Состав для хромосилицирования стальных изделий

Состав для хромосилицирования стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к комплексным процессам диффузионного насыщения в порошках, и может быть использовано в химической и металлургической промышленности для повышения коррозионной стойкости стальных изделий, изготавливаемых преимущественно из углеродистых сталей. Цель - повышение коррозионной стойкости стальных изделий. Состав для хромосилицирования стальных изделий содержит 55-60 мас.% хрома, 3-5 мас.% кремния, 5-7 мас.% гидрида кальция, 1-2 мас.% галогенида аммония и остальное окись алюминия. В качестве галогенида аммония взяты хлорид или бромид, или фторид, или иодид аммония. Введение гидрида кальция в состав для хромосилицирования практически предотвращает образование на поверхности обрабатываемых углеродистых сталей карбонитридов хрома типа CR<SB POS="POST">2</SB> (NC), ухудшающих коррозионную стойкость. Использование данного состава позволяет повысить коррозионную стойкость стальных изделий хромосилицированных углеродистых сталей в растворах 98%-ной серной кислоты в 12,5 раза, а в растворах 27-65%-ной азотной кислоты в @ 3,5-5 раз по сравнению с насыщением в известном составе соответственно увеличить срок службы изделий в высокоагрессивных средах. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ($f)5 С 23 C 12/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

APH ГКНТ СССР (21) 4426937/23-02 (22) 18,05.88. ,(46) 15.04.90, Бюл. 1Г 14 (72) О.В. Каспарова, А.A. Зорин и Я.М. Колотыркин (53) 621.785-51.06(088.8) (56) Справочник под ред. Л.С. Ляховича. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981, с. 346. (54) СОСТАВ ДЛЯ ХРОМОСИЛИЦИРОВАНИЯ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к комплексным процессам диффузионного насыщения в порошках, и может быть использовано в химической и металлургической промышленности для повышения коррозион" ной стойкости стальных изделий, изготавливаемых преимущественно из углеродистых сталей. Цель - повышение коррозионной стойкости стальных издеИзобретение относится к металлур" гии, в частности к химико-термической обработке, а именно к комплексным процессам диффузионного насыщения в порошках, и может быть использовано в химической и металлургической промыш". ленности для повышения коррозионной стойкости стальных изделий, изготавливаемых преимущественно иэ углеродистых сталей.

Состав для хромосилицирования . стальных изделий, изготавливаемых пре"

;имущественно из углеродистых сталей, :содержит хром, кремний, галогенид ам„.SU„„5 1 4 А1

2 лий. Состав для хромосилицирования стальных изделий содержит 55-60 мас.Ф хрома, 3-5 мас.3 кремния, 5-7 мас.Й гидрида кальция, 1-2 мас.В галогенида аммония и остальное - окись алюминия.

В качестве галогенида аммония вэфы хлорид или бромид, или фторид, или иодид аммония. Введение гидрида кальция в состав для хромосилицирования практически предотвращает образование на поверхности обрабатываемых углеродистых сталей карбонитридов хрома типа Сг (NC) ухудшающих коррозионную стойкость. Использование данного состава позволяет повысить коррозионную стойкость стальных изделий хромосили» цированных углеродистых сталей в раст- Ж ворах 983-.ной серной кислоты в 12,5 раза, а в растворах 27-653-ной азот" %УФ ной кислоты " в - 3,5-5 раз по сравне- С нию с насыщением в известном составе, соответственно увеличить срок службы Я изделий в высокоагрессивных средах.

2 табл. мония, окись алюминия и гидрид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.Ф:

Хром 55-60

Кремний 3-5

Гидрид кальция 5-7

Галогенид аммония 1-2

Окись алюминия Остальное

В качестве галогенида аммония моrут быть введены хлорид, фторид, бромид или иодид аммония, имеющие следую" щее функциональное назначение.

Хром (ТУ 14-5-76-76) злектоолитический рафинированный (перед введени1557194 ем в шихту измельченный в шаровой мельнице в порошок) является поставщиком активных атомов хрома, взаимодействующих с углеродом основы с об5 ра зова нием коррозионно-стои ких ка рбидов хрома.

Кремний кристаллический (ТУ 2169-69) способствует повышению коррозионной стойкости B сильноокислительных средах за счет образования устойчивых пассивирующих пленок, состоящих в основном из SiOz.

Галогениды аммония ИН4С1 (ТУ377372 ИНаР ТУ4518 75) Ин (ТУ3764-75) являются активаторами процесса.

Окись алюминия (ТУ8136-85) - инертный наполнитель.

Введением гидрида кальция (ТУ14-11737-76) в состав смеси практически подавляется образование на поверхности .обрабатываемых углеродистых сталей карбонитридов хрома типа Сг (ИС), ухудшающих коррозионную стойкость.

Согласно результатам рентгеновского фазового анализа, проведенного на ус" та нов ке ДРОН-3 (Cu Ка -и зп учение, ни келевый фильтр), количество карбонитри" дов хрома на поверхности углеродистой стали 45 уменьшается при этом с 100 до 103, а основной фазой внешней зоны диффузионного слоя становится бо" лее коррозионно-стойкий карбид хрома типа Cr С„.

z о

При температуре — 600 С гидрид кальция разлагается на кальций и водо- 5 род. При температуре химико-термической обработки кальций, по-видимому, взаимодействует с азотом активатора с образованием тугоплавкого соединения Ca>N и таким образом препятствует диффузии азота в сталь. Помимо взаимодействия с азотом активатора, кальций может частично окисляться кислородом воздуха, находящимся в контейнере, с образованием тугоплавкой окиси кальция, а также с окисью алюминия и кремнием. В результате в состав вводится некоторое избыточное количество гидрида кальция по сравнению с тем, .которое требуется для связыва- 50 ния им азота активатора.

