Состав для диффузионного силицирования
Иллюстрации
Показать всеРеферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
asroecxОaav iii926068
Сеюэ Советсиии
Социалистичееиии
Реепубпни (6i) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02. 07 ° 79 (21) 2788773/22-02 с присоединением заявки,%— (23) Приоритет (51)M. Кл, С 23 С 9/04 Ьеудерстыииы1 комитет
СССР ае дедам иза4ретеиий и открытий
ОпУбликовано 07. 05. 82. Бюллетень щ 17 (53) УДК 621 ° 793.. 6(088. 8) Дата опубликования описания 07.05.82 (12) Авторы изобретения (7) ) Заявители (54) СОСТАВ ДЛЯ ДИФФУЗИОННОГО СИЛИЦИРОВАНИЯ
Изобретение относится к химико,термической обработке металлов и сплавов, в частности, к диффузионному твердофазному силицированию.
Известен состав для силицирова ния, содержащий 503 кристаллического кремния, 45/, окиси алюминия в качестве инертного наполнителя и 53 активатора - хлористого аммония 113.
Наиболее близким к предлагаемому является состав, включающий,4т ферросилиций 75, шамот 20, или окись алюминия и хлористый аммоний 5.
Насыщение стали кремнием в данном составе позволяет получать глубокие диффузионные слои порядка О, 9 мм.
Наличие в указанном составе хлористого аммония обеспечивает перенос атомов кремния к насыщаемой поверхности в результате образования газовой фазы - четыреххлористого кремнияГ23.
Однако, в результате интенсивного диспропорционирования четыреххлористого кремния на поверхности железа (стали) с выделением большого количества активных атомов кремния, скорость диффузии атомов кремния вглубь железа отстает от скорости абсорб- ции на поверхности. Наблюдается накопление атомов кремния на поверхности железа с образованием силицидов железа. Таким образом, образуется хрупкая поверхностная зона, содержа1О щая фазы (например, с -фаза состава FegSi) с высокой концентрацией кремния, которая слабо связана с подложкой, поскольку легко отделяется от образца при изготовлении микро15 шлифа. Хрупкость и низкая сцепляемость снижают качество силицированного слоя. Неизбежное удаление указанной зоны с поверхности детали
2Î приводит к образованию грубой поверхности, что требует применения дополнительной операции шлифования силицированной детали, а это связано с уменьшением размеров последней. Неr
Н.Н.Ногтев, В.Д.Косков и T.M. Лукьянченко
Пермский филиал Всесоюзного ордена Трудовота 1 расного
Знамени научно-исследовательского института буровой:техники и Пермский политехнический институт
3 9260 достатком указанного состава является также то, что в результате силицирования образукщиеся диффузионные слои на стали и железе имеют пористость, снижающую защитные свойства слоя.
Цель изобретения - повышение качества силицированных слоев.
Поставленная цель достигается тем, что состав для диффузионного силицирования, включающий ферросилиций и хлористый аммоний, дополнительно содержит окись кальция и окись магния при следующем соотношении ингредиентов, вес.4: 15
Ферросилиций 69-85
Хлористый аммоний 10-12
Окись кальция 2-10
Окись магния 2-10
Проводят силицирование образцов из армко-железа и стали 20 в пред68
Ингредиенты, 3
Микротвердость си лицированного слоя
H+5g кгс/мм Микрохрупкость си
Пористость силицированного слоя
Состав
1gO
СаО ин ст
FeSi лицированного слоя, балл, при нагрузке
50 Гс
2 Нулевая 340-328
От сут ст вует
340-306
277-268
277-216
73
227-216
10
10 кой хрупкостью ° Образование таких слоев связывается с регулированием
4 количества активного кремния в зоне контакта смеси и насыщаемого железа (стали) за счет введения в смесь окиси магния и окиси кальция. Последние могут взаимодействовать с атомами кремния, образуя силициды магния и силициды кальция в смеси, что должно приводить к снижению концентрации атомов активного кремния на поверхности насыщаемого железа. Тем самым создаются оптимальные условия для образования диффузионного слоя (так как не происходит заметного превышеКак видно из таблицы, введение окиси кальция и окиси магния в коли честве 4 -203 позволяет получать нехрупкие силицированные слои. В случае увеличения содержания окиси кальция и окиси магния свыше 20ã., образования силицированного слоя не наблюдается, -а уменьшение содержания указанных ингредиентов ниже 43 приводит к охрупчиванию поверхностной эоны силицированного слоя и ее разрушению при изготовлении шлифа.
Таким образом, силицирование в предлагаемом Чоставе приводит к образованию диффузионных слоев с низложенном составе. С этой целью приготовляют 5 смесей, содержащих каждая (вес.4) хлористый аммоний - 11 и отличающихся друг от друга содержанием окиси кальция, окиси магния и ферросилиция. Ингредиенты применяются в виде порошков. Окись магния, окись кальция и хлористый аммоний предварительно просушиваются. Каждый состав тщательно перемешивают.
Процесс силицирования осуществляется в металлических контейнерах контактным способом с герметиэацией рабочего объема последних натрийсили" катным стеклом. Контейнеры загружаются в нагретую печь при 950-1050оС
Последующее охлаждение контейнеров проводится на воздухе.
В таблице приведены результаты силицирования с али 20 в предложенном составе (1 =1050 С, продолжительность 6 ч).
Формула изобретения
Составитель P.Êëûêîâà
Техред И. Гайду Корректор Е.Рошко
Редактор H.ÐîNæà
Тираж 1049 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5
3 а к аз 2 895/12 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 5 9260 ния скорости абсорбции атомов кремния над скоростью диффузии их вглубь железа, приводящего к образованию охрупченной зоны силицидов железа с высокой концентрацией кремния на поверхности образца). При этом, в присутствии окиси кальция и окиси маг,ния, образуется диффузионный слой
:,кремнистого феррита с низкой хрупкостью, Кроме того, окись кальция и окись магния, вероятно, оказывают влияние на скорость диффузии атомов кремния и железа в диффузионном слое, приводя к выравниванию парциальных коэффициентов диффузии атомов кремния в железо и атомов железа к поверхности образца, навстречу диффузии кремния. Это обстоятельство сводит к минимуму эффект Киркендалла, что исключает образование пор в диффузионном силицированном слое. Отсутствие охрупченной зоны силицидов железа на поверхности позволяет исключить применение операции шлифования силицированной детали с сохранением размеров и исходной чистоты поверхности.
Следовательно, силицирование в предложенном составе позволяет на железе и стали формировать диффузионные слои с низкой хрупкостью. Кроме того, не наблюдается образование пористости в слоях.
Состав для диффузионного силицирования, содержащий ферросилиций и хлористый аммоний, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества силицированного слоя, он дополнительно содержит окись кальция и окись магния при следующем соотношении ингредиентов, вес.3:
Ферросилиций 69-85
Окись кальция 2-10
Окись магния 2-10
Хлористый аммоний 10-12
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Черная металлургия. Известия вузов, 1967, Г 7, с. 145.
2. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов.
M. 1965; с. 270.