Способ жидкостного ванадирования сплавов железа

Способ жидкостного ванадирования сплавов железа

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам получения защитных покрытий на основе карбида ванадия на сплавах железа, и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для упрочнения инструмента и деталей машин, работающих в условиях больших контактных нагрузок, трения и износа. Цель - повышение производительности и упрощение способа при сохранении высокой микротвердости получаемых покрытий. Способ включает приготовление насыщающего расплава, содержащего буру и/или оксид бора и сплав железа с ванадием, который вводят в виде порошка с удельной поверхностью 0,04-0,6 м²/г взятого в количестве 3-40% от массы буры и/или оксида бора и предварительно нагретого до 373-473 К. Использование способа позволяет повысить производительность ванадирования за счет сокращения времени на приготовление расплава в 3 раза с одновременным упрощением технологии и сохранением высокой микротвердости получаемых покрытий. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам получения защитных покрытий на основе карбида ванадия на сплавах железа, и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для упрочнения инструмента и деталей машин, работающих в условиях больших контактных нагрузок, трения и износа. Цель - повышение производительности и упрощение способа при сохранении высокой микротвердости получаемых покрытий. Способ жидкостного ванадирования из расплавов солей и/или оксида бора (буры) изделий из сплавов железа включает приготовление насыщающего расплава, содержащего буру и/или оксид бора и сплав железа с ванадием, который вводят в виде порошка с удельной поверхностью 0,04-0,6 м²/г, взятого в количестве 3-40% от массы буры и/или оксида бора и предварительно нагретого до 373-473 К, погружение в него изделий и их выдержку при 1123-1523 К. П р и м е р. Для осуществления способа ванадирования из расплавов буры порошок FeV нагревают в сушильном шкафу до 373-473 К в течение 3,610³ с и вводят порошок в объем расплавленной буры небольшими порциями по 0,025-0,050 кг при непрерывном перемешивании расплава. Контейнер из стали типа Х18Н9Т с расплавом находится в шахтной электропечи, например СШОЛ, нагретой до температуры проведения процесса (1123-1373 К). В подготовленный таким образом насыщающий расплав помещают изделие на подвеске или в корзинке из проволоки нихрома Х20Н80 и выдерживают в нем 10,810³ с. Количество используемого в примерах порошка FeV в процентах от массы расплавленной буры и его удельная поверхность приведены в табл.1. После выдержки изделие вынимают из контейнера, производят, если это необходимо, его термообработку по известным для каждой марки стали режимам и отмывают в горячей воде. В табл. 2 приведены сравнительные данные анализа, проведенного на микроскопе ММР-4, о толщине и микротвердости карбидованадиевых покрытий, полученных в зависимости от температуры предварительного подогрева порошка FeV, температуры насыщения, количества порошка FeV и его удельной поверхности по предложенному способу и известному способу, выбранному в качестве прототипа. Из табл. 1 и 2 видно, что при малом содержании порошка FeV в расплаве (менее 3%) даже при максимальных значениях удельной поверхности образования карбидных слоев не происходит (примеры 1-1, 1-2). Начиная с 3%, образуется несплошной слой карбида ванадия толщиной 0,5-3,0 мкм (примеры 2-1, 2-2, 3-1, 3-2). При содержании порошка FeV в расплаве в количестве 40% и менее образование карбидных слоев идет хорошо, слои сплошные, необходимой толщины и микротвердости, однако с увеличением процентного содержания FeV и его удельной поверхности ухудшаются такие свойства насыщающего расплава, как вязкость, текучесть. Он трудно перемешивается, в него тяжело вводить изделия, а при выводе изделий после окончания процесса карбидообразования уносится в виде отходов значительное количество насыщающего расплава (примеры 4-1, 4-2, 5-1, 5-2). Дальнейшее увеличение (свыше 40%) содержания порошка FeV делает невозможным проведение процесса карбидообразования из-за значительного ухудшения его текучести, повышения вязкости и, по сути, исчезновения расплава (примеры 6-1, 6-2, 7-1, 7-2). Оптимальным содержанием порошка FeV является 15-20% с удельной поверхностью 0,06-0,10 м²/г. Использование порошка с оптимальными значениями процентного содержания и удельной поверхности позволяет производить дошихтовку расплава свежим порошком FeV при многократном проведении процесса насыщения без ухудшения вязкости и текучести расплава. Проведение процесса получения карбидных покрытий на нижнем пределе содержания порошка FeV возможно только один раз (без новой дошихтовки навески FeV). Первоначальное использование расплава с оптимальным количеством порошка FeV без предварительного подогрева до 373-473 К приводит к получению карбидного покрытия на изделиях, однако порошок FeV комкуется, оседает на дно контейнера, а скорость насыщения снижается, и второй раз использовать такой расплав невозможно (пример 8-4). Предварительный подогрев порошка FeV свыше температуры 473 К приводит к его окислению, о чем свидетельствует появление цветов побежалости, что снижает насыщающую способность реакционного расплава вплоть до невозможности получать в нем карбидные покрытия (пример 8-5). Использование расплава с оптимальным количеством порошка FeV с удельной поверхностью в заявляемых пределах с предварительным подогревом в интервале температур 373-473 К приводит к получению на изделиях карбидованадиевых покрытий необходимой толщины и микротвердости при многократном использовании насыщающего расплава (примеры 8-1, 8-2, 8-3, 8-6, 9-1, 9-2, 9-3). Использование предлагаемого способа ванадирования для получения диффузионных покрытий на основе карбида ванадия позволит повысить производительность способа по сравнению с известным за счет сокращения времени на приготовление насыщающего расплава с 10,810³ до 3,610³ с, т.е. в 3 раза с одновременным упрощением технологии и сохранением высокой микротвердости получаемых покрытий. Кроме того, использование изобретения не требует специального оборудования и труда рабочих высокой квалификации. Обработка изделий по изобретению экологически чистая, отсутствуют вредные испарения и сливные отходы.

Формула изобретения

СПОСОБ ЖИДКОСТНОГО ВАНАДИРОВАНИЯ СПЛАВОВ ЖЕЛЕЗА, включающий нагрев и выдержку изделий при 1123-1523 К в расплаве, содержащем буру и/или оксид бора и сплав железа с ванадием, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и упрощения способа при сохранении высокой микротвердости получаемых покрытий, в расплав буры и/или оксида бора сплав железа с ванадием вводят в виде порошка с удельной поверхностью 0,04 - 0,6 м²/г, взятого в количестве 3 - 40% от массы буры и/или оксида бора и предварительно нагретого до 373 - 473 К.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 22.04.1994

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2002

Извещение опубликовано: 27.12.2002