Способ местного борирования стальных деталей и состав для его осуществления

Способ местного борирования стальных деталей и состав для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ местного борирования стальных деталей, включающий нанесение борсодержащего состава, нагрев и задержку в тлекицем разряде, о т л ичающийся тем, что, с целью увеличения износостойкости обрабатываемых деталей, при одновременном снижении температуры борирования, нагрев и вьщержку в тлеющем разряде производят в смеси водорода и аргона при следующем соотношении компонентов , об.%: Водород5-50 АргонОстальное 2. Состав для борирования стальных деталей, включающий аморфный бор и этиловый спирт, отличающийся тем, что, с целью увеличения износостойкости при одновременном снижейии температуры борирования, он Дополнительно содержит водную (П буру при следующем соотношении компонентов , г/л: . Аморфный б&р, г 200-400 Водная бура, г 60-200 о с Этиловый спирт До 1 л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ и лснн

PECflVSJIHH

ggy С 23 С 9/04

ГОСУДАРСТЮННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н оотоссномм сансстслнстои

13, 200-400

60-200 р

До 1 л (21) 3427921/22-02

° (22) 27.04.82 (46) 30.09.84. Бюл. У 36 .(72) С.А.Альтшулер, Л.С.Ляхович и С.А.Исаков (71) Могилевский технологический институт (53) 621 785 5392621 785 51 06(088 8) (56) 1. Применение тлеющего разряда для ионного силицирования и борирования.-Журнал МИТОМ, 1980, В 3, с. 16-17.

2. Авторское свидетельство СССР

У 836202, кл. С 23 С 9/00, 1981. (54) СПОСОБ МЕСТНОГО БОРИРОВАНИЯ

СТАЛЬНЫХ ДЕТАПЕЙ И СОСТАВ ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ местного борирования стальных деталей, включающий нанесение борсодержащего состава, нагрев и выдержку в тлеющем разряде, о т л и,SU„„1116095 А

1 ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения износостойкости обрабатываемых деталей, при одновременном снижении температуры борирования, нагрев и выдержку в тлеющем разряде производят в смеси водорода и аргона при следующем соотношении компонентов, об.7:

Водород 5-50

Аргон Остальное

2. Состав для борирования стальных деталей, включяюший аморфный бор и этиловый спирт, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения иэнбсостойкости при одновременном снижении температуры борирования, он дополнительно содержит водную буру при следующем соотношении компонентов, г/л:

Аморфный бор, r

Водная бура, r

Этиловый спирт

11160

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных деталей, преимущественно в машиностроении для упрочнения их рабочих поверхностей. 5

Известен способ упрочнения поверхности деталей путем борирования иэ газовой среды в тлеющем разряде в атмосфере ВС1 или В Н в протоке водорода 1 13. 10

Недостатками известного способа являются ограниченное число газообразных соединений бора, сложность их получения и дороговизна, токсичность насыщенного агента (ВС1З), сложность, осуществления местного борирования., 1

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому

1 эффекту является способ местного бо2О рирования стальных деталей $2) из пасты, нанесейной электрофоретическим осаждением с нагревом и выдержкой в тлеющем разряде при остаточном давлении воздуха 5-20 мм рт.ст., напряжении 300-400 В.и плотности тока 0,02 0,03 А/см .

Осуществляется этот способ из пасты состава:

Аморфный бор, г 200-400

Зтиловый спирт, л До 1

ЗО

Недостатками известных способа и состава является необходимость нагрева и вьдержки до температур не менее 900 С. При более низких температурах борирование становитсяневоэмож- 35 ным вследствие уменьшения активности бора в среде остаточного воздуха.

Борирование при 700-800 С приводит к формированию диффуэионного слоя с меньшей дефектностью н более высокой О износостойкостью.

Целью изобретения является увеличение износостойкости обрабатываемых деталей при одновременном снижении температуры борирования.

Поставленная цель достигается тем; что согласно способу местного борирования стальных изделий, включающему нанесение борсодержащего покрытия, нагрев и вьдержку в тлеющем разряде, нагрев и выдержку в тлеющем разряде производят в смеси водорода и аргона при следующем соотношении компонентов, об,X:

Водород 5-50

Аргон Остальное

Состав для борирования стальных деталей, состоящий из аморфного бора

95 2 и этилового с пирта, дополпительн<> содержит водную буру при следукяцем соотношении компонентов:

Аморфный бор, г 200-400

Водная бура, r 60-200

Этиловь.й спирт, л До 1.

Процесс борирования па предлагаемому способу проводят в следующей последоватепьности.

На деталь наносят борсодержащий слой электрофоретическим осаждением в суспензии при соотношении компонентов:

Аморфный бор, r 200-400

Водная бура, r 60-200

Зтиловый спирт, л До 1

Затем деталь помещают в вакуумную камеру, создают вакуум

1-2. 10 мм рт.ст. и продувают камеру смесью водорода и аргона при соотношении компонентов:

Водород 5-50

Аргон Ос тал ьно а

При остаточном давлении 5-20 мм рт.ст. производят нагрев и выдержку в тлеющем разряде. Напряжение горе, ния разряда составляет 200-400 В, плотность тока 0,02-0,03 А/см2.

