Состав для борирования стальных изделий

Состав для борирования стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к химикотермической обработке металлов и мо- t жет быть использовано в машиностроении , судостроении, инструментальном производстве. Целью изобретения является повышение эксплуатационной и коррозионной стойкости изделий и насыщающей способности состава. Это достигается тем, что боридные покрытия получают в порошковой смеси следующего состава, мас.%: порошок сурьмы 1 - 4, технический карбид бора - остальное. Это позволяет получить на стальных изделиях боридные слои до 75 мкм 1 ил о, 2 табла

союз советсних

РЕСПУБЛИН (g))g С 23 С 8/72

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬГГИЯМ

ПРИ ГНИТ СССР (21) 4471325/02 (22) 05.08.88 (46) 23.05.91. Вюп. W 19 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьскои социалистической револютр и (72) С.M.×åðíåãà, Н).Е.яковчук, В.Н.Писаренко и Л.Н.Задольский (53) i621.785.51.06 (088.8) (56) Химико-термическая обработка металлов и сплавов. /Справочник под ред. Л.С.Ляховича. N.: Металлургия, 1981, с.424. (54) СОСТАВ ГГЛ ВОРИРОВЛНИЯ СТАЛЬНЬБ

ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к химикотермической обработке материалов и может быть использовано в машиностроении, судостроении, пищевой промышленности, инструментальном производстве для упрочнения инструмента, оснастки деталей и узлов, работающих в условиях износа.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости, коррозионной стойкости обработанных изделий и насыщающей способности состава.

На чертеже приведен график изменения микротвердости по толщине диффузионного слоя.

Состав для борирова..ия содержит технический карбид бора и порошок сурьмы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошок сурьмы 1 - 4

Технический карбид бора Остальное

„„SU„„1650770 А 1

2 (57) Изобретение относится к химикотермической обработке металлов и мо-, жет быть использовано в машиностроении, судостроении, инструментальном производстве. Целью изобретения является повышение эксплуатационной и коррозионной стойкости изделий и насыщающей способности состава, Это достигается тем, что боридные покрытия получают в порошковой смеси следующего состава, мас.%: порошок сурьмы 1 — 4, технический карбид бора— остальное. Это позволяет получить на стальных изделиях боридные слои до

75 мкм. 1 ил., 2 табл.

Сурьма Sb представляет собой С: кристаллы серебристого цвета и плавится при температуре 630,5 С.

Карбид бора (В+С) используют в виде порошка технйческой чистоты.

Может поставляться по ГОСТ 5744-74 в виде порошков зернистостью 16-М5 для шлифовально-полировальных операций, первый сорт содержит, мас.7.:

В С 90 - 93; В ОЭ 0,4 — 0,5; Ссвово4н

5 - t0. По твердости и абразивной способности он превосходит все абразивные материалы, эа искпючением 4Р алмаза.

Использование сурьмы в совокупности с порошком технического карбида бора в указанных выше количествах приводит к росту толщины боридного слоя в 1,36 раза, снижению хрупкости диффузионного покрытия в 1,4

1,5 раза, увеличению их корроэионной

1650770

35 стойкости в 1,5 раза по сравнению с известным составом.

Процесс насьпцения сталей бором происходит следующим образом. восстановление В О (входящего в состав технического В С) карбидом

I бора до субокисла В О

В О +ВС ВО +СО+ВС; дисйропорционирование В О на поверхности металла с образованием атомарного бора

ЗВ О 2В + 2В Оз, диффузия бора в глубь металла.

Увеличение толщины боридных покрытий происходит вследствие более активного состава насьпцаемой смеси, чем состав В1С технический.

При нагреве до температуры борирования 950 С происходит расплавление gp сурьмы (t и, = б30,5 С), входящей в предлагаемый насыщающий состав. При этом сурьма, находящаяся в жидком состоянии, диффундирует в сталь с большей скоростью, чем бор, и обра-. 25 зует с железом твердый раствор замещения. Сурьма уменьшает энергию взаимодействия атомов бора с дислокациями, что должно повышать скорость диффузии атомов бора. Уменьшение 30 связи атомов бора с дислокациями обуславливает более высокую пластичность слоя.

