Способ местного борирования стальныхдеталей и coctab для его осуществления

Способ местного борирования стальныхдеталей и coctab для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик («)836202

I (61) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) Заявлено 300879 (21) 2815995/22-02

Р1 М К 3 с присоединением заявим ¹

С 23 С 9/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07,06.81.Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 070681 (53) УДК 621. 785. .51.06(088.8) (72) Авторы изобретения

Ф.В. Долманов и С.А. Исаков (71) Заявитель

Могилевский технологический ин (54) СПОСОБ МЕСТНОГО БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ

ДЕТАЛЕЙ И СОСТАВ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения. Способ может быть использован при химико-термической. обработке стальных деталей для уг:— рочнения их рабочих поверхностей.

Известен способ упрочнения поверхностей стальных деталей путем борирования из паст или обмазок с печным нагревом в воздушной среде, в соляных ваннах или с использованием

ТВЧ (1 .

Недостатками известного способа являются длительность процесса, значительные энергозатраты при исполь-, зовании электропечей, высокая трудоемкость и большой расход материалов, так как пасты и обмазки наносят вручную слоем большой толщины и после борирования необходима отмывка деталей от остатков пасты, что приводит к загрязнению сточных вод.

Известен также способ местного борирования иэ паст, заключающийся в нанесении на обрабатываемую поверхность слоя пасты толщиной 1,52,0 мм, состоящей из 50-55в карбида бора и 45-50% криолита (или 84% карбида бора и:16% буры) со связую.щим на основе клея БФ-4, нагреве и выдержке детали в,печи в воздушной атмосфере при 900-1050 С Г2).

Нагрев и длительная выдержка деталей в электропечах обусловливает большие энергозатраты при реализации такого способа и необходимость защиты детали от окисления. Последующая отмывка деталей кипячением от остатков пасты приводит к дополнительным трудозатратам и загрязнению сточных вод токсичными отходами.

Состав пасты обусловливает ручную операцию нанесения ее, возможность обработки деталей только простой

15 конфигурации, отсутствие контроля

Ф за толщиной и сплошностью нанесенного слоя. Поэтому известный способ характеризуют низкая технологичность и большой расход борсодержащих ве20 ществ.

Целью изобретения является ускорение процесса обработки, повышение технологичности и экономии борсодержащих веществ.

Цель достигается тем, что по способу местного борирования стальных деталей, включающему нанесение борсодержащего покрытия, нагрев и выдержку детали в воздушной атмосфере, 30 нанесение борсодержащего покрытия

836202

Таблица 1

Толщина Качество покрытия покрытия, Содержание бора в суспензии, г/л

Время осаждения, мин

Равномерное по толщине и оплошности

200

1 0,03-0,06

0,08-0,12

0,15-0,3

0,1»0,12

0,15-0,2

0,3-0,4

5

2

300

Сплошное, равномерное

10 с 0,35-0,5

20 с 0,6-0,8

400

Неравномерное по толщине и сплошности

40 с 0,9-1 4 проводят электрофоретическим осаждением на обрабатываемую поверхность слоя аморфного бора толщиной 0,10,3 мм, нагрев и выдержку детали производят в тлеющем разряде при остаточном давлении воздуха 5-20 мм рт.ст., напряжении 300-400 В и плотности тока 0,02-0,03 A/см

Для качественного электрофорети1ческого осаждения применяется суспензия из аморфного бора и этилового спирта с содержанием компонентов

Бор аморфный, г 200-400

Спирт этиловый, л Остальное до 1.

Отличие нагрева деталей в тлеющем разряде от нагрева в печах закf лючается в ускорении диффузионных процессов, снижении энергозатрат вследствие высокого КПД нагрева, снижении трудозатрат, поскольку обработанная деталь не требует отмывки, так как нанесенный слой бора частично распыляетая по механизму катодного распыления и испарения.

Остаточное давление в вакуумной камере 5-20 мм рт. ст.. обеспечивает горение тлеющего разряда при напряжении на электродах 300-400 В и плотности. тока 0,02-0,03 A/см, что приводит к нагреву детали до 700900 С в течение 0,2-1,0 мин. Быст.рый нагрев детали в разряженной воздушной атмосфере не требует защиты от окисления.

