Способ электролизного борирования углеродистых сталей

Способ электролизного борирования углеродистых сталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCNOMV CBHQ&TLflbCTBY

Союз Советских

Социалистических

Республик

<») 768854 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.01.79 (21) 2712268/22-02 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (51) М. Кл.

С 23 С 9/10

1Ъсударстввииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.785.53 (088.8) (72) Авторы изобретения А. А. Афанасьев, Ю. М. Веневцев и В. Л. Коротков (71) Заявитель

Воронежский технологический институт (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛ ИЗНОГО БОРИРОВАНИ g" p - г

5f

УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности к электролизному борированию металлов, и может быть использовано для повышения надежности и долговечности деталей машин.

Известен способ электролизного борирования, включающий нагрев углеродистых сталей в расплаве буры при 800 — 950 (1).

Недостатком способа является низкая скорость насыщения.

Известен способ электролизного борирования сталей из расплавов с помощью применения реверсированного тока f2), Недостатком известного способа является применение специальной аппаратуры, а также довольно сложная технология процесса.

Известен также способ электролизного борирования из расплавов, заключающийся в проведении процесса борирования в два этапа: пропускание тока электролиза в течение 3 часов и отключение тока электролиза с последующей выдержкой борируемой детали в той же ванне при температуре борирования (950 С) или более высокой (980 — 1050 С) (3J.

Недостатком данного способа является высокая хрупкость диффузионных слоев, наличие трещин в слое, ухудшение механических свойств металла под диффузионным

2 слоем из-за роста зерна углеродистых сталей вследствие перегрева. Трещины в слое появляются вследствие резкого увеличения концентрации углерода под слоем, уменьшения критической скорости закалки металла под диффузионным слоем и появления напряжений при последующем охлаждении. Кроме того, длительный отжиг в электролите приводит к его загрязнению

1р железом и к коррозии деталей.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности деталей.

Для достижения поставленной цели предлагается способ электролизного борирования углеродистых сталей, включающий выдержку в расплаве для борирования при катодной плотности тока 0,2 А/см и отжиг при выключенном токе электролиза, в котором производят многократное чередование выдержки в расплаве при включенном токе электролиза в течение 40 — 60 мин и отжига при выключенном токе электролиза в течение 20 — 30 мин.

При этом электролизное борирование

25 производят при 800 †9 С.

Плотность тока на катоде, равная

0,2 А/см в течение 40 — 60 мин между паузами отключения тока электролиза обеспечивает получение диффузионного слоя з0 требуемой глубины, а также осадка насы768854

Удельная нагрузка (начало трещинообразования), кгс/см

Глубина слоя, мкм

Способ борирования

15 1 по примеру 1 по примеру 2 по примеру 3 по примеру 4

Извсстпый способ

130 — 140

130 †1

140 †1

140 †1

70--80

230

Подписное

Тираж 1095

Изд. РА 519

Заказ 7475

Загорская тигография Упрполиграфпздата Мособлисполкома.3 щающего элемента на поверхности детали.

Наличие насыщающего элемента на поверхности детали препятствует ее растворению в расплаве электролиза после отключения тока электролиза на 20 — 30 мин. В течение этих 20 — 30 мин происходит выравнивание состава в диффузионном слое и рассасывание в нем упругих напряжений. За это же время глубина диффузионного слоя увеличивается за счет диффузии насыщающего элемента из зоны богатой насыщающим элементом. Многократное отключение тока электролиза (многократный отжиг) на

20 — 30 мин после каждых 40 — 60 мин процесса электролиза приводит к созданию такого структурно-напряженного состояния, которое уменьшает хрупкость диффузионного слоя и, следовательно, повышает надежность детали при ее эксплуатации в условиях статических и динамических нагрузок. Однократное отключение тока даже на длительное время после проведения процесса насыщения и в течение 3 часов не приводит к положительному эффекту. Проведение процесса борирования углеродистых сталей при температуре выше 920 С нецелесообразно из-за значительного роста зерен стали вследствие перегрева, что ухудшает механические свойства детали в целом. Что касается уменьшения глубины диффузионного слоя за счет проведения процесса при более низкой температуре, то это не имеет существенного значения, так как практический интерес представляют диффузионные слои глубиной 50 — 60 мкм, которые вполне возможно получить при температуре 800 С.

Пример 1. Электролизному борированию по предлагаемому способу подвергают образцы из стали 45 в течение 4 ч в расплаве буры при плотности тока

0,2 А/см . Рабочая температура составляет

900 С. После каждых 60 мин процесса электролиза ток отключают на 30 мин.

Пример 2. Ток электролиза отключают на 20 мин после каждых 40 мин электролизного борирования при таких же параметрах процесса, как и в примере 1.

Пример 3. Электролизному борированию подвергают образцы из стали 45 в течение 4 ч в расплаве буры при плотности тока 0,2 А/см . Рабочая температура составляет 800 С. После каждых 60 мнн процесса электролиза ток отключают на

30 мин.

Пример 4. Ток электролиза отключают на 20 мин после каждых 40 мин элект4 ролпзного борпроваш1я при таких же параметрах процесса, как и в примере 3.

Результаты борированпя по предлагаемому способу приведены в таблице. Здесь

>ке приведены для сравнения результаты борирования по известному методу при температуре 950 С с длительностью отжига

1 ч.

Предлагаемый способ является более эффективным по сравнению с известным, так как обеспечивает получение менее хрупких диффузионных слоев, обеспечивающих более надежную работу деталей в условиях динамических нагрузок. Применение предлагаемого способа позволяет увеличить срок службы деталей в 1,5 — 2,0 раза по сравнению с известным, например, использование предлагаемого способа для упрочнения плунжерных пар может в 1,5 раза повысить ресурс топливной аппаратуры.

Формула изобретения

1. Способ электролизного борированих углеродистых сталей, включающий выдержку в расплаве для борирования при включенном токе, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности деталей, производят многократное чередование выдержки в расплаве при включенном токе в течение 40 — 60 мин и отжига при выключенном токе в течение

20 — 30 мин.

2. Способ по п. 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что электролизное борировапие производят при 800 †9 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ляхович Л. С. и др. Борирование стали, М., 1967, с. 41.

2. Авторское свидетельство СССР № 491731, С 23 С 9/10, 1973.

3, Авторское свидетельство СССР № 471400, С 23 С 9/04, 1968 (прототип).