Состав для борирования стальных изделий

Состав для борирования стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

С ° С. Заневский и С ° К. Просвирова (71) Заявитель

Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (5") СОСТАВ ДЛЯ БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ

ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к области металлургии, а именно, к химико-термической обработке. металлов и спла- вов, в частности,,к составам для диффузионного борирования, и может быть использовано в машиностроительной, металлургической и приборостроительной промышленности.

Известен состав для борирования о стальных деталей, содержащий 707, карбида бора и 30> криолита 11.

Борирование в известном составе про о водят при температуре 900 С в течение

4 ч, при этом формируются диффузион,ные слои глубиной О, 11 мм.

Недостатком того известного состава является то, что он не позволяет проводить борирование в окислительной среде без защитной оснастки, так как в этом случае происходит оплавление поверхности детали. Кроме того, насыщающая способность состава невелика.

Наиболее близким к предлагаемому составу по технической сущности является состав для борирования стальных деталей, содержащий криолит, фтористый натрий и карбид бора при следующих соотношениях ингредиентов, вес./:

Криолит 25-30

Фтористыи натрии 3-5

Карбид бора Остальное (2).

Этот состав применяется для борироеания в пастах в условиях печного нагрева без защитной оснастки. В качестве связующего в известном составе используют 2 4-ный раствор клея Бф-4 в ацетоне.

Однако насыщающая способность указанного известного состава недостаточна. Так, например, при борирова:- ии в этом составе стали 40Х при 880 С

-в течение 4 ч образуется диффу""лонный слой глубиной лишь 0,13 мм. А при более высокой температуре борирова" ние известным составом вообще невозможно, так как в этих у::ловиях увели3 !0024 чивается жидкотекучесть обмазки и возникают оплавления на поверхности деталей.

Целью изобретения является увеличе. ние насыщающей способности состава, а также уменьшение вероятности оплав-лений на поверхности деталей.

Поставленная цель достигается тем, что состав для борирования стальных деталей, содержащий криолит, фтористый io натрий и карбид бора, дополнительно содержит фтористый барий при следующих соотношениях ингредиентов, sec,3:

Криолит 19,0-22,5. фтоцистый натрий 1,0-2,0

Фтористый барий 8,5-12,0

Карбид бора Остальное

Благодаря тому, что в состав дополнительно введен фтористый барий, 20 в борирующей обмазке при температуре 880 С образуется больше жидкой фазы, чем у известного состава и при этом весь фтористый барий находится в расплаве. Это приводит к увеличению

2$ смещения электродных потенциалов между карбидом бора и сталью, а по мере образования боридного слоя смещение электродных потенциалов происходит между карбидом бора и боридами железа

Увеличение разности потенциалов обус- 3 лавливает рост скорости окислительно-восстановительных реакций, а следовательно, и концентрации атомов бора, на поверхности стали, что ускоряет процесс ее диффузионного насыщения yg

Пример. Для получения предлагаемого состава были использованы следующие вещества: карбид бора, ТУ 2-036-705-77 {порошок черного цвета), фтористый натрий, ГОСТ 4463-66 ео (порошок белого цвета), фтористый барий, ГОСТ 7 l68-75 (белый порошок), криолит, ГОСТ 10561-73 (белый порошок) .

Борирование предлагаемым составом 4э производят на образцах из стали марки 40Х.

Для этого сначала каждое вещество просеивают через сито с ячейками

0,25 мм. Затем эти вещества взвешивают на технических весах и все вещества перемешивают в ну><ных соотношениях для получения. исследуемого состава.

Потом отдельно готовят связующий раствор, представляеций собой 253-ный

5$ раствор клея БФ-4 в ацетоне.

Непосредственно перед нанесением состава на поверхность детали этот состав смешивают со связующим раство02 4 ром до консистенции густой сметаны, а далее полученный состав с помощью шпателя наносят слоем толщиной 3-5 мм на поверхность стальных образцов, размеры которых были 6 х 12 х 22 мм. За ем производят сушку обмазки, для чего обмазанные образцы стали выдерживают в сушильном шкафу в течение

30 мин при температуре +80 С.

Обмазанные и высушенные образцы даfice укладывают на жаростойкую подстав. ку и помещают в муфельную печь, нагретую до температуры борирования

880 С или 930 С и выдерживают s ней

11 ч, Затем производят изотермическую закалку образцов, для чего образцы достают из печи и помещают на 15 мин в ванну с расплавленным свинцом, температура которой составляет 350 С.

После этого производят отмывку обмазки, находящейся нв поверхности образца. Для этого образцы помещают в кипящую воду на 40-60 мин до полно. го отставания обмазки от поверхности образца.

