Состав для борирования стальных изделий из расплава

Состав для борирования стальных изделий из расплава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных изделий, а именно к процессам борирования, и может быть использовано в машиностроении для повышения твердости и коррозионной стойкости инструмента. Цель - повышение стойкости. Состав содержит 50-75 мас.% карбида бора, 5-30 мас.% редкоземельного элемента и остальное иттриевой подгруппы хлорид натрия. В качестве редземельных элементов вводят гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций. Состав позволяет повысить микротвердость на 50%, а коррозионную стойкость - в 4-500 раз. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУбЛИН

А1 (19) SU (II) (gI)5 С 23 С 8/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4444878/27-02 (22) 20.06.88 . (46) 30. 12.90. Бюл. Р 48 (72) С.В.Дозморов, В.В.Бахмат,.

И.А.Антипов, Е.В.Дозморова, А.А.Брынский и В.Я.Копачев (53) 621.785-51.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1093727, кл. С 23 С 8/52, 1982. (54) СОСТАВ ДЛЯ БОРИРОВАНИЯ CTAJIbHHX

ИЗДЕЛИЙ ИЗ РАСПЛАВА (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных изделий, а

Изобретение относится к металлур, гии, в частности к химико-термической обработке стальных изделий, а именно к процессам борирования, и может быть использовано в машиностроении для повышения твердости и коррозионной стойкости инструмента.

Цель изобретения — повышение микротвердости и корроэионной стойкости.

Состав содержит хлорид натрия, карбид бора и редкоземельный элемент, в качестве которого взят металл иттриевой подгруппы при следующем соотношении компонентов, мас.Х: .

Карбид бора 50 — 75

Металл иттриевой подгруппы 5 - 30

Хлорид натрия Остальное

Введение в состав металла иттриевой подгруппы (гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций) обеспечивает повнименно к процессам борирования, и может быть использовано в машиностроении для повышения твердости и коррознонной стойкости инструмента.

Цель изобретения — повышение стойкос" ти. Состав содержит 50 - 75 мас.Х карбида бора, 5 — 30 мас.й редкоземельного элемента и остальное иттриевой подгруппы хлорид натрия. В качестве редкоземельных элементов вводят гадолиний, тербий, диспроэий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций. °

Состав позволяет повысить микротвердость на 50Х, а коррозионную стойкость — в 4 — 500 раз. 3 табл. шение мнкротвердости борированного слоя за счет образования боридов при протекании реакции:

В4С + Ме-вМеВ +2В+С;

MeB<+ (K-1) В- МеВх Ме+хВ 3

3NaC+Me Иа МеС1 з

2Яа МеС1 +4 В 4С+50г 30а СОэ+

+ МеС1 BCy)+CO+14B

Ме+ВС1з- МеС1 +В3

2Me+Fe+2BC1> FeB<+2MeClg, где Ме — металл. нттриевой группы.

Образование боридов железа и соединений металла иттриевой подгруппы подтверждается.рентгеноструктурным исследованием борипного слоя, который проводится на дийракционном рентгеновском спектрометре "ДРОН-З7М и показал наличие таких боридов, как

FeB<, МеВ, МеВ4, МеВ и- смешанных боридов типа MeFeB< н МеВ4С . Образование этих боридов приводит к сущест161 7046

Таблица1

KOMIOHBHTbl

Содержание компонентов, мас. Ж

Металл иттриевой подгруппьФ

Карбид бора

Хлорид натрия

175 5 4

62 5 75 ?6

20 20 20

31 30

49 50

20 20 В качестве металлов иттриевой подгруппы взяты гадолиний, диспрозий, гольмий, эрбий, иттербий, лютеций. венному росту микротвердости боридно,го слоя.

Расплав готовят следующим образом. 5

В расплав, содержащий хлорид натрия и карбид бора, вводят металл ит триевой подгруппы в виде гранул размером не более 2 мм при интенсивном перемешивании без применения защитной 10 атмосферы. Затем погружают цилиндри" ческие образцы иэ стапей марок У8 и

7хЗ,. о три образца каждой марки стали, и выдерживают их ври температуре

1223 К в течение 3 ч. Дпя равномер- 15 ного насыщения расплав перемешивают

1 со скоростью 1 об/с..

