Способ двухстадийной комплексной химико-термической обработки стальных изделий

Способ двухстадийной комплексной химико-термической обработки стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных изделий и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости в атмосферных условиях, снижение температуры второй стадии химико-термической обработки. Изделия насыщают бором в алюмотермической смеси, затем подвергают диффузионному цинкованию сначала при 490-510°С с выдержкой 0,5-1,5 ч, а затем при 390-410°С в течение 2,5-3,5 ч. Это позволяет увеличить коррозионную стойкость на 2-5 баллов при испытаниях в атмосферных условиях, в 8-10 раз увеличить время до появления первых следов ржавчины, при этом способ позволяет снизить температуру второй стадии обработки на 550-650°С. 2 табл.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.Я0„„15642О1

А1 (51)5 Г 23 С 8/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ делий проводят диффузионное борирование в алюмотермических смесях, а затем изделия подвергают диффузионному цинкованию в порошковой смеси йри

490-510 С с выдержкой 0,5-1,5 ч, затем при 390-4)0 С в течение 2,53,5 ч.

Ступенчатый температурный режим цинкования необходим для получения качественного цинкового покрытия.

При 490-510 С на поверхности боридноГо слоя, находящегося в смеси для цинкования, возникает тонкая пленка жидкометаллического цинка. Длительная выдержка (3-4 ч ) при данной температуре или повышение температуры до

600 С приводит к формированию неравномерного покрытия со следами оплавлеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО И306РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

f (21) 4466934/31-02 (22) 29.07.88 (46) 15.05.90. Бюл. Ф 18 (71) Белорусский политехнический институт (72) Б.С. Кухарев, В.К. Карбанович, С.А. Тамело и Н.Г. Тамело (53) 621.785.5. (088.8) (56) Голынская Н.A. Упрочнение угле, родистых и экономнолегированных сталей термодиффузионным борохромированием, Автореферат канд. дис. — Минск, 1986, (54) СПОСОБ ДВУХСТАДИЙНОЙ КОМПЛЕКСНОЙ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к химикотермической обработке стальных издеИзобретение относится к химикотермической обработке стальных изделий, в частности к способам получения комплексных диффузионных покрытий на основе бора и цинка, и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отраслях промышленности для повышения коррозионной стойкости деталей машин и технологической оснастки, эксплуатируемых в атмосферных условиях.

Цель изобретения — повьппение коррозионной стойкости стальных иэделий в атмосферных условиях, снижение температуры второй стадии химико-тер- . мической обработки.

Согласно способу комплексной химико-термической обработки стальных из2 лий и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение коррозионной стойкости в атмосферных условиях, снижение температуры второй стадии химикотермической обработки. Изделия насыщают бором в алюмотермической смеси, затем подвергают диффузионному цинкоо ванию сначала при 490-510 С с выдержкой 0,5-1,5 ч, а затем при 390410 С, в течение 2,5-3,5 ч. Это позволяет увеличить коррозионную стойкость на 2-5 баллов при испытаниях в атмосферных условиях, в 8-!О раз увеличить время до появления первых следов ржавчины, при этом способ позволяет снизить температуру второй стадии обработки на 550-650 С. 2 табл.

1564201 ния. Снижение же температуры до 400 С сразу после образования тонкой пленки

I цинка (0,5-1,.5 ч выдержки при 490

510 С) приводит к диффузионному механизму формирования цинкового покрытия с характерными для него высоким ка" чеством поверхности и равномерностью, слоя. Снижение же температуры цинкования ниже 390 С резко тормозит рост 0 покрытия, приводит к окислению изделий ввиду невозможности герметизации контейнера плавким затвором при этой температуре, а также невозможности совмещения термической обработ- 15 . ки стали 13Х12Н2В2МФ со способом химико-термической обработки.

