Способ комплексного диффузионного насыщения стальных изделий

Способ комплексного диффузионного насыщения стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

СоциалистическихРеспублик рп9?366? (61) Дополнительное к авт. свид-ву

1И)М Кл з

С 23 С 9/04 (22) Заявлено 150581 (21) 3290389/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 ° 785 °

° 51,539 (088,8) Опубликовано 1Ы).82. Бюллетень ¹ 42

Дата опубликования описания 1Ы182 (72) Авторы изобретения е

Л.С.Ляхович,С.A.Èñàêîâ,Т.С.Бунина,Е.И.Беленький;, .В.А.Дейнеко,A.Ï.Недашковский и В,А.Крюковский

+ "."; -. (71) заявители (54) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО ДИФФУЗИОННОГО

НАСЫЩЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЯ

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке. в частности к поверхностному упрочнению металлов и сплавов бором и хромом, бором и титаном, и может быть использовано во многих отраслях промышленности для повыаения коррозионной стойкости и иэносостойкости стальных изделий.

Известен способ комплексного насыщения стали бором и хромом, позволяющий повысить ее износостойкость и коррозионную стойкость. Для .осуществления этого способа производят раздельно борирование изделиЯ в порошковой смеси, а затем хроми,. рование (1).

Недостатками известного способа являются длительность процесса, низкая скорость насыщения, высокий расход насыщаюших смесей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ совмещенного диффузионного борохромирования. В указанном способе на изделие наносят борирующую обмазку и проивзодят отжиг в хромирующей смеси по ступенчатому режиму 850-900 С 1-2 ч, 9501050оС + 2-4 ч. Для борирующей обмаэки используют аморфный бор со связующим (этилсиликат, нитроклетчатка) . Хромирующая смесь состоит иэ

60% Cr, 37% АВ,О и ЗВ Ын,ст. (2).

Недостатком э1ого способа является низкая скорость насыщения (до

100 км при отжиге 900оC — 2 ч, 1050оС - 3 ч) и как следствие этого, относительно низкая износостойкость упрочненных иэделий.

Цель изобретения — интенсификация процесса насыщения и повышение иэносостойкости обрабатываемых йзделий.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу комплексного диффузионного насыщения стальных изделий на борирующую сбмазку наносят пасту, содержащую легирующий элемент, а отжиг производят в среде водорода.

Для комплексного насыщения изделий бором и хромом в качестве пасты, содержащей легирующий элемент, ис:. льзуют смесь хрома и окиси хрома при следующем соотнощении компонентов, вес.Ъ:

Х р о м 30-50

Окись хрома Остальное

При насыщении иэделий бором и

ЗО титаном в качестве пасты, содержа973667

Таблица 1

Результаты насыщения

Состав пасты, %

<ром CrO

Толщина слоя фазы (Ре, Cr) В, мкм

Общая толщина слоя, мкм

210-220

205-210

200-205

90-100

70-75

70-75

60"65

50

2600

85-100

60

2600

70-80

70

2500 щей легирующий элемент, используют смесь иэ титана и окиси титана при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Титан 30-50

Окись титана Остальное 5

Насыщение бором, хромом и титаном производят при использовании пасты, состоящей из смеси хрома, .,титана и окиси титана при следующем соотношении компонентов, вес.%: 10

Титан 20-30

Хром 10-20

Окись титана Остальное

Пасту, содержащую легирующий элемент, наносят на борирующую обмазку окунанием изделия в водную суспензию. При этом толщина слоя ,пасты с легирующим элементом не превышает 0,2-1 мм.

В отличие от известного в предлагаемом способе достигаются. более высокие скорости комплексного насыщения благодаря активирующему воздействию водородной среды. Кроме того, при насыщении предлагаемым способом происходит восстановление бором окисла легирующего элемента, входящего в состав пасты, что позволяет получать более высокую концентрацию хрома и титана в диффузионном слое. Вследствие этого значитель-30 но увеличивается микротвердость и износостойкость диффузионного слоя.

