Состав для сульфидирования стальных изделий

Состав для сульфидирования стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСК©МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«i>876770 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 130280 (21) 2881386/22-02 (5!)М. Кл.3

С 23 С 9/04 с присоединением заявки N9—

Государственный комитет

СССР но делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 30.10.81. Бюллетень М 40

Дата опубликования описания 30.1081 (53) УДК 621 785 . 51. 06I (088,8) (72) Авторы изобретения

В.П. Ревякин,.Н.М. Дробков и Г.N. Шишкин

Иркутский институт народного хозяйства MB (71) Заявитель (54) СОСТАВ ДЛЯ СУЛЬФИДИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ

ИЗДЕЛИЙ

Цель изобретения — снижение термо25 окислительной способности состава и повышение его насыщающей способ.ности

ПосТавленная цель достигается тем, что в состав, содержащий порошок

30 серы и карбонат натрия дополнительно

Изобретение относится к химикотермической обработке деталей из черных сплавов, а также металлопокрытий, полученных гальваническими и другими способами, и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышлен.ности в целях повышения антизадирных свойств, износостойкости, усталостной прочности, антикоррозийной стойкости.

Известен состав по способу химического сульфидирования в водных растворах. Для сульфидирования использован следующий состав (1) ванны:

Двууглекислый натрий,г/л 2,3

Сернистый натрий, r/ 0,7-1,5

Техническая соляная кислота 1 0-.2,0смЭ/л

Данный состав не обеспечивает высоких антизадирных свойств, износостойкости и усталостной прочности обработанных изделий.

Наиболее близким к предлагаемому является масляная среда для сульфи дирования. В качестве сульфидирующей среды использован следующий состав (2)., вес.вз

Минеральное масло 90-95

Сера 4-8

Кальцинированная безводная сода 1-2

Недостатки сульфидирующей среды заключаются в том, что она обладает высокой термоокислительной способностью,так как минеральные масла являются нМзкокипящими фракциями, не содержат серы и ее соединений, снижающих термоокислительную способность, что отрицательно. сказывается на длительности эффективного времени работы ванн. При сульфидировании в данной среде приповерхностный слой сульфидируемых изделий мало насыщается серой в чистом виде и ее соединениями FeS, Г ЯЗ, что снижает износостойкость, усталостную прочность и антизадирные свойства обработанных изделий. Кроме того, состав дорогостоящий, так как себестоимость минеральных масел болеЕ высокая, нежели топочный мазут.

876770

4 вводят тиомочевину и топочный мазут при следующем соотношении, вес.Ъ:

Порошок серы (ГОСТ 127-64) 10-12

Тиомочевина 1,8-2,2

Карбонат натрия 0,8-1,2

Топочный мазут (марки ГОСТ 10585-63 с содержанием серы до 2В) Остальное

В результате обработки в данном составе .приповерхностный слой изделий насыщен серой, а также ее соединениями с железом FeS, Рф и более тонкими фазовыми составляющими, которые и предопределяют повышение усталостной прочности за счет заполнения макро и микротрещин сульфидами железа. Более слабая связь их с основным металлом способствует резкому увеличению износостойкости и антизадирных свойств. Сульфиды выполняют 29 роль смазки при повышении удельных давлений, температуру и ухудшения смазки.

В качестве масляной среды выбран топочный мазут марки 40 ГОСТ 10585-63 с содержанием серы до 2%. По процентному содержанию серы он диентичен сульфофрезолу, а по стоимости почти в четыре раза дешевле его, в три раза дешевле нигрола и других минеральных масел. Кроме того, мазут является более высококипящей фракцией и с большим количеством сернистых соединений, а эти свойства являются основными факторами, снижающими термоокислительную способность сульфидирующей среды.

Сульфидирование проводят в следую,щей последовательности..