Температурные режимы процессов бо рирования и цинкования совпадают с ! режимом термической обработки хро- 20 мистой высоколегированной стали

13Х12Н2В2МФ. Для совмещения химикотермической обработки по предлагаемому способу и полного цикла термической обработки необходимо операцию охлаждения контейнера с изделиями после / борирования проводить со скоростью

16 С/мин. В этом случае в сердцевине иэделий из данной стали происходит мартенситное превращение с обеспечением впоследствии нужного уровня твердости. Охлаждение контейнера со скоростью выше 16 С/мин требует специальных методов, что экономически нецелесообразно, а технически не приводит к получению новых результатов.

Режим охлаждения после борирования контейнера с углеродистыми сталями (08 кп, сталь 45 и др. ) — 4 С/мин, о, так как скорость охлаждения 16 С/мин 40 не влияет на фазовый состав сердцевины изделий из этих сталей. Охлаждение о же со скоростью ниже 4 С/мин приводит лишь к увеличению общего времени на осуществление способа и, следовательно, нецелесообразно.

Характерным отличием предлагаемого способа комплексной химико-терьыческой обработки стальных изделий от извест- . ного является возможность последующей обработки не только двухфазных (FeB+Fe

50 происходит с превращением FeB в Cr

Кроме того, покрытие, полученное по предлагаемому способу, имеет. анодный {протекторный) характер защиты сердцевины, т.е. даже в случае местного нарушения сплошности покрытия последнее электрохимически защищает от разрушения сердцевину изделия.

Получаемое по предлагаемому способу покрытие отличается от известного цинкового диффузионного покрытия фаэовым составом, а следовательно, и свойствами. Если при цинковании желеэоуглеродистых сплавов возможно полу"ение Fe>Zn(, FeZn, FeZn1> фаз с максимальным содержанием цинка до 94Х по массе в последней, то при цинковании борированных изделий формируется слой чистого цинка с высокими защитными свойствами. Боридный слой при этом играет роль диффузионного барьера, препятствующего взаимодействию цинка с желез ом сердцевины. . Пример. Проводят химико-термическую обработку по предлагаемому способу сталей 08 кп и 13Х12Н2В2МФ.

Операцию борирования проводят по трем вариантам в смесях, составы которых приведены в табл.!.

Борирование стали 08 кп проводят о при 950 + 10 С в течение 4 ч, а стали 1ЗХ12Н2В2МФ при 1000110 С в течение 1 ч в контейнерах с плавким затвором, Затем контейнер с образцами из стали 13Х12Н2В2МФ охлаждают с температуры 1000 С в воде со скоростью

16 C/ìèH. Контейнер с образцами из стали 08кп охлаждают на воздухе со о скоростью 4 С/мин. Затем контейнеры распаковывают, а борированные образцы подвергают диффузионному цинкованию

o °

В в смеси, содержащей, мас.l: ок д (III) алюминия 48

Порошок цинка

Фтористый алюминий 2 по следующему режиму: 0,5-1,5 ч выдержки при 500/10 С и затем 2,5-3,5 ч выдержки при 400+10 С. Твердость сердцевины образцов из стали

13Х12Н2В2ИФ после такого температурного режима обработки составляют 40-

41 HRC

4201 6 испытании В атмосферн я ". с повия:. u

8-10 раз увеличить время до появления первых следов ржавчины, сменить вид электрохимической защиты с катодного (для известного способа) на анодный, при этом удалось на 550650 С снизить температуру второй стадии ХТО, что приводит к экономии электроэнергии.

Способ двухстаднйной комплексной

15,õÿìèêî-термической обработки сталь ных изделий, включающий насыщение поверхности бором в алюмотермической смеси и последующую химико-термическую обработку борированных изделий

20 в порошковой смеси, о т л и ч а ю— шийся тем, что с целью повышения коррозионной стойкости иэделий в ат-, мосферных условиях и экономии электроэнергии,борированные изделия под25 вергают в качестве химико-термической обработки диффузионному цинкованию сначала при 490 -510 С с выдержкой

0,5-1,5 ч, а затем при 390 — 410 С в течение 2,5-3,5 ч.

Таблица !