Данные о содержании насыщающей способности составов приведены в табл. 1.

Предельные и оптимальные значения ингредиентов предлагаемого состава приведены в табл. 2.

Указанные выше значения ингредиентов являются граничными, так как их изменения в меньшую и большую стороны не позволяют достичь поставленной цели, а именно: состав, содержащий

19,03 криолита, 1л; фтористого натрия, 83 фтористого бария и остальное карбид бора (см. табл. 1 опыт 2) oGладает невысокой насыщающей способностью, которая позволяет производить борирование на глубину ли1«ь 125 мкм при 880 С и на 169 мкм при 930ОС, а.

-состав, содержащий 22,54 криолита, 13 фтористого натрия, 13/ фтористого бария и остальное — карбид бора (см. табл. 1, опыт 10) вызывает оплавление на поверхности образца, т.е. борирование получается некачественным.

Технико-экономические преимущества предлагаемого состава для борирования стальных деталей по сравнению с прототипом следующие: насыщающая способность предлагаемого состава в 1,5 раза выше; предлагаемый состав позволяет увеличить температуру борирования до 930 С, что еще больше (до

1,7 раза) увеличивает насыщающую способность этого состава; применение предлагаемого состава позволяет умень% 1002402 4 шить возможность появления оппавлений ного слоя нужной толщины, увеличения на поверхности деталей (вероятность межремонтного периода работы машин оплавлений почти полностью исклочена). и мехайизмов, основные детали которых имеют более износостойкую ПЬверхность, Использовайие предлагаемого соста" з Ожидаемый экономический эффект от ва позволит получить экономию средств внедрения состава только по предприяза счет сокращения затрат средств и тиям Миннефтепрома на одной тысяче навремени борирования для получения сосов типа ЦНС 180 Х 1900 составит твердого и износостойкого поверхност- около 820 тыс.руб.

Таблица 1

Ингредиенты, вес.Ф

Свойства

Опыт, Состав

Глубина бориро" ванного слоя, мкм,.при температуре

Фтористый барий

Карбид бора

Наличие оплавле« ния поверхности образца

Фтористый натрий

Крно лит880 С 930 С

18,0 1,0 8,0

l9,0 1,0 8,0

155 нет

1 Предлагаемый

2 1о же

169 нет

1,0 8,5

201

19,0 нет

190

l9,0 1,0 12,0

4 нет

Остальное 180 216

Остальное 188 224

1,,0 10,0

21,0 нет

2,0 !0,0

21,0 нет

1,0 8,5

200

22 5 нет

193

8 нет

212

9 нет

159

10 да да

166

1 1 «!!»

180

12 да

26,0 4,0

Определить невознет

l3 Известный (прототип) можно

П р и и е ч а н и е . Борирование всех образцов стали проводили в течение

4 ч. О насыщающей способности составов судили по глубине борированного слоя.

22,5 1,0 12,0

22,5 2,0 10,0

22,5 . 1 0 13.0

22,5 2,0 13,0

230 20 130

Остальное 125

Остальное 125

Остальное 161

Остальное 157

Остальное 155

Остальное 156

Остальное 179

Остальное 132

Остальное 140

Остальное 140

Остальное 130

Оптимальные значения, вес.

Предельные значения, вес.3

Ингредиенты

19,0-22 5

21,0

1,0-2,0

2,0

1О

Формула изобретения

Состав для борирования стальных 15 изделий, содержащий криолит, фторис.Криолит

Фтористый натрий

Фтористый барий (арбид бора

7 10024

Таблица 2

8,5-12,0 10,0

Остальное Остальное

02 8 ый натрий и карбид бора, о т л и ч а. ю шийся тем, что, с целью увели,чения его насыщающей способности, он дополнительно содержит фтористый барий при следующем соотношении ингредиентов, вес. :

Криолит 19,0-22,5

Фтористый натрий 1,0-2,0 фтористый барий 8,5-12,0

Карбид бора Остальное

Источники информации, принятые .во внимание при экспертизе

1. Иеталловедение и термйческая обработка, 1978, Ю 10, с. 62-63

2. Авторское свидетельство СССР ! " 775171, кл. С 23 С 9/02, 1978

Составитель Г. Бахтинова

Редактор !!. Коляда Техрец Т.Фанта Корректор О. Билак

Заказ 17)3/11 Тираж 954 Подписное

ЙН!!ИП!! Государственного комитета СССР пп делам изобретений и открытий

1130 NucKBa 3- Раушская наб. д. 4/5

Филиал !!ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Прое«тная,