В ванну, изготовленную.из обычной конструкционнойстали (размеры и 49 объем выбирают в зависимости от размеров изделий, подлежащих сульфидированию и программы), заливают топочный мазут марки 40 ГОСТ 10585-63 в количестве 85.-87% от .общего веса p$ состава ванны. Затем мазут медленно нагревают дб 115-120 С и при этой о температуре в него вводят порошковую техническую серу высшего сорта (ГОСТ 127-64) в количестве 10-12% от веса состава ванны, и смесь пе50 ремешивают. После растворения серы в ванну вводят последовательно карбонат,натрия в количестве 0,8-1,2% и тиомочевину 1,8-2,2%. При введении,их в ванну также рекомендуется 55 пербмешивание. После этого температура ванны повышается до 150 С, которая является критической — оптималь, ной рабочей, производится загрузка изделий, подлежащих сульфидированию. 60

Перед загрузкой изделий в ванну с них удаляют консервационную смазку, окалину, ржавчину удаление тонких пленок и окалины, а также для получения здоровой и 65

Изделия в ванне при 150 С выдерживают 3-5 ч. После окончания сульфидирования изделия выгружают из ванны на специальные стеллажи, на которых происходит их охлаждение и стекание с них рабочей жидкости.

После чего их промывают в керосине или бензине и окончательно просушивают. Метод подогрева ванны выбирают в зависимости от условий и фактических возможностей. Желательно применять электроподогрев, так как он лучше поддается автоматическому регулированию на заданную температуру.

Первый вариант испытаний.

В металлический сосуд из стали марки от 3 с толщиной стенки 2 мм, емкостью 1,4 л, с наружной стороны, в целях термоизоляционных свойств покрытого листовым асбестом толщиной 5 мм, заливают топочный мазут марки 40 ГОСТ 10585 в количестве

87,4 вес.Ъ. После этого мазут медленно нагревают до 115-120 С на обычо ной бытовой электроплите в вытяжном лабораторном. шкафу.

Температуру системы электронагрева регулируют на любую заданную температуру автоматически в предео лах 100-200 С с помощью ртутного терморегулятора типа ТПК и реле типа

1РП-5al. При достижении в сосуде у мазута температуры 116-120 С в него поочередно вводят, вес.%:

Порошковая сера высшего сорта

ГОСТ 127-64

Тиомочевина

Карбонат натрия

l0

1,8

0,8 свежей поверхности металла перед сульфидированием для сталей углеро- дистых и низколегированных целесообразно проводить химическое травление в течение 5.-10 мин в 20-25%-ном водном растворе соляной кислоты или комбинированном травителе следующего примерного водного состава,Ъ| Н БО4

5-10 и плюс HCO 10-15, остальное вода. Для детелей ; имеющих хорошее состояние рабочих поверхностей и не требующих химического травления (детали сразу после шлифовки или полировки), целесообразно проводить обезжиривание в авиационном бензине

Б-70 или каких-либо других, получивших распространение средах.

При сульфидировании необходимо полное погружение изделий в ванну с сульфидирующей жидкостью. Расстояние от дна, стен ванны и зеркала поверхности сульфидирующей жидкости до изделий должно быть в пределах 15-20 мм.

Сульфидированию подлежат поверхности, прошедшие все виды химикотермической и механической обработки.

После сульфидирования любые операции химико-термической и механической обработки не допускаются.

876770

После введения в мазут каждого компонента смесь тщательно перемешивают с одновременным повышением температуры состава ванны до 150-152 С. о

После достижения температуры среды для сульфидирования в пределах 150б

152 С в сосуд завешивают 3 ролика из нормализованной стали 45 диаметром

45 мм, с наружной стороны шириной

10 мм, обезжиренных в бензине Б-70 и протравленных в 25%-ном водном растворе соляной кислоты в течение

3-5 мин.

При 150-152 С в сосуде со средой для сульфидирования ролики выдержи- вают 4 ч.

После этого ролики извлекают из сосуда, промывают в бензине Б-70, просушивают в сушильном шкафу при

120-150 С, а затем испытывают на машине трения МИ-1М на износостойкость, 20 антизадирные свойства и др. Экспериментальные данные по испытанию их на износостойкость сравниваются с даннымй по износостойкости роликов из стали 45 также после нормализации и точно таких же размером, но не прошедших сульфидирование. На основании испытаний этих роликов на машине трения NH-1M на антизадир-. ные свойства установлено, что время до задира у них составляет 2 ч 28 мин при вращении их с числом оборотов

n = 400 об/мин и при нагрузке P =

30 кг/см

После таких же процессов сульфидирования и в таких же составах ванны. ролики, испытываются на антизадирные свойства, момент и коэффициент трения, а также температурный фактор в контакте трения пары ро-. лик колодочка. 40

Второй вариант испытаний.