В табл. 1 представлены результаты экспериментальной проверки 18 составов. Для хромосилицирования было составлено 7, из которых Ю 4-7, 14, 16, 18 показали оптимальные результаты.

Все компоненты смеси (в том числе хром электролитический) использовали в виде порошков. Смесь засыпали в контейнер из нержавеющей стали, куда одновременно загружали образцы из углеродистой стали 45. Контейнер с плавким затвором загружали в камерную печь, нагретую до 1100 С, выдер>кивали при этой температуре 5 ч, после чего охлаждали с печью 300 С, а за» тем на воздухе. Испытания хромосилицированных образцов на коррозионную стойкость проводили в растворах 984ной серной кислоты при 90 С, в 274-ной азотной кислоте при 40 С в течение

48 ч (табл.2) и в растворе 65 -ной азотной кислоты при 40 С. Скорость коррозии определяли по потерям массы образцов.

В табл. 1 приведены данные о скорости коррозии (К) хромосилицированной углеродистой стали 45 после испытаний в течение 72 ч в 654-ной HNO

3 при 40 С.

Из табл. 1 видно, что хромосилицирование углеродистой стали 45 в предлагаемом составе (по сравнению с про" тотипом) повышает ее коррозионную стойкость в растворе 65%-ной азотной кислоты в - 5 раз. При содержании хрома и кремния в насыщающей смеси ниже нижнего предела коррозионная стойкость снижается, а при содержании этих элементов в смеси выше верхнего предела происходит спекание смеси (М 11, 12). В случае содержания гидрида кальция в насыщающей смеси ниже нижнего предела (И 3) или при содержании хлорида аммония в смеси выше верхнего предела (N 8) количество гидрида кальция оказывается недостаточным для связывания им азота активатора . При содержании гидрида кальция в смеси выше верхнего предела (8 9) коррозионная стойкость снижается, а при концентрации хлорида аммония в смеси ниже нижнего предела уменьшается насыщающая способность смеси.

Как видно из табл.2, хромосилицирование углеродистой стали 45 в предлагаемом составе по сравнению с известным приводит к повышению коррозионной стойкости стальных изделий в 98 -ной серной кислоте в t2,5 раз, а в 27 -ной азотной кислоте - в 3,5 раза.

Таким образом, коррозионная стойкость стальных изделий после хромосилицирования в предлагаемом составе повышается .в 98/-ной серной кислоте в 12,5 раз, а в растворах 27-65%"íîé

94

> л и ч а ю шийся тем, что с целью повышения коррозионной стойкости, он дополнительно содержит гидрид кальция при следующем соотношении компонентов» масс1

Хром 55"60

Кремний 3-5

Гидрид кальция 5-7

Галогенид аммония 1-2

Окись алюминия Остальное

f5571 азотной кислоты - в - 3„5-5 раз, что позволит увеличить срок службы изде" лий в высокоагрессивных средах.

Формула и зобрет ения

Состав для хромосилицироаания стальных изделий, изготавливаемых преимущественно из углеродистых сталей, содержащий хром, кремний, галогенид аммония и окись алюминия, о тТаблица

М смеси

К, г/м ч

Состав насыщающей смеси, мас,Ф

Известный

4S i + 2NH С1 + 42AigOg

5Si + 2NH C1 + 33A1 O)1 Предлагаемый

4 S i + ЗСаНг + 2 NH gcl+ 3ЗА1г О

4Si + 6СаНг + 1,5NHgcl + 30, 5A1 0)

5Si + 7СаН + 2NHqci + 26AlqO)

3Si + 5СаНг + 2NH

3Si + 5СаНг + 1NH Cl + 36А1 О, 3Si + 5СаН + ЗМН С1 + 34АlгОЗ

4Si + 1ОСайг + 2NH

2Si + 6СаНг + 2NH+Cl + 40А1 Оз

6Si + 6СаНг + 2NH C1 + 21А1г0

1ÎSi + 6CaH . + 2NH C1 + 24A1 О,, 1 52Cr +

2 60cr +

0,011

0„006

Известный

4Si + 2NHyF + 42 А1г0

4Si + 6CaHz + 1,5NH+F + 30,5AlzO!

4Si + 2NHpJ + 42А1гО

4Si + 6СаН + 1,5NH)J + 30,5АlгОЗ

4Si + 2NH43r + 42Л1гОь

4Si + 6CaH> + 1,5NH

13

14

16

17

0,010

0,002

О, 008

0,002

0,015

0,003

52Сг +

58Сг +

52Сг +

58Cr +

52(r +

58Cr +

Таблица 2

Скорость коррозии, г/и ч

»»

Состав насыщающей смеси, мдс > о

I 273-ная HNO, 40 С

983-ная Н 80,, г=90С

Известный

52Cr + 4Si + 2NH C1 + 42А1гО

Предлагаемый

58 Cr + 4Si + бСаНг + 1,5NHqclt30,5À1 О

О, 028

0,025

0,002

О, 008

Составитель Н. Сункина

Реда, †.çð A. Маковская Техред Л.Олийнык Корректор Т. Палии

Заказ 700 Тираж 800 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

4

6

8

11

58Cг

58Сг +

60Сг +

55Cr +

55Cr +

55Сг +

58Сг +

50Cr +

65Cr +

58cr +

0, 004

О, 002

0,002

0,002

0,002

0,004

0,003

0,006

Смесь спекается

Смесь спекается, образцы пористые