Составы исследуемых расплавов приведены в табл. 1..

В табл. 2 представлены результаты 20 испытата и боридного слоя, усредненные по трем образцам, Все измерения проводили по стандартным методикам.

Из табл, 2 следует, что для составов 1 и 5, содержащих согласно табл.1 25 более 30 и менее 5Х металла иттриевой подгруппы, насьацающая способность состава уменьшается.

Наиболее оптймальным является сос1.. тав, содержащий от 5 до ЗОЖ металла 30 иттриевой подгруппы.

При этом микротвердость увеличи вается до 21740 - 22500 ИПа, что по сравнению с известным составом (14700 ИПа) соответствует увеличению более чем на 50X..B табл. 3 представлены результаты лабораторных испытаний на коррозиониую стойкость и микротвердость.

Скорость коррозии определяют по увеличению массы образцов после выдержки при Т=800аС в течение 48 ч.

Массу налипшего алняиния определяют после вырубки 1000 деталей размерами 50х50 мм на опытном штампе. После штамповки поверхность штампа обрабатывают раствором щелочи в течение

1 ч. Содержание алюминия определяют во всем объеме комплексонометрическим титрованием с алюминоном.

Из данных, табл. 3 следует, что скорость газовой коррозии уменьшается в, 5 10 раз.

Таким образом, предлагаемый состав по сравнению с известным позволяет увеличить микротвердость боридного слоя на 50Х и коррозионную стойкость в 4 " 500 раз.

Формула изобретения

Состав для борирования стальных изделий из расплава, содержащий борсодержащее вещество, редкоземельный элемент и хлорид натрия, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения микротверд сти и корроэионной стойкости, он в качестве борсодержащего вещества содержит карбид бора, а в качестве редкоземельного элемента содержит один из металлов иттриевой подгруппы при следующем со-отношении компонентов, мас.3:

Карбид бора 50- 75

Иеталл ит" триевой подгруппы 5-30

161 7046

Состав

Результаты измерений

Толщина Микротвер- Обнаруслоя, дость, женные мкм HIIa борнды

Предлагаемый состав

Гадолиний

: 21680

21780

2

4

8

16

У8

Ре В, CdB

В2

Диспрозий

У8

Ре В, DyB<

Гол ьмий У8

Fe2B, Нов,, Эрбий У8

Ре В, Егв,, Иттербий

Fe В, УЬВ+

; Лют еций У8

2В, LuB4

Извест- . ный сос460

14700

Fe В, LuB4

Ре,В, ааВ„ тав

Гадоли= ний

48

48

3530

22200

3

Диспрозий

44

7ХЗ

22540

Ре В, ayB1Z

Металл Марка иттрие- стали вой подгруппы

2

4

1

3

5

3

5 t

3

4 5

4

13

11

11

13

13

11

11

12

14 . 11

12

14

14

12

13

14

16

12

21? 20

21 780

21720

21 740

21 780

21 700

21720

Таблица 2

1ь i 7046

Продолжение табл.2

Состав Результаты измерений еее

Толщина Обнаруслоа, женные мкм бориды

Марка стали

Металл иттриевой под группы

Микротвердость, МПа

Гол ьмий 7ХЗ.

Fe В, НоВ .=.1рбий 7Х3

Fe В, ЕгБ„

Иттербий

46

49

22360

2

4

Ре В, УЪВ, Лвтеций

2

4

22300

42

43

38 . 35

7ХЗ

Fe В» хл13)g

Таблица3

Масса налипшего

Скорость коррозии, мг /см ч (Т=800 C) Легирукш(ий редкоземельный элемент

Микротвердость, МПа алюминия у (г/см, после выруб" ки 1000 деталей на штампе

Известный

7,5 10

8,9 ° 10 „

9 0 10

0,37

0,50

0,48

14400

1,3 ° 10

1,2 ° 10

0,7 10

1,5 10

1,9 10

2,7 10

0,07

О, 04

0,05

0,09

0,19

0,23

21800 ,21760

21800 состав

Лантан

Празеодим

Неодим

Предлагаемый состав

Гадолиний

Диспрозий

Гол ьмий

Эрбий

Иттербий

Лют еций

5

2

4

1

3

39

38

42

43

43

Зб

33

41

43

44

37

22300