Испытания проводятся в такой же последовательности, что и в первом варианте и с применением тех же приборов оборудования и аппаратуры.

Принципиальное отличие данного варианта от первого состоит в том, .что компоненты-ингредиенты среды для сульфидирования берут средними и в количественном отношении, вес.Ъ|

Порошковая сера 11

Тиомочевина 2

Карбонат натрия 1

Топочный мазут 86

Время до задира ролика при n =

= 400 об/мин и P = 30 кг/см для дан- 55 ного варианта составляет 2 ч 44 мин.

Третий вариант испытаний.

Определение оптимального процентного содержания компонентов и выявление влияния. среды для сульфидиро- Я) вания на антизадирные свойства проводят в той же последовательности испытаний с применением тех же приборов и оборудования, что и в первых двух. Только в этом варианте в среде g5 используют ингредиенты с наибольшими граничными значениями, вес.Ъ:

Порошковая сера 12

Тиомочевина 2,2

Карбонат натрия 1,2

Топочный мазут 84,6

Среднее время до задира ролика в данном варианте составляет 2 ч 38 мин.

Для выявления оптимального состава среды для сульфидирования как по количеству компонентов, так и на их В соотношения приведены исследования, на основе которых установлены и выявлены некоторые закономерности связи макроструктуры и времени до задира.

Все основные исследования проведены на машине трения МИ-1М. Для большей достоверности и точности экспериментальных данных все ролики изготовлены из одной и той же стали, строго одних и тех же размеров. Число оборотов на машине трения МИ-1М для .всех роликов ёри их испытании выдерживаются с

n = 400 об/мин, а нагрузка P = — 30 кг/см

Большое увеличение процентного содержания компонентов ванны и в первую очередь. карбоната натрия приводит к химической коррозии сульфидированной поверхности, а соответственно качественного ухудшения макроструктуры трущейся поверхности. Однако, не смотря на явное плохое состояние такой поверхности, износостойкость и антизадирные свойства у этих поверхностей в сравнении с несульфидиро:ванной поверхностью очень высокие и значительно ниже они в сравнении с поверхностями-, прошедшими сульфидирование в пределах оптимального состава ванны в процентном отношении.

Поверхность макроструктуры, подвергнутой значительному влиянию химичес,кой коррозии, результат которой— повышенное процентное содержание карбоната натрия.

Испытания <сульфидированных . изделий на износостойкость показывают, что коэффициент повышения износостойкости составляет 3,7.

Таким образом, преимуществом предлагаемого состава являются снижение термоокислительной способности сульфидирующей среды за счет применения топочного мазута марки 40 10СТ

10586-83 с содержанием серы до 2Ъ, который является более высококипящей, вязкой фракцией нефти, повышение усталостной прочности за счет заполнения микро и макротрещин серой и ее.соединениями износостойкости и антизадирных свойств за счет слабой связи серы и ее соединений в приповерхностном слое иэделий с основным металлом. Сульфиды одновременно выполняют роль смазки у трущихся поверхностей в случае повышения удельных давлений и ухудшения смазки. Кроме того, снижена себе876770 держит тиомочевину и топочный мазут при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Формула изобретения

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Металловедение и термическая обработка металлов, статья Н.Я.Соловьева, 1960, Р 1.

2. Авторское свидетельство СССР

9 380198, кл. С 23 С 9/10, 1970.

Составитель Л. Бурлинова

Техред A.A÷, Корректор М. Шароши

Редактор М. Ткач

Заказ 9521/35,Тираж 1051 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 стоимость,сульфидирующей среды, так как топочный мазут марки 40 ГОСТ

10585-63 в три раза дешевле минеральных масел и четыре раза дешевле сульфофрезола.. Состав для сульфидирования стальных изделий, содержащий порошок се° ры и карбоиат натрия, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения термоокислительной способности состава и повышения его насыцающей способности, он дополнительно соПорошок. серы

Карбонат натрия

Тиомочевина

Топочный мазут

10-12

0,8-1,2

1,8-2,2

Остальное