Состав для комплексного диффузионного насыщения стальных деталей

Состав для комплексного диффузионного насыщения стальных деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскими

Социалистических республик

711163

"...: 1 (51)М. Кл. (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 251177 (21) 2548275/22-02 с присоединением эаявки Мо (23) Приоритет—

Опубликовано 25.01.80. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 2К01.80

С 23 С 9/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК б 2 1 . 78 5 . .51.06 (088.8) (72) Авторы

ИЗОбрЕТЕНИЯ Ю.И. ° Потушинский, Г.В. Земсков и А.И. Пупышев

I (71) Заявитель (54) СОСТАВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ДИФФУЗИОННОГО НАСЬП:(ЕНИЯ

СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ. Изобретение относится к составам для диффузионного насыщения поверхностного слоя металлов и сплавов, а именно для комплексного насыщения поверхностного слоя стальных деталей, и может применяться при проведении химико-термической обработки деталей, к поверхностному слою которых предьявляются повьпценные требования по иэносостойкости, жаропрочности, коррозионной стойкости.

Известны среды для диффузионного насыщения поверхностного слоя металлов и сплавов, содержащие насыщающий агент, активатор и инертный разбавитель. Насыщающий агент в этих средах состоит иэ борсодержащего соединения и легирующего элемента, а активатор представляет собой галогенсодержащее соединение (1). 20 ..Известна также среда для диффузионного насыщения поверхностного слоя металлов и сплавов, содержащая насыщающий агент, активатор и инерт- 25 ный раэбавитель, где в качестве насыщающего агента взято борсодержащее соединение с легирующим элементом, например диборид хрома, а в качестве активатора используется нег.êoëüêî галогенсодержащих соединений (ИаЕ, МаС, CrFr), в одно из которых входит легирующий элемент, при следующем соотношении ингредиентов сре,— ды, вес. в:

Диборид хрома 20-80

Активатор 0,5-10

Инертный разбавитель Остальное (2).

Недостатком известной среды является то, что концентрация легирующего элемента (Cr) в поверхностном слое покрытия незначительна и составляет 1-4% от весовой концентрации боридов, что в значительной степени сказывается на физико-механических свойствах поверхностного слоя покрытия.

Пель изобретения — повышение жаростойкости покрытия путем повышения концентрации в поверхностном слое легирующего элемента, входящего в состав насыщающего агента, при одновременном насьпцении другим легирующим элементом из соотава активатора

Для достижения укаэанной цели со став для диффузионного насыщения поверхностного слоя металлов и сплавов, состоящий из насыщающего агента, активатора и инертного разбавителя, в котором насыщающий агент состоит из 711163

5-80

Таблица1 а.ротойость ривес г/см

Смес

5 2 8 85 60 30 5 0,63

2 45 1 4, 3 80 — 1

4 5 3 8

50 90 26 3 0,95

19 120 20 0,5 2,14

83 70 28 5 0,82

5 80 0,5 — 19,5 120 16 — 2,36

Пример 2. Проводят комплекс- тччных контейнерах в составе, содерное насыщение деталей из стали 45Х жащем диборид титана (TiB ), активатитаном, бором и кремнием в герме- 65 торы БН4Р и CaSiF< и окись алюминия. борсодержащего с оединения и легирующегс элемента, а в состав активатора входят несколько галогенсодержащих соединений, одно из которых содержит легирующий элемент, в качестве легирующего элемента ак тив а тора содержит элемент с диффузионной активностью выше диффузионной активности легирующего элемента насыщающего агента при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Насыщающий агент

Галогенсодержащий актив атор 0,5-2

Галог енсодержащий активатор с легирующим элементом 0,5-8

Окись алюминия Остальное

В качестве насыщающего агента состав содержит диборид хрома или дибориц.титана, а в качестве легирующего элемента активатора — алюминий 20 или кремний.

Введение в состав активатора галогенсодержащего соединения с легирующим элементом, диффузионная актив-, ность которого выше диффузионной ак— тивности легирующего элемента насыщающего аг ента, придает ему, к роме уже известных функций активатора, новую функцию — дополнительное легиро-. вание поверхностного слоя обрабатывае-ЗО мой поверхности другим легирующим элементом, входящим в состав активатора, при одновременном усилении основных функций активатора.