Электрофоретическое осаждение бора на обрабатываемую поверхность детали обеспечивает плотное и равномерное покрытие на поверхности любой конфигурации. Толщина. покрытия

Как видно из таблицы, электрофо ретическое осаждение при концентрации бора в суспензии 200 г/л требует значительного, времени для полурегулируется временем осаждения.

Э. ектрофорез позволяет экономить борсодержащие вещества, так как суспензия используется многократно, а осаждение бора слоем 0,1-0,3 мм требует минимального егo расхода.

Наиболее качественное электрофоретическое покрытие получается в суспензии аморфного бора и этилового спирта укаэанного состава. При содержании бора в суспензии менее 200 г/л

1р электрофоретическое осаждение не происходит вследствие низкой концентрации ионов проводимбсти. Концентрация бора свыше 400 г/л приводит к образованию рыхлых, .плохо свя15 занных с поверхностью детали покрытий.

Процесс местного борирования по предлагаемому способу проводят в следующей последовательности. Деталь

2р помещают в суспензию указанного состава и включают в электрическую цепь в качестве катода. Производят осаждение бора до получения слоя толщиной 0,1-0,3 мм. Затем деталь помещают в вакуумную камеру. При остаточном давлении воздуха 5-20 мм рт. ст. зажигают тлеющий разряд.

По предлагаемому способу подвергали борированию.образцы из сталей

45, у8, 5ХНМ, ф 20 мм и высотой

10 мм. Электрофоретическое нанесение бора на торцовую поверхность образцов производили при напряжении 40 B.

В качестве анода использовали графитовый стержень. Толщина нанесенного покрытия контролировалась на горизонтальном .оптиметре.

Результаты электрофоретического нанесения приведены в табл. 1. чения покрытия необходимой толщины.

При концентрации бора 400 г/л высокая скорость осаждения обусловлива65 ет неравномерность по толщине и

836202 сплошности. Оптимальным является состав суспензии с 300 г"бора на литр суспензии °

Затем образцы нагревали в течение 30 с в тлеющем разряде при остаточном давлении воздуха 15 мм рт.ст. напряжении горения 350 В и плотности тока 0,025 A/cM, время выдержки 20 мин.

Таблица 2

Чистота поверх,ности

Образец, сталь

Толщина диффузионного слоя, мкм

Борирование в тлеющем разряде со слоЪм аморфного бора 45 толщиной У 8

80 Чистая

0,2 мм

5ХНМ при печном нагрене из пасты состава 50%

На поверхности остатки пасты

45 карбида бора и У8

50% криолита 5ХНМ

65 формула изобретения

200-400

До 1.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 250637, кл. С 23 С 9/00, 1968.

2. "Металловедение и термическая обработка металлов", 9 7, 1976, 60 с. 21-23 (прототип), ВНИИПИ Заказ 2843/15 Тираж 1048 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,4

При напряжении свыше 400 В и остаточном давлении 20 мм рт.ст. происходит оплавление острых кромок.

Снижение давления до 5 мм.рт.ст. и напряжения ниже 300 В увеличивает время нагрева до температуры насыСоизмеримая толщина диффузионного, HH H3 e TH CriOсобом, достигалась при времени выдержки, превышающей в 3 раза время борирования в тлеющем разряде.

1. Способ местного борирования стальных деталей, включающий нанесение борсодержащего слоя, нагрев и выдержку, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса обработки, повышения технологичности и экономии насыщающих веществ, борсодержащий слой наносят электрофоретическим осаждением толщиной

0,1-0,3 мм, а нагрев и выдержку про изводят в тлеющем разряде при остаточном давлении 5-20 мм рт.ст., щения, что уменьшает толщину диффузионного слоя.

Для получения сравнительных результатов подвергали борированию образцы из тех же сталей с нанесением слоя пасты состава 50% карбида бора и 50% криолита в условиях печного нагрева в течение 1 мин, время выдержки 1 ч. При насыщении из. пасты по известному способу все об-. разцы очищались от остатков пасты длительным кипячением в воде..Температура борирования в обоих случаях

900 С.

Сравнительные результаты борирования приведены в табл. 2. напряжении 300-4.00 В и плотности тока 0,02-0,03 A/ñì2.

2. Состав для борирования, включающий насыщающий элемент, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью ускорения процесса насыщения и повы шения технологичности, насыщающий элемент используют в виде суспензии иэ аморфного бора и этилового спирта при следующем соотношении компонентов:

Аморфный бор, r

Этиловый спирт, л