Лиффузия сурьмы и бора в сталь приводит к образованию под слоем боридов железа переходной зоны, состояний из интерметаллидов железа, сурьмы и бора с микротвердостью в

2,5 — 3,5 раза меньшей, чем микротвердость боридов железа. Это обус- 40 ловливает плавное снижение твердости по глубине слоя. Кроме того, в переходном пластичном слое происходит релаксация напряжений, возникающих в слое боридов, что с учетом сниже- 45 ния хрупкости слоя боридов, легиро -. ванных сурьмой, обеспечивает более высокую пластичность диффузионного слоя.

Пример ° В контейнер из нер- 50 жавеющей стали засыпают смесь порош-,, ков технического карбида бора и сурьмы предлагаемого состава. Затем в контейнер помещают изделия и засыпают указанной порошковой смесью. .55

Дня отделения реакционного простран- ства контейнера от печной атмосферы и предотвращения проникновения в не- < го воздуха контейнер закрывают листом асбеста и засыпают натросиликатное стекло толщиной 10 мм. При нагреве до температуры борирования, состав-, ляющей 950 С, продолжительностью

4 ч натросиликатное стекло расппавляется (750 — 800 С) и герметизирует контейнер. По окончании изотермической выдержки контейнер с деталями извлекают из печи и охлаждают до комнатной температуры на воздухе.

После охлаждения контейнера силикат разбивают, контейнер распаковывают и извлекают детали с чистой поверхностью, не требующей дополнительной очистки.

Микрохрупкость слоев оценивают по известной методике. Коррозион.ную стойкость оценивают весовым методом, в качесте коррозионной среды выбран 10Х-ный раствор Н $0, испы- тания проводят в течение 10 сут.

Толщину и микротвердость боридных слоев определяют на приборе

IIMT-3 по стандартной методике.

В табл.1 приведены характеристикй, боридных покрытий на стали 45 (условия насыщения: t = 950 С,1- = 4 ч), О в табл.2 - стойкость гибочных штампов стали У8 с боридными покрьггиями при тех же условиях насьпцения.

Оптимальным составом является состав по примеру 5, мас.Х:

Сурьма 3

Технический карбид бора 97

Как видно из табл.1„ применение предлагаемых составов позволяет повысить толщину боридных покрытий в

1,3б раза. При этом формируется не только зона боридов железа, но и переходная зона, которая в известном составе отсутствует. Наличие переходной зоны обуславливает плавное снижение твердости по толщине диффузионного слоя от максимальных значений на поверхности, средних значений в переходной зоне и более низких значений микротвердости на границе переходной зоны и стальной матрицы. Переходная зона играет демпфирующую роль, т.е. эти покрытия имеют большую стойкость в условиях износа

I и динамических нагрузок. Иикрохрупкость боридных слоев снижается в

1,4 - 1,5 раза, а коррозионная стой-, кость слоев в 10Х-ном растворе

Н $04 возрастает в 1,5 раза по сравнению с известным составом.

I о 6 насыщающей способности состава, он дополнительно содержит порошок сурь . мы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

5 165077

Формула из о бр етения

Состав для борирования стальных изделий, содержащий технический карбид бора, отличающийся

5 тем,.что, с целью повьппения эксплуатационной стойкости, коррозионной стойкости обработанных изделий и

Пороиок сурьмь1 1 - 4

Технический карбид бора Остальное

Таблица

В4С

11О 11Π— 18ООО

125 110 15 17000 6400-4700

6,5

5 6

0,050

0,050

4,6

70 16000 7620-4600

80 t5000 7600 4550

4,5

80 14500 6200-4200

4,2

15000

7600-4550

6400-4700

4,5

17ООО

5,6

Примечание. Верхние эначения микротвердостн переходной эонм на границе с боридами, нихние - у границы с исходной структурой стали.

Та бли ца 2

Количество циклов до появления трещин в боридном покрытии при гибке стального

Компоненты насыщающей смеси, мас.Х листа из

Ст.Э толщиной

2 мм в„с

Sb

3 В4С

Sb

В4С

Sb

5 В4С

Sb

6 В4С

Sb в с

1ОО

Иэвестньа1 состав

99>5

0,5

99

98

97

3 96

145 75

t50 70

150 70

145 70

110 20

В4С 100

Известный состав

В, С 98

Sb 2

ВаС 99

Sb 1

В С 96

Sb 4

В С 97

Sb 3

1540 - 1820

2380 — 2660

2240 — 2420

2340 — 2510

2420 - 2690

О,O4O

0,036

0i032

0,034

0,045

Составитель Л.Бурлинова

Редактор Н.Тупица Техред А,Кравчук Корректор Н.Ревская

Заказ 1587 Тираж 572 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, ул. Гагарина, 101