘米之間，并且熔渣的溫度平均在1700℃到2000℃之間，熔渣的組成是被給定的-45%的硅和鈦的氧化物，10%的鈣和鎂的氧化物，40%鋁和錳的氧化物，以及5%的氟化鈣，或-35%的硅的氧化物，20%的鎂的氧化物，25%的鋁的氧化物，和10%的氟化鈣以及其它。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的工藝，包括電源是和鑄模(K)接通的，并且另一方面和一個最好用inest材料如鎢制成的，或是被水冷卻的并在熔渣表面的中部區(qū)域作交叉或循環(huán)運(yùn)動并埋入熔渣(S3)內(nèi)深度約 1/4 或 1/2 的電極(13)連接，從而將硬質(zhì)材料顆粒(31)供入電極(13附近，最好是在分別的交叉和循環(huán)運(yùn)動之后供入。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5的工藝，包括電源一方面連接到鑄模(K)而另一方面連接到電極(13)，它由被連續(xù)地熔化在熔渣(12)中的這樣一種金屬組成，從而電極(13)由這樣一些材料制成，而且以這樣一種速度被供入渣(12)中，以致和在熔融金屬(S23)流中其它加料一起，分別得到所希望的在鑄模(K)中熔融金屬(53)的組分和凝固金屬(14)的組分，此外，電流供應(yīng)或熔渣溫度是如此之高以致電極(13)在 1/4 至 1/2 的熔渣深度中被熔化，從而電極(13)交叉或循環(huán)的冶熔渣表面的中部區(qū)域運(yùn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的工藝，包括電極(13)由管子或鑲條或類似物制成，在它上面或里面用于被熔金屬(S3)的合金成分和硬質(zhì)材料顆粒如炭化鎢是被固定的，顆粒的熔點低于熔渣(12)的溫度但高于被熔金屬(S3)的溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝，包括從熔融金屬(S3)中凝固了的材料(14)被從冷卻區(qū)中，以與發(fā)生凝固相同的速度被拉出，并且以同樣的量度供入熔融金屬(S3)中的熔融金屬流(S23)是被控制了的，因此它的高度是大約2到10厘米。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的工藝，包括從熔化裝置中熔融金屬(Sl)被帶入捕渣包中(SF)，從那里它通過可控制的底閥門(V)經(jīng)由漏斗(T)供入到鑄模(K)的熔融金屬(S3)中，并且從而閥門(V)反饋方式的控制取決于漏斗T中熔融金屬(S2)的高度(h2)或重量與給定值的比較，從而提供一個恒定的材料流(S23)，借此凝固了的材料(14)被從鑄模(K)的底部以這樣一個速度被拉出，使其拉出溫度大約是1000℃，從而分別推導(dǎo)出與拉出速度成比例的指定的給定值和摻入材料或供入硬質(zhì)材料顆粒(31)的速度。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝，包括硬質(zhì)材料顆粒(31a)是均勻地分撒在熔融金屬(S)的表面(56)并且是在總的時間內(nèi)完成;這總時間是由傳輸時間(tt)，它是硬質(zhì)材料顆粒料為沉入通過未被冷卻的熔融金屬的總高度(hg)所需要的時間，和由為冷卻在鑄模(Ka)中的坯料的被控制了速度的總高度(hg)所需要的時間加起來的，分撒是在那些時間范圍(tt+tk，te，ta)內(nèi)完成的，它與給定的高度(hd，hde，hda)成比例并且與給定的在坯料中要摻入粒料的有關(guān)區(qū)(Zg，Ze，Za)成比例。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11的工藝，包括粉末的、粒狀的或晶粒狀的硬質(zhì)材料(31a)用篩子或最好用風(fēng)或一種液體介質(zhì)分選，從而得到一個加入料的均勻一致的沉降速度，并且考慮為分別確定摻入工序的時間間隔的傳輸時間，將加入料供入熔融金屬(S)中去。
