Способ борирования деталей

Способ борирования деталей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ »i823456

{63) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 19.07.79 (21) 2800982/22-02 с присоединением заявки М

{23)Приоритет

0пУбликоваио 23.04.81. Бюллетень йе 15

Дата оаубликоваяия описания 23.04.81

3 (51)M. Кл.

С 23. С 9/10

Пжудараееаемб квинтет

СВВП ао йеим нзебретеивй

Ф отеяытаа (53) УДК 621.785. .5(088,8) (72) Авторы изобрете имя

О. Б. Минков, С. Г. Мурованная, О. С. Гурв

Э. Н. Мармор, и В. Г. Кауфман (7!) Заявитель (54) СНОСОБ БОРИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к химико термической обработке и может быть использо вано при изготовлении пар трения из ста лей с умеевьшенной склонностью к адгезионному .: схватыванию, способных работать как в газовых средах, так и в вакууме, s также в иэделиях мащиностроительной промьпплеиности, находящихся в контакте между собой (пары трения, артерии, чер вяки и т.п.).

Известны различные способы 5opgpoю ванин углеродистых и малолегированных сталей (1 .

Однако применение известных способов борирования для высоколегированных аус-, тенитиых сталей обеспечивает получение малой глубины боридного слоя, так как легирукщие элементы, особенно хром и ти таи, эамедлязэт скорость диффузии бора в железную матрицу. При борировании ле- ® гированных сталей аустенитного класса не удается получить прочного . сцепления боридный спой-матрица. Такое охрупчивание связано с существенным различием тепловых свойств боридного слоя и аустенита, приводящим при охлажденин к возникновению значительных сжимающих нанряжений на границе раздела борндный слой-матрица. 0ля сталей, в которых протекает - об превращение, эти напряжения частично компенсируются растягивакщими напряжениями, возникающими в процессе фазового превращения. Для борированиых сталей аустенитного класса такая компенсация отсутствует.

Известен способ, по которому, с целью повышения толщины и прочности боридного слои, а следовательно, и износостойкости борированнык аустенитных сталей ) поверхность последней перед борированием подвергают предварительной подготовке, выражающейся в диффузионном железнении. Это приводит к тому, что структура поверхностных слоев стали иэ области устойчивого аустенита переводится в структуры, характерные для сталей переходного класса. Последукщее борирование приводит к образованию боридных слоев итель- Глубина бо

60РиРОВа НОГО с поят ч. мкм

Без обработки

Много трещин, отслаивание слоя

10-12

2,5

40-45

Отслаивания и трещин нет..Железнение, 1ОООС,7 ч

То же

7 0-80

Хрупкий слой, имеются трещины

Вакуумный отжиг, 1000 С,З ч

2,5

7 0-80

Отслаивания н трещин нет

Вакуумный отжиг, 1100 С, 1,3 ч

70-80

То же

Вакуумный отжиг, 1200 С, 0,5 ч

2,5 70-80

То же

3 8234 глубиной 30-50 мкм с прочным сцепле-. нием боридные слои-матрица (2).

Однако процесс предварительного железнения, который осуществляется при 9001200 С и многочасовых (до 10-15 ч)

0 выдержках, в. железном порошке малопрокзводителен и требует введения добавок, снижающих спекание порошка и припекание его K изделияма

Кроме того, толщина железненного слоя и режим борирования выбираются такими, что граница раздела боридйый. слой-матрица проходит по.aohe, обогащен» ной атомами железа, а в известном способе наращивание боридного слоя толщиной более 70 мкм снижает его сцепление с основной вследствие обеднения железненного слоя атомами железа при рассасывании, и, следовательно, снижает его износостойкость. Между тем при эксплуатации борированных деталей пар трения в области повышенных температур (до

1000-1100 С) долговечность узла тре0 ния пропорциональная квадрату толщины боридного слоя, 25

Бель изобретения - ускорение процесса и повышение качества боридных слоев.

Поставленная цель достигается тем, что предварительную подготовку поверхности проводят нагревом изделий при

1000-1200 С в вакууме 10 "-10 Па.

При атом поверхность аустенитной нержавеющей стали обогащается железом за счет избирательного хрома.

Выбранный режим предварительной обработки поверхности обосновывается превышением скорости испарения хрома над скоростью диффузии железа в данных усло виях. При температурах ниже 1000 С о

56 4 скорость испарения хрома мала, а при температурах выше 1200 С становится замет

Ю ным (наряду с испарением хрома) испарение железа, что не дает эффекта снижения концентрации хрома в поверхностном слое. Выбранное разрежение оказывается достаточным для получения боридных слоев толщиной более 70 мкм, прочно сцепленных с основой.

Кроме того, сам процесс борирования в предлагаемом способе протекает по-иному, чем в известном. Избирательное испарение приводит к увеличению концентрации вакансий в поверхностных слоях. Бор образует с железом раствор внедрения.

Следовательно, анергия,искажения решетки при переходе от боридных слоев к матрице уменьшается, т.е. возрастает прочность сцепления боридных слоев с матрицей.

Пример. Проводят борирование деталей узла трения, изготовленных из стали Х23Н18 в форме цилиндров диаметром

80 мм и высотой 5 мм. Состав стали,%: углерода 0,12; серы 0,015; фосфора

0,025; кремния 0,760; марганца 1,66; никеля 18,05; хрома 22,90; железо остальное.,Петали обрабатывают борированием без предварительной Обработки:железнением с последующим борированием и вакуумным отжигом с последующим бориров&нием.

Электролизное борирование осуществляют в расплаве буры при 950 С и плот0 ности тока 0,12 А/см . На всех деталях делают поперечные шлифы для определения глубины и качества (наличие трещин) образованного боридного слоя.

5 82

Как видно иэ таблицы, применение в качестве предварительной обработки перед борированием вакуумного отжига по cpasГ нению с железнением увеличивает производительность процесса в 4,раза. Испытания по определению износостойкости, проведенные по схеме торцового трения в вакууме 10 Па при 700 С в паре со сталью ЭХ18, показывают, что интенсивность изнашивания в предлагаемом способе составляет 0,7 мг/м, в то время, как в известном, даже для более прочных боридных слоев глубиной 40-45 мкм интенсивность изнашивания - 1,0 мг/м.

Использование предлагаемого способа борирования деталей из аустенитных нержавеюших сталей обеспечивает по сравнению с сушествующими способами сокрашение продолжительности процесса в три и более раз; повышение качества боридуого слоя и увеличение износостойкости, а также повышение культуры производст3456 6 ва, отсутствие пыли и вредных газовыделений в атмосфере цеха.

Формула изобретения

Способ борирования деталей, пренму» щественно иэ аустенитных нержавеющих сталей, включающий пр дварительную подготовку поверхности и последукщее диффузионное борирование, о т л и ч а юm и и с я тем, что, с целью ускорения процесса и повышения качества боридных слоев, предварительную подготовку поверхности проводят путем отжига в вакууме 10 -10 Па при 1000-1200 С.

1S Источники информации, принятые во внимание при акспертизе

1. Глухов B. П. Боридные покрытия на железе и стали. Киев, Наукова думка, 1970, с. 113-115.

2. Журнал Металловецение и термимическая -бработка металлов, М., 1974;

N. 7, с. 59-61.

Составитель P. Клыкова

Редактор Г. Кацалап Техред ЛЛекарь Корректор В. Бутяга

Заказ 2010/34 Тираж 1048 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Паразит, г. Ужгород, ул. Проектная, 4