Порошкообразный состав для комплексной химико-термической обработки изделий из высоколегированных сталей и твердых сплавов

Порошкообразный состав для комплексной химико-термической обработки изделий из высоколегированных сталей и твердых сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПОРОШКООБРАЗНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ И ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ,, содержащий ванадийсодержащее соедиiOFOOfOiU i g ..ViESKttO. -IJ ТГ(КИ) sp-fejino нение, алюминий, окись алюми1 ия и активатор, о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повьпаения его насьпцающей способности и увеличения стойкости к абразивному износу и жаростойкости слоя, он дополнительно содержит гексабори/1 лантана, в качестве ванадийсодержащего соединения - метаванадиевую кислоту, а в качестве активатора - тетрафторборат аммония, при следующем соотно- . шении компонентов, мас.%: Метаванадиевая кислота 30-50 Алюминий. 20-30 Тетрафторборат аммония 1-5 Гексаборид лантана . 2-6 Окись алюминия Остальное S

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 С 23 С 9 02

«, у .фй)И9

py, P 3 И01;ЩДф,} ГИА н аитааснсню санаатаааствт

30-50

20-30.

1-5

2-6

Остальное е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3486006/22-02 (22) 26.08.82 (46) 30 ° 01.84. Бюл. М 4 (72) A.Н, Тарасов, М.С. Белоусов, Р.И. Кузнецова, A.Ä. Теслер и Л.Е. Гаршина (53) 621.785 ° 51-.06(088.8). (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 377447, кл. С 23 С 9/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 894017, кл. С 23 С 9/02, 1980. (54 )(57) ПОРОШКООБРАЗНЫЙ. СОСТАВ

ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ И ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ,. содержащий ванадийсодержащее соединение, алюминий, окись алюмисйия и активатор, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения его насыщающей способности и увеличения стойкости к абразивному износу и жаростойкости слоя, он дополнительно содержит гексабориц лантана, в качестве ванадийсодержащего соединения — метаванадиевую кислоту, а в качестве активатора - тетрафторборат аммония, при следующем собтношении компонентов, мас.В:

Метаванадиевая кислота

Алюминий

Тетрафторборат аммония

Гексаборид лантана

Окись алюминия

1070207

Изобретение относится к химикотермической обработке сталей и сплавов, в частности и комплексному диффузионному насыщению поверхности высоколегированных сталей и твердых сплавов ванадием, бором, алюминием

5 в твердых смесях, содержащих эти элементы, и может быть использовано в машиностроительной и других отраслях промышленности.

Известен состав для диффузион- 10 ного насыщения, содержащий окись ванадия, алюминий, окись алюминия и фтористый аммоний (.1). Однако известный состав применим лишь для малолегированных сталей и 15 не обеспечивает достаточной стойкости к абразивному износу изделий.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является порошкооб- 20 разный состав для комплексной химикотермической обработки иэделий из высоколегированных сталей и твердых сплавов, содержащий, Ъ: пятиокись . ванадия 12-27; алюминий 18-21; 25 окись алюминия 27-32; окись титана

12-37; хлористый аммоний 1-3 521.

Такой состав не позволяет существенно повысить стойкость к абразивному износу вследствие формирования неравномерных тонких, хрупких, не,прочно связанных с основой слоев.

Цель изобретения — повышение насыщающей способности состава и увеличение стойкости к абразивному износу 35 и жаростойкости слоя.

Поставленная цель достигается тем, что порошкообразный состав для комплексной химико-термической обработки изделий из высоколегированных сталей и твердых сплавов дополнительно содержит гексаборид лантана, в качестве ванадийсодержащего соединения— метаванадиевую кислоту, а в качестве активатора — тетрафторборат аммония при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Метаванадиевая кислота 30-50

Алюминий 20-30

Тетрафторборат аммония 1-5

Гексаборид лантана 2-6

Окись алюминия Остальное

Снижение содержания метаванадиевой кислоты ниже ЗОЪ, тетрафторобората аммония ниже 1Ъ и гексабората лантана ниже 2Ъ резко уменьшает актив 55 ность смеси, при этом падает глубина и микротвердость диффузионного слоя и, как следствие, снижается стойкость к абразивному износу.

Увеличение количества метаванадие-Я) вой кислоты выше предлагаемого приводит к интенсификации окисления алюминия в составе смеси, снижает глубину слоя, его микротвердость и стойкость к абразивному износу.

Смесь приготовливают путем смешивания непосредственно перед применением компонентов — порошка мета. ванадиевой кислоты HVO (ТУ 6-03-02-128-75 ), алюминиевой пудры

fFOCT 5494-71),порошка окиси алюминия

Al 0> {ТУ 6-09-426-75). Тетрафторборат аммония H„BF> и гексаборид лантана LaBg B виде дисперсных порошков вводят в смесь при дополнительном перемешивании состава на вибромешалке.

При химико-термической обработке твердых сплавов групп ВК, ТК и высоколегированных вольфрамомолибденовых сталей, а также высокохромистых сталей в интервале температур

900-1300 С в смеси предлагаемого состава тетрафторборат аммония NHкащих компонентов в смеси.