13.根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝，包括硬質(zhì)材料分別地分撒入熔渣(12)和熔融金屬(S)是在真空或在保護(hù)氣體如惰性氣體氣氛下進(jìn)行的。
14.為實施在權(quán)利要求
4中所要求的工藝的設(shè)備，包括鑄模(K)在熔融金屬(S3)的頂部提供了一個為容納至少為高度(h)的熔渣(12)的容積，并且這個容積加寬成漏斗(11)的形狀，末端最好是鋼制的邊緣(1);鑄模K本身最好用銅制成并用流水冷卻;其中熔渣(12)的高度h1是這樣高以致于與壓力傳動裝置或循環(huán)裝置的最大行程有關(guān)的一個給定的摻入硬質(zhì)材料的斷面可以在凝固了的材料(14)中得到。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14的設(shè)備，包括在熔渣表面上方的熔融金屬給料裝置的出口(TM)，一個渣粉給料裝置(Sd)和至少一個最好安裝在饋入和壓力傳動裝置(A/P)上的電極(13)的支架并且裝有一個硬質(zhì)材料給料裝置(40，41，42，R)和裝在鑄模(K)下部的拉出裝置(Z)。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15的設(shè)備，包括由帶有底部的可控制的閥門(V)的捕渣器(SF)和在它下面的帶有出口(TM)的漏斗(T)所組成的熔融金屬給料裝置，而且在它的漏斗(T)上裝有重量傳感器(Gm)，它的信號被饋入作為控制裝置ST的一個部分的調(diào)節(jié)裝置，在這里這個信號分別地和凝固速度、凝固了的材料(14)的拉出速度成比例的值相比較，并且這被指定的調(diào)節(jié)器的輸出信號被饋入底閥(V)的控制。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16的設(shè)備，包括控制裝置(ST)在其輸入端與重量傳感器(GM)和在邊緣(1)里的，鑄模內(nèi)壁的和從鑄模出來的材料(14)的出口的溫度傳感器(TS1……TS3)，饋入裝置和壓力傳動裝置(A/P)的，底閥控制的，渣料給料裝置(Sd)的，硬質(zhì)材料給料裝置(R)的，發(fā)電機(jī)(G)的以及拉出裝置(Z)的閥門控制(VS)的監(jiān)視接點或傳感器相連接;在其輸出端和控制信號線路(Vsa、A/Pa、Sda、Za、Ra、Gs)相連接以便控制驅(qū)動各相應(yīng)裝置，或控制發(fā)電機(jī)的電壓或電流，時鐘(CL)作用于控制裝置(ST)上，與在其中包含的程序以及經(jīng)由給定工藝參數(shù)的輸入裝置(E)一起，實現(xiàn)該工藝，規(guī)定了的工藝參數(shù)的偏差被輸出到輸出裝置(A)，從而在邊緣(1)上的溫度傳感器信號(TSI)通過給料裝置(Sa)被用于控制熔渣(12)高度和控制發(fā)電機(jī)(G)的電流或電壓，在鑄模(TS2)壁上的溫度傳感器的信號(TS2)借助于熔融金屬流的調(diào)配被用于控制熔融金屬(S3)的高度，并且它還被用于控制被分撒的硬質(zhì)材料的調(diào)配，這些所規(guī)定的控制通過所包括的工藝裝置的時間補(bǔ)償常數(shù)得以實現(xiàn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求
