Способ получения алитированных изделий из углеродистых сталей

Способ получения алитированных изделий из углеродистых сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛИТИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ , включающий предварительное активирование поверхности изделий и последующее алитирование в расплаве при 700-740°С, отличающийся тем, что, с целью снижения времени алитирования, повышения равномерности покрытий и коррозионной стойкости изделий, активирование осуществляют ударной обработкой потоком твердых частиц размером 0,31 ,0 мм при скорости их подачи 60100 м/с. 9

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / „ .

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3524575/22-02 (22) 25.10.82 (46) 23.04.84. Бюл. У 15 (72) С.В.Марутьян, И.А.Бойко, А.И.Голубев и И.В.Швецов (7 1) Ордена Трудового Красного

Знамени центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций

"ЦНИИпроектстальконструкция". (53) 62 1. 793; 5: 669 . 7 18(088.8) (56) 1. Bajka Von L. ™Мег1сша1е

einer Techno Eogie des Tauchatuminierens". "MetaRloberf1ache", 33, 1979, и 7, s. 282-284.

2. Авторское свидетельство СССР

9 106470, кл. С 23 С 1/08, 1956..„Я0„„1087563 А

З(5У С 23 С 1/08 (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛИТИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИИ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ, включающий предварительное активирование поверхности изделий и последующее алитирование в расплаве при 700-740 С, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сниже-. ния времени алитирования, повышения равномерности покрытий и коррозионной стойкости изделий, активирование осуществляют ударной обработкой потоком твердых частиц размером 0,31,0 мм при скорости их подачи 60100 м/с.

1 1087

Изобретение относится к области нанесения алюминиевых покрытий из расплава и может быть использовано при изготовлении стальных алитированных металлоконструкций.

Известен способ получения стальных алитированных изделий, включающий предварительную очистку поверхности изделий и последующее алитирование в расплавах алюминия и его сплавов при температуре 600—

700 С j 13.

Однако этот способ предваритель ной обработки перед алитированием не предусматривает возможности тако4 го активиравания физико-химических процессов на границе раздела стальрасплав алюминия при формировании покрытия, которое не приводила бы к снижению корразионных и механичес20 ких свойств покрытия и алитированнога изделия.

Наиболее близким к изобретению является спасоо получения алитирО ванных изделий из углеродистых ста25 лей, включающий предварительное активирование поверхности изделий .и последующее алитирование в расплаве при 700-740 С. Активирование асу"

О ществляют погружением ва флюс при

370-450 С на 1-2 мин 2 3.

Недостатком указанного способа является большая длительность процесса алитирования особенно массивных стальных металлоконструкций. Например, при алитиравании образцов из уголкового проката стали марки

Ст3 размером 50 ° 150 3 мм оптимальная выдержка в расплаве алюминия, содержащего 2,0 мас.Е Fe и 1 мас.Ж

Мп достигает 2-3 мин, что связано с низкой скоростью растекания расплава па поверхности. При этом скорость образования покрытия не одинакова на различных участках поверхности, так как активные поверхностп ные центры с высокой энергией атомов распределены крайне неравномерно.

Последнее приводит к формированию сплошных, но неравномерных покрытий.

При длительной выдержке покрываемого металла в расплаве значительно увеличивается толщина зоны интерметаллидов на отдельных участках покрытия, а в нем самом появляются включения избыточных интерметаллидов 5, типа Fe Al>,чта значительно снижает эксплуатационные и каррозионные свойства покрытия. Присутствие в пок563

2 рытии трудно вымываемых остатков флюсов, которые содержат хлориды и другие активные соли, также отрицательно влияет ан ега коррозионные свойства.

Целью изобретения является снижение времени алитиравания, павьппение равномерности покрытий и коррозионной стойкости изделий, Поставленная цель достигается тем, чта согласно способу получения алитированных изделий из углеродистых сталей, включающему предварительное активирование поверхности изделий и последующее алитирование в расплаве при 700-740 С, активирование осуществляют ударной обработкой потоком твердых астиц размером

0,3-1,0 мм при скорости их подачи

60-100 м/с.

Ударная обработка твердыми частицами в указанных режимах приводит к образованию тонкого и с энергетической точки зрения активного фаазово-наклепаннаго слоя с высокой плотностью дислокаций на поверхности обрабатываемого изделия. Дислокации в кристаллах создают области упругих напряжений, энергия атомов в которых достигает значительной величины. Это приводит к тому, что в областях с искаженной кристаллической решеткой ускоряются химические реакции и диффузионные процессы.

С другой стороны, при температурах полиморфного превращения стали Ас для углеродистых сталей при

700-740 С происходит значительное

О увеличение энергии подвижности его атомов, что в свою очередь также ускоряет физико-химические процессы на границе раздела фаз при формировании покрытия. Действие указанных факторов приводит к тому, что B интервале температур 700-740 С достигается максимальная скорость растекания алюминия па поверхности стали. Выход за указанный температурный интервал снижает скорость растекания расплава по поверхности.