Основной химической реакцией, в результате которой в слой поступает атомарный ванадий, является экэотермическая реакция взаимодействия метаванадиевой кислоты НЧ0 и алюминия с образованием атомарного активного ванадия. Алюминиевая пудра применяемая в смеси, позволяет ускорить и стабилизировать протекание этой реакции за счет равномерного обволакивания частиц метаванадиевой кислоты алюминием. Как следствие, возрастает равномерность и однородность слоя, легированного ванадием, бором и алюминием.

Обработку сталей и сплавов проводят в-смесях различного состава. В контейнеры из нержавеющей стали помещают графитовые тигли с обрабатываемыми деталями и заготовками, равномерно расположенными в порошке рабочей смеси. После герметизации контейнера осуществляют нагрев др

900-1300 С в печи СШВЛ 1.2,5/25.

Продолжительность выдержки 2-4 ч, охлаждение с печью.

При оценке качества получаемого покрытия определяют глубину слоя, его стойкость к абразивному износу и жаростойкость.

Пример 1. Пластины твердого сплава ВК8 для оснащения резьбовых резцов обрабатывают в смеси сос« тава, Ъ: метаванадиевая кислота 50; окись алюминия 20; алюминиевая пуд-, ipa 27; тетрафторборат аммония 1,0;

1070207

Составитель Т. Степанова

Техред М. Гергель Корректор С. Шекмар

Редактор Н. Безродная

Заказ 11651/29 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 гексаборид лантана 2,0. После обработки при 1080 С в течение 2,5 ч на поверхности пластин формируется диффузионный слой 140-160 мкм против

85-100 мкм согласно известному составу. Микротвердость слоя Н50=1600- 5

2400 кгс/мм . Слой равномерен по всей поверхности, прочно связан с основой. Глубина слоя по сравнению с обработкой в известном составе в 1,4-1,5 раза вйше,а,микротвердость 10 на H50=500-600 кгс/мм выше.

Пример 2 ° Резьбовые гребенки иэ стали P6N5K5 подвергают обработке в смеси состава, Ъ: метаванадиевая кислота 30; окись алюминия 30; 5 алюминиевая пудра 29; тетрафторборат аммония 5; гексаборид лантана 6,0", нагревают с деталями до 1100 С, выдерживают в течение 4 ч, охлаждают с печью до 100 С в течение 2 ч.

Диффузионный слой имеет глубину

230-280 мкм, микротвердость H50=11501370 кгс/мм, Глубина слоя на 90 мкм выше, чем при обработке в известном составе, а стойкость на истирание в абразиве возросла в 1,7 раза.При заточке и доводке алмазными кругами не происходит выкрашивание, слОя на тонких кромках, характерное для слоев, полученных в известном составе.

Пример 3. Кольцевые вырубные пуансоны из стали. 95Х18 обрабатывают при 1000 С в течение 2 ч с ускоренным охлаждением в печи СШВЛ.

1.2,5/25 ° Смесь при диффузионном насыенин содержит, Ъ: метаванадиевая 35 кислота 45 ; алюминиевая пудра 23 5 окись алюминия 25; тетрафторборат аммония 2,5; гексаборид лантана 4,0.

Слой глубиной 120-130 мкм, равномерный по всей поверхности, имеет микро-40 твердость H50=819-857 кгс/мм, не выкрашивается при вырубке заготовок, I как это наблюдалось при обработке в известном составе, увеличивается длительность эксплуатации до образования трещин разгара.

Наличие переходной эоны и подслоя глубиной до 60 мкм, имеющего промежуточную,со слоем избыточных боридов ванадия твердость, повышает стойкость при динамических нагрузках. Окалиностойкость слоя составляет 1,21

К10 г/см -ч при 950 С на 100 теплосмен против 9,8 10 г/см ч при обработке в известном составе.

Стойкость к абразивному износу пуансонов возросла в 2 раза. Отсутствуют участки шелушения и скалывания слоя характерные для обработки в известной смеси пятиокиси ванадия, алюминия, окиси титана и хлористого, аввюния. Микротвердость возросл на

Н50=180 кгс/мм, кгс/мм, глубина слоя йа 35-45 мкм.

Полученные данные свидетельствуют о том, что при обработке изделий из высоколегированных сталей и твердых сплавов в предлагаемом составе по сравнению с известным повышается в

1,6-1,8 раза глубина упрочненного слоя, увеличивается в 1,5-2 раза стой кость к абразивному износу и жаростойкость в 4-6 раз.

Применение .предлагаемого состава позволяет повысить эксплуатационные характеристики целого ряда номенклатуры инструментальных изделий, деталей машин (втулок, валиков, пальцев, деталей приборов (капсул, обойм) и т.д. При этом экономический эффект складывается из экономии дефицитных легированных сталей и сплавов в том

1 числе вольфрамо-, молибдено-, кобальтсодержащих, за счет увеличения работоспособности менее дефицитных марок материалов.