Пример. По предлагаемому способу подвергали борированию образ-. цы из стали 45 О 10 ми и высотой

20 мм. Борсодержащий слой наносили на образцы электрофоретическим осаждением в суспензии при напряжении

40 В. Образцы являлись катодами. Толщина слоя составляла 0,2 мм.

Нагрев и вьдержку образцов производиг.л в смеси водорода и аргоне с различными соотношениями при давлении

5-20мм рт.ст., напряжении 350 В и плотности тока 0,025 А/см .

При аналогичных режимах обрабатывались образцы из этой же стали известным способом и составом.

Сравнительные результаты обработки приведены в табл. 1. Время выцержки во всех опытах составяло 0,5 ч.

Из полученных результатов вытекает, что в изобретении способ борирования и состав для его осуществления позволяет производить насыщение при о более низких температурах (700-800 С) и высокой скоростью.

Нагрев и выдержка деталей в среде водорода и аргона способствуют сохранению активности бора при температурах ниже 900 С. При этом водород как газ б с сильно восстановительными свойствами активно восстанавливает окислы

111609 i

Таблица 1

Состав атмосферы

Состав борсодержащей суспензии,Борирование

Бор 200 "г

Бура 200 r

Спирт До 1 л

Бор 300 г

Бура 130 r

Спирт До 1 л

Бор 400 r

Бура 60 гСпирт До 1 л бора и железа. 5-ной концентрации водорода достаточно для образования восстановительной атмосферы. Содержание водорода свыше 507 нежелательно, так как напряжение горения тлеющего разряда при этом превышает

400 В. Значительно повышается вероятность перехода тлеющего разряда в дуговой и повышаются энергозатраты на процесс.

Оптимальным является сопеРжжние водорода, равное 307

Введение в суспензию водной буры (Мя В О 10Н О) позволяет производить насыщение при 700-800 С со скоростью, соизмеримой со скоростью в известном способе при 900 С и выше. Количество буры в суспензии более 507 (весовык по отношению к бору) не влияет на результаты борирования. При концентрации буры менее 307 скорость борирования падает.

Оптимальным является. содержание буры, равное 407 (весовых,по отношению к бору).

Предлагаемым 5XH>+95XAw способом

Для сравнения свойств борированных образцов производили их испытание на износостойкость при сухом трении скольжения.

Предлагаемым способом образец из стали 45 борировался при 700 С о, 9 а известным — при 900 С. В обоих случая толщина слоя составляла 80 мкм, микротвердость 1500- t 600 кгс/мм .

1п Удельная нагрузка при испытании составляла 30 кгс/см, скорость скольжения 1,5 м/с.

Величина износа образцов на 1000 и пути трения показана в табл. 2.

Таким. образом, снижение температуры в предлагаемом способе способствует увеличению износостойкости диффузионного слоя в 1,5 раза.

2О Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в снижении температуры насьпцения, что улучшает технологичность процесса и повышении износостойкости диффузион25 - ного слоя, что увеличивает эффектив;ность процесса борирования.

Толщина диффузионного слоя при температурах выдержки, мкм

700 С 800 С 900 С

20-25 25-30 40-50

До 30 30-35 60-70

15-20 20-30 45-50

t 116095

Состав атмосферы

Борирование

1 1

30-40

40-50 70-80

30-40 . 50-60

25-30

Известным способом

Остаточный воздух

Состав борсодержащей суспензии

ЗОЖН2+70ХАч Sop 200 г

Бура 200 r

Спирт До 1 л

Бор 300 r

Бура 130 г .

Спирт До 1 л

Бор 400 r

Бура 60 r

Спирт До 1 л

30_#_H>+50XAz Бор 200 r

Бура 200 r

Спирт До 1 л

Бор 300 г

Бура 130 r

Спирт До 1 л

Бор 400 r

Бура 60 г

Спирт До 1 л

Бор 300 г

Спирт До 1 л

Продолжение таблицы

Толщина диффузионного слоя при температурах выдержки, мкм

700 С 800 С 900 С

30-40 45-50 70-80

35-40 50-60 80-90

20-25 85

30-40 40-50 55-65

Слоя нет 5-10 80-90

»16095

Таблица 2

Износ, мг/см

Образец

Способ борирования

Сталь 4.5

4,8

То же

6,1

Корректор А. Обручар

Заказ 6872/22 Тираж 899 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ултород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый

= 700 С, t -- 0 54 ч

Известный.

Е = 900 С, = 0,54 ч

Составитель Л. Бурлинова

Редактор Н. Швыдкая Техред T.Äóáèí÷àê