Функциональное назначение

Компоненты смеси

Il (однофазный слой

Ре В) III (легированный одно фаз нЫй слой (Fe, Cr) В) I (двухфазный слой

FeBFe

58

Оксид (III) алюминия

Балластная добавка, предотвращающая спекание смеси

Восстановитель

В О и Ст Оз до активного состояния

Поставщик активных атомов бора для формирования слоя . Стабилизатор фазы

Fe  в диффузионном слое

Поставщик активных атомов хрома для легирования боридиого слоя

22,8

16

Порошок алюминия

21,1

24

Ок сид (ТХI) бора

Порошок железа

13 2

Оксид (I I I) хрома

5 156

Прсводили испытания на коррозионную стойкость образцов, обработанных по известному и предлагаемому способам. а. По ГОСТ 9.308-85. Метод испытаний при повышенных значениях относи-. тельной влажности и температуры без конденсации влаги. Время испытаний

96 ч, температура испытаний 40+2 С, относительная впажность воздуха 93 3 камера тепла и влаги Feutron 3522/51. б. По методике BHAM включающей выдержку образцов в печи 400 С в течение 1 ч и последующее охлаждение и экспозицию в течение 23 ч в 37-ном растворе NaC1. Оценку коррозионного поражения проводили по времени до появления первых следов ржавчины. в. Имерение электродного потенциала покрытий в 3%-ном растворе

NaC1.

Результаты испытаний сведены в табл,2.

Из приведенных данных следует, что использование предлагаемого способа позволяет увеличить коррозионную стойкость на 2-5 баллов при

Формула и э о б р е т е н и я

Содержание в смеси, мас.X! 564201

ПроДолжение табл. 1

Компоненты смеси

Функциональное назначение

Содержание в смеси, Mac /

Оксид (ХЧ) циркония

Добавка, исключающая припекание смеси к иэделию и окислению

Активатор процесса 2 борирования

То же

2,2

Т ° -б л и ц а 2

Коррозиониая стойкость покрытий (сталь 08кл/сталь 13Х12Н282ИФ

Температурно-временной резв>м наса>щения и оклавдения

Последовательность проведения операций

Опыт по методу а, по методу б> ч по методу в, В

1- - .Г .1

Сталь Сталь

08кп 13Х12Н282ИФ

1000210 С

I ч

16 С/мин

95041럄

4 С/мин

Борирование

-0 75 -О 64 а к

0,71 0,72

240 312 384

288 312 - 3!2

-О 64 а

0,75

I0 10

IO 10

Цинкование

Ворироввние

Оклавдение

-О 77 а

0,72

264 312 408

360 360 360

-О 69 а

0,75

-Оь69 .О, 77

l 0 10

IO 10

IO

500т10 с

1 ч +

400т!О С

3 ч

IO00iIO С

1 ч

500+10

1 ч+

+ 400+10 С

3 ч

950210 С

4 ч

Щ>икованне

Борнроввние

4 С/мнн

16 С/мин

240 264 312

261> 288 312

l0

-О 70 -0 62

1 ь

-0>71 -0,73..-О 62

-0,75

10 10

Охлвв>ление

Цинков ание

500@10 С

1,5 ч +

+ 400210 С

2,5 ч

950 С 2 ч

1050 0 4 q

-О 34 а

-0,12

24

5

Борироввние

Хромироввние

Известный способ

Составитель И. Дашкова

Техред Л.Олийнык

Редактор Л. Веселовская

Ко рр ектор Э. Лончакова

Заказ 1139 Тираж 811 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, i/7. Гагарина,101

Калий борфтористый

Алюминий фтористый

500т!О С

0,5 ч +

+ 400%1Î С

3,5 ч

950210 С

4 ч

4 С/мип

500210 С

0>5 ч +

+400т10 С

3,5 ч

lOOO6IO С

1 ч

16 С/мин

500610 0

l>5 ч +

+400т!О С

2,5 ч

1000 С 2 ч

1050 С 4 ч

I (двух фазный слой

FeB"

Fe В) II (однофазный слой

Fe В) III (легированный однофаэный слой (Ге, Cr) Â)