17的設(shè)備，包括控制裝置(ST)根據(jù)與由拉出裝置(Z)實現(xiàn)的拉出運(yùn)動有關(guān)的時間進(jìn)度控制著硬質(zhì)材料的給料裝置，它控制著和熔融金屬流(S23，13a)有關(guān)的硬質(zhì)材料流的閉合量，而且它還控制著壓力傳動裝置或循環(huán)裝置(A/P)的行程，位置以及與時間相匹配的動作，從而在垂直和水平方向上不同的硬質(zhì)材料的富集區(qū)將產(chǎn)生，如較高的摻入材料富集在工作表面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求
1的設(shè)備，包括一個潛入罩中的鑄模(Ka)在其上方裝有分撒裝置(57)，通過分撒裝置硬質(zhì)材料被分撒在材料流下面并及時握它控制在鑄模(Ka)中的熔融金屬(S)的表面(56)上。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19的設(shè)備，包括分撒裝置(57)和鑄模(Ka)是相連的并用蓋(52)真空密封，并且由此給定的容積被接到惰性氣體或真空源上，并且這內(nèi)部容積就是加熱區(qū)(HZb)，在其中最好安裝一個等離子體加熱裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求
1到13之一所生產(chǎn)的鑄件或型材，包括其含有硬質(zhì)材料顆粒(H1，H2)如碳化鎢，顆粒被深度為0.3至3微米的擴(kuò)散區(qū)(D1)緊緊地包圍，在此區(qū)中基體材料擴(kuò)散進(jìn)入顆粒并且圍繞所說的擴(kuò)散區(qū)(D1)是一個含有低濃度硬質(zhì)材料的厚度約為1微米的枝晶的區(qū)(D2，D20)，并且該區(qū)(D2，D20)的寬度為100至300微米，最后提及的區(qū)有一個濃度相對低的硬質(zhì)材料的延伸深度為50微米的擴(kuò)散區(qū)，并且在所說的枝晶間和擴(kuò)散區(qū)進(jìn)而至外面的容積被基體材料緊密地填充。
22.根據(jù)權(quán)利要求
21的鑄件或型材，包括硬質(zhì)材料的含量是基體材料重量的8到25%。
23.根據(jù)權(quán)利要求
22的鑄件或型材，包括硬質(zhì)材料的濃度在靠近外表面的區(qū)域中，特別是在工作表面或切削刀口高于總體積的平均含量若干倍。
24.根據(jù)權(quán)利要求
21的鑄件或型材，包括為了應(yīng)用于軋制和沖擊應(yīng)力，硬質(zhì)材料的顆粒直徑在0.3至0.8mm之間，而用于切削或磨削應(yīng)力硬質(zhì)材料直徑在0.8到4mm之間。
25.根據(jù)權(quán)利要求
21的鑄件或型材，包括基體材料是-含有0.8至1.8%的錳和1%左右的硅的低合金鋼，或-馬氏體鋼，或-奧氏體鋼，除了其他成分之外，含有如-18%Cr，8%Ni，或-19%Cr，9%Ni和Mo或-18%Cr，8%Ni，6%Mn或-含有1.2%C、12-17%Mn的錳鋼，或-含有1%C，1.8%Si，17%Mn，17%Cr，3.5%W的合金鋼。-高鎳含量的合金。
26.根據(jù)權(quán)利要求
21的鑄件或型材，包括基體材料是非鐵合金最好是ACMg3，ACMg5，ACSi5，ACMgZn1，硬質(zhì)材料顆料是金屬碳化物或氧化物如剛玉。
專利摘要
生產(chǎn)金屬坯料，鑄件或型材(14)的工藝和設(shè)備，在此工藝過程中熔融金屬(S3)在一個鑄模(K)中根據(jù)熔融金屬(S3)的凝固速度從一個加熱區(qū)(HZ)被移到冷卻區(qū)并且在其冷卻時間內(nèi)硬質(zhì)材料顆粒持續(xù)地通過加熱區(qū)(HZ)供入熔融金屬(S3)。該加熱區(qū)最好是電加熱的熔渣(12)，其溫度高于硬質(zhì)材料的熔點，熔融金屬(S3)的溫度低于硬質(zhì)材料的熔點。
文檔編號B22D11/041GK85101589SQ85101589
公開日1987年1月31日 申請日期1985年4月1日
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