Создание условий для протекания преимущественной поверхностной гетеродиффузии, ускорения топохимических реакций на границе раздела твердой и жидкой фаз, выбор оптимальной температуры процесса создает условия для получения сплошных покрытий с повьипенными корразианными свойствами за счет формирования равномер087563

5-20

0,10

120

140

0,03

10-12

10-12

10-12

0,03

150

160

0,03

5-25

0,10

110

40 05

100

0,03

0,8-1,0 60

0,8

130

10-15

10-15

10-1 2

5-30

5-301

0,03

140

1,0

0,03

150

t00

0,4!

110

0,20

110

0,20

1,2-1,5 60

0,6

100

5-25

120

0,8

0,10

0,9

100

0,05

5-20

3 1 ной и ограниченной пс толщине промежуточной зоны интерметаллидов.

При скорости потока частиц менее

60 м/с частицы не обладают энергией

I для формирования фазового наклепа на поверхности. Частицы дроби величиной более 1,0 мм также не позволяют создать на всей поверхности обрабатываемого иэделия фазово-наклепанной зоны даже при максимальных скоростях истечения. Кроме того частицы крупной дроби (более 1,0 м) .создают на поверхности стального изделия грубый рельеф, препятствующий образованию равномерных по. толщине и структуре покрытий. Верхний предел скорости истечения частиц дроби из сопла и нижний предел величины дроби определяются технологической целесообразностью.

Пример. Поверхность образцов уголкового проката иэ стали 3 размером 50 150 3 мм обрабатывали

40 0,6

0,3-0,5 60 0,8

80 1,0

100 1,4 потоком стальньи частиц в течение

t0 с в режимах, описанных выше. Затем образцы погружали в расплав алюминиевого сплава, содержащего, мас.X: Fe 2; Ип 1, А2 остальное, имеющего температуру 680-770 С.

Результаты испытаний и свойства покрытий приведены в табл. 1-3.

В табл. 1 показано влияние раз о мера и скорости частиц на продолжительность алюминирования, толщину зоны интерметаллидов и сплошность покрытия при температуре расплава

720-730 С, времени обработки потоо ком частиц, 10 с ° Влияние размера частиц и температуры расплава на скорость растекания и продолжительность алюминирования при времени обработки потоком частиц 10 с показано в щ табл. 2. В табл. 3 — влияние способа обработки поверхности и температуры расплава на время алюминирования и коррозионные потери.

Таблица !

1087 63

Продолжение табл ° 1

0,3

80

160

0,3

150

0,3

100

140

0,25

110

130

0,20

Промежуточная зона интерметаллидов покрытия отличается значительной неравномерностью по толщине.

Т а б л и ц а

Продолжительность алюминирования, с

Скорость растекания мм/с

Температура расплава, С

Скорость частиц, м/с

Размер частиц, 100

680

0,48

700

0,54

720

0,3-0,5 60-100

0,49

740

120

0,33

770

0,30

680

700

0,48

0,8-1,0 60-100 720

0,47

740

770

130

110

680

100

700

1, 2" 1, 5 60-100 720

740

0,28

770

1,8-2,0 60 0,4

80 0,6

100 0,7

0,35

0,40

0,42

5-50

5-40

5-40

5-30

1087563

Таблица 3

Способ подготовки поверхности

Состав расплава, мас.7

Темп ера тур а расплава, ОС

Время вьдер жки, с

Коррозионные потери

А2 + 2,07 Fe + 680

+ 1,0X Мп

700

0,70

0,50

720

0,25

740

0,30

770

1,0

170 6 5 10 6 7

150 6 0 10 6 1

120 5,0 ° 10 5,9

130 55 10 60

140 6,0 -1О 8,4

Травление в раст- А2 + 2,07 Fe + 680 воре и флюсование .+ 1,07. Nn (известный способ) 700

720

740

770 ли (для углеродистой стали 700—

740 С), позволяет по крайней мере в 3 раза сократить время вьдержки в сравнении с технологией, предусматривающей флюсование, получить сплошные равномерные покрытия с IIQ вышенной коррозионной стойкостью.

Как видно из табл. 1-3 алюминирование стальных изделий, подвергнутых ударной обработке твердыми частицами величиной 0,3-1,0 мм со скоростью 60-100 м/с в расплаве при температуре, соответствующей температуре полиморфного превращения ста«

Составитель Ю.Ипатов

Техред И.Метелева Корректор А.Тяско

Редактор Н.Джуган

Заказ 2589/24 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Ударная обработка твердыми частицами 0,5-1,0 мм со скоростью

80-100 м/с (предлагаемый способ}

В растворе 37

МаС 2+

17 НС2, г/м2

100 1,2 10 3

60 1,0 1ОЗ

40 0,9 1О

40 1,0 10

130 1 э4 10

В растворе 37 NaCl+

О, 1й Н202 ° количество питтингов см2