Процесс, диффузионного насыщения поверхностного слоя металлов или сплавов проходит следующим образом.

В результате нагрева при химикотермической обработке происходит разложение галогенсодержащего соединения активатора, содержащего легирующий элемент, с образованием активных атомов легируюшего элемента и атомарного галогена, который, обладая поЙышенной актив ностью увеличивает скорость транспортировки элементов насыщающего агента к обрабатываемой поверхности, тем самым увеличивая степень абсорбции и диффузию этих элементов в поверхностный слой.

Активные атомы легирующего элемента активатора, обладая достаточной активностью, тоже абсорбируют и диффундируют в обрабатыв аемую пов ерхность, что ведет к дополнительному легированию поверхностного слоя другим легирующим элементом. При этом они не препятствуют проникновению элементов насьпцающего агента °

В качестве легирующего элемента галогенсодержащего соединения активатора могут быть использованы различные металлы в зависимости от требов аний, предъявляемых к пов ерхностным слоям в условиях эксплуатации.

К ним относятся требования по износостойкости, жаропрочности, к Оррозион ностойкости и т.д., но при выборе металла в качестве легирующего элемента активатора необходимо, чтобы диффузионная активность легирующего элемента активатора была всегда выше диффузионной актив ности легирующего элемента насыщающего агента.

Пример 1. Проводят комплексное насыщение деталей из стали 45Х хромом, бором и алюминием в герметичных контейнерах в составе, содержащем в качеств е насыщающего агента диборид хрома (CrB> ), а в качестве активатора — галогеносодержащий активатор (NH4 F) и галогенсодержащий активатор с легирующим элементом(ACГ ) и окись алюминия при температуре обработки 1000 С и выдержке 3 часа, После об раб отк и получают пов ерх-. ностные слои боридов железа (Гей В), легированные хромом и алюминием.

Результаты обработки представлены в табл. 1.

711163

Смесь

1 5 2 8 85 36 18 4 2,16

2 45 1 4 50 50 21 3 2,30

3 80 — 1 19 45 15 1 4,82

4 5 3 9

38 18 4 2,34

5 . 80 0,5 — 19,5 45 12 — 6,25

Формула изобретения

Составитель Л. Бурлинова

Редактор Л. Алексеенко Техред N,Петко Корректор Г. Назарова

Тираж 1074 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8602/19

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Прс ектная, 4

Технологические параметры аналогичны примеру 1.

После обработки получают поверхностные слои боридов железа, леИз примеров видно, что использо- О ванне в составе активатора галогенсодержащего соединения с легирующим элементом, диффузионная активность которого выше диффузионной активности легирующего элемента насыщающего агента, ведет к 7-10-кратному увеличению концентрации легирующего элемента насыщающего агента в поверхностном слое металлов и сплавов с. одновременным насыщением его другим легирующим элементом из состава.ак— тиватора, что приводит к улучшению физико-механических характеристик .и повышает жаростойкость в 3-4 раза .. 1. Состав для комплексного диффузионного насыщения стальных деталей, включающий насыщающий агент, галоген- 40 содержащий активатор, галогенсодержащий активатор с легирующим элементом и инертный разбавитель, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения жаростойкости получаемых 45 покрытий; в качестве легирующего элемента галогенсодержащего активатора он содержит элемент с диффузионной активностью более высокой, чем диффузионная активность насыщающего 5р гированных титаном и кремнием.

Результаты обработки представлены в табл. 2

Таблица 2 агента, при следующем соотношении компонентов, вес, Ъ:

Насыщающий агент 5-80

Галогенсодержащий активатор 0,5-2

Гало г е нс оде ржащий активатор с легирующим элементом О, 5-8

Окись алюминия Остальное

2. Состав по и. 1, отличаю шийся тем, что в качестве насыщающего агента он содержит диборид хрома.

3. Состав по и. 1, о т л и ч а ющ и и сятем,,что в качестве насыщающего агента он содержит диборид титана .

4. Состав по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве легирующего элемента активатора он содержит алюминий, 5. Состав по пп, 1 и 3, о т л и ю m и и с я тем, что в качестве легирующего элемента активатора он содержит кремний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сб. Труды Ленинградского института авиационного приборостроения . Выпуск 90, 1974, с . 90-93.

2. Сб. Защитные покрытия на металлах . Выпуск 3, 1972, с. 5-14.