Порошкообразный состав для борирования изделий из углеродистых сталей

Порошкообразный состав для борирования изделий из углеродистых сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПОРОШКООБРАЗНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ БОРИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ, содержащий карбид бора, фтористый и окись алюминия, о тличающийся тем, что, с целью повьшения износостойкости борированных изделий из углеродистых сталей, работающих в условиях сухого трения скольжения, он дополнительно содержит , порошок железа при .следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид бора15-17 Фтористьй aJBoминий 2г-4 Порошок железа 65-75 Окись алюминия Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1 А

4(s)) С 23 С 12 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОИ1У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) "3652246/22-02 (22) 14. 10. 83 (46) 30.06.85. Бюл. )) 24 (72) С.Е. Ващев, Л.Г. Ворошнин, Б.С. Кухарев и Г.В. Стасевич (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621. 785. 51. 06 (088. 8) (56) Ворошнин Л.Г., Ляхович Л.С. Борирование сталей. М., "Металлургия", 1978; с. 20-28.

Авторское свццетельство СССР

У 920079, кл. С 23 С 9/04, 1980. (54) (57) ПОРОШКООБРАЗНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ

БОРИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ

СТАЛЕЙ, содержащий карбид бора, Фтористый алюминий и окись алюминия, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения износостойкости борирован.ных изделий Hs углеродистых сталей, работающих в условиях сухого трения скольжения, он дополнительно содержит порошок железа при .следующем соотношении компонентов, мас.у

Карбид бора 15-17

Фторнстый алюминий 2;4

Порошок железа 65-75

Окись алнииния Остальное

I i1б4314

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической. обработке металлов и сплавов из порошковых насьпцающих сред, в частности к диффузионному борираванию, и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности.

Цель изобретения — повышение изнасостайкости борированных изделий из углеродистых сталей, работающих в условиях сухого трения скольжения.

В порошковой среде, включающей порошки карбида бора, фтористога алюминия и окиси алюминия, дополнительно используется порошок железа.

Бориравание осуществляется при

800-1000 С в течение 2-12 ч в контейсоотношения соответствует 0,23. Если это соотношение меньше 0 23 то наблюдается уменьшение величины бори;,нога слоя, соответственно ухудшаются его свойства.

Уменьшение процентного содержания парашка железа и карбида бора ниже казанных значений при сохранении соотношения между ними в пределах

0.,23-0, 24 нецелесообразно, так как это приводит к снижению толщины борнцного слоя.

Использование предлагаемого состава не приводит к ухудшению технологичности процесса по сравнению с прототипам, т.е. смесь не спекается, не налипает на изделие, и, таким образом, не ухудшает качество поверхности. Даже при таком большом содержании порошка железа в смеси (до 757) применение в качестве активатора фтористого алюминия в сочетании с герметизацией контейнера за счет использования плавкага затвора обеспечивает высокие технологические свай1Д

25 ства смеси и сохраняет чистоту поверхности на уровне 0,4-08. В табл.1. приведены некоторые сведения па технологичности процесса борирования с использованием известного и предлагаемага составов.

Пример. Бариравание проводят при 950 С в течение .4 ч. о нерах с плавким затвором. функциональное назначение KoMgoHpH"

"тов в новом составе следующее: В С— основной поставщик бора, в результате термической диссациации которого образуется атомарный активный бар; А1à — активатор процесса, обеспечивающий интенсификацию роста боридного слоя и препятствующий спеканию смеси, А120 инертная добавка.

Использование в предлагаемой порошковой среде для борирования парашка железа приводит к изменению характера твердафазных реакций в порошковой Среде, а в итоге к образованию на упрачняемай поверхности изделий из углеродистых сталей аднофазного бориднаго слоя. Учитывая меньшую хрупкость однафазных боридных слоев и большую прочность связи их с ocíoííûì металлам, можно ожидать более высокой работоспособности их в условиях малых скоростей скольжения и высоких удельных нагрузок по сравнению с двухфазными баридными слоями, образующимися на поверхности изделий при борировании их из известного состава, При этом его стабилизирующее,цействие проявляется лишь в том случае, если соотношение между количеством порошка железа и карбидом бора не превышает 0,24. В случае превьппения этого соотношения при использовании данной насыщающей среды происходит формирование двухфазного слоя (FeB+Fe В) на поверхности обрабатываемых изделий, которые характеризуются повьппейнай хрупкостью, при данных условиях испытаний слой не работоспособен. Нижний предел этого

Износостойкость одно- и двухфазных слоев определяют по удельной потере массы образцов и уменьшению их линейных размеров. Испытания проводят на машине УТТВ-1. Условия испытания: пара трения втулка — плоскость,, скорость скольжения Ч=О, б3 м/с, нормальная нагрузка ц д = 0,25 дан/мм, г температура воздуха t=20 С. Сравните ьные данные па изнасастайкасти барираванной стали 45, эксплуатирующеися в условиях сухого трения скольжения при использовании известного и предлагаемого составов, приведены в табл. 2.

Таким образом, использование в качестве насьпцающей среды для барирования предлагаемого состава позволяет увеличить износостойкость барированных иэделий из углеродистых сталей, эксплуатирующихся в условиях сухого трения скольжения, в 2 раза по сравнению с изделиями из углеродистых сталей, борированных в известной порошковаи среде.

1164314

Таблица 1

Технологичность процесса

Состав насыщающей среды, мас.%

Состояние насыщающей среды после

ХТО

Состояние поОперации приготовления верхности упроч.изделий

«\ смеси

Известный Просушка ис- : Налипание сме-.

50 В4С+44 А0 0 +4 NiO + ходных ком- си отсутствует

+2 АРР понентов

Спекание смеси отсутствует

Смешивание компонентов среды

Смешивание ком- Налипание смепонентов смеси си отсутствует

Спекание смеси отсутствует

Т а б л и ц а 2

Я4

Удельная потеря массы,г/см

Уменьшение размеров, мм

Состав насыщающей Режим ХТО средь мас.%

t С

С, ч

Путь трения, м

10000

2000 6000

Известный

50 В4С+44 АКзоэ+

+ 4 NiO+2 AVP 900

РеВ+ О, 062 О, 161 О «21

4 150 +Ре В 0,060 0,150 0,24

О, 120 О, 220 О, 400

0,100 0,230 0,380

4 10 Fe В

2.15 В4С + 18 Af О+

+ 65 Fe+2 AIP> 950

0,087 0,109

О 065 0,100

О, 083 О, 105

150 Ре В

3.16 В4С + 11 Af о+

+ 70 Fe+3 АРР 950

ИО F B

0 090

0,107

0,060

0,084

0,030

0,033

4.17 В4С+4 AEгоз+

+ 75 .Fe+4 A2F

150 Ре В

950

0,035

5 18 В4С+ 1 ARО+ н

+ 76 Pe + 5 ARF> 950

Fe В

180

РегВ При заниженном количестве карбида бора и железа в смеси на сталях формируется тонкий боридный слой, который при данных условиях износа разрушается. М

При использовании состава с количеством В С выше заявленных пределов на изде-. лиях формируется двухфазный боридный слой, который является достаточно хрупким и при данных условиях эксплуатации скалывается.

Предлагаемый

15 В4С + 18 AEãоз+

+ 65 Pe+2 АМР

Предлагаемый

1. 14 В4С+21 Арго+

Ф

+64 Pe+1 АЕР> 950

Толщина слоя, .мкмжд на стали 45

Фазовый состав слоя на стали

0 034

0,035

0,032

0,029

0,052

0,060

0,168

О, 170

0,095

0,240

0,260