При содержании в пасте легирующих элементов в количестве более 50% результаты насыщения остаются неиз- 35 менными. При использовании пасты с количеством легирующих элементов до 30% формируются борированные слои с низкой концентрацией хрома и титана. Для обеспечения высокой 40 скорости насыщения толщина слоя пасты должна быть 0,2-1 мм, Насыщение по предлагаемому способу осуществляется в следующей последовательности. 45

После обезжиривания на изделие наносят борирующую обмазку толщиной

0,3-0,5 мм, состоящую иэ 96% аморфного бора и 4% буры. Обмазку сушат, наносят пасту, содержащую легирующий элемент, окунанием изделий в водную суспензию порошков укаэанного состава. Сушат пасту, Изделия загружают в контейнер, который продувается водородом. Производят ступенчатый отжиг изделий в среде водорода при

850»900оС 1-2 ч, при 950-1050аС

2-4 ч, Пример 1 ° По предлагаемому способу подвергают насыщению бором и хромом образцы из стали 30, диаметрам 20 мм и высотой 40 мм, Режим отжига - 900оС 2 ч, 1050 С 2 ч, Результаты насыщения приведены в табл.1, При насыщении известным способом при отжиге изделий 900оC ? ч, 1050оС

3 ч на стали 30 формируется диффузионный слой с общей толщиной до

110 мкм, толщиной слоя фазы (Fe,Cr) g до 50 мкм, концентрацией хрома в этой фазе до 60% и микротвердостью до 2500 кг/мм .

Пример 2. Подвергают насыщению бором и титаном образцы из стали 30 при отжиге 900 С 2 ч, 1050 С 2 ч. Результаты приведены в табл.2, Пример 3. Подвергают насыщению бором, хромом и титаном образцы из стали 30 при отжиге 900 С 2 ч, 1050 С 2 ч. Результаты приведены в табл.3. ) Пример 4. Подвергают испытанию на абразивную износостойкость в 3%-ном водном растворе хлористого натрия образцы из стали 30 после комплексного насыщения как предложенным способом, так и известным.

Результаты износных испытаний показаны в табл.4.

В качестве абразива при испытаниях использовался карбид бора с размерами частиц 10-20 мкм, Таким образом, из приведенных данных вытекает, что в предложенном способе достигаются более высокие скорости насыщения (в 1,5 раза выше), микротвердость и износостойкость диффузионного слоя возрастает в 2 раза.

Концентрация Иикротверхрома в фазе дость фазы (Fe,Сг)2В, % (FeCr)> В, кг/мм

973667

Т а б л и ц а 2

Состав пасты,Ъ

Результаты насыщения

Толщина слоя фазы (FeTi)> В, мкм

Тз.О

Т10

Концентрация титана в .фазе (ГетО В а

Микротвердость фазы (FeTi)g В, кг/мм

180-190

50 50

55-65

2600

175-190

60

2600

70

1 50-.160

50-55

2500

Таблица 3

Результаты насыщения

Состав пасты, Ъ

Ti Cr

Толщина слоя Концентрация фазы (Fe, Ti,ñr) В, Cr u Ti (%) мкм . в фазе (Fe TiCr)> В

TiOi

2700

60-65

20

55-60

2700

60

2500

50-55

10

Таблица 4

Нагрузка Приведенный износ, испытаниЯ кг/см кн.

Скорость скольжения

Состав пасты, Ъ

Режим отжига

2,7

3,2

900 С 2 ч

1,5

1050оC 2

Т1О

Òi

Хром

2,8

Т 101

Известный способ

Борирующая обмазка

4,2

1,5 бор+этилсиликат

Хром

Cr103

Хромирующая смесь:60% Ск, 37% А9 0 за Ын+СЕ

Общая толщина слоя, MEN

Общая толщина слоя, мкм

160-165

160-165

150-155

900оС 2 ч

1050 С 3 ч

60-70

55-60

40-55

65-70

60"65

50-55

Микротвердость фазы (Ре TiCr) > В, кг/мм

973667

30-50

Остальное

Составитель 3I. Бурлинова

Редактор И. Митровка ТехредС.Мигунова Корректор М. Шароши

Заказ 8621/32 Тираж 1053 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

1. Способ комплексного диффузион-. ного насыщения стальных изделий, включающий нанесение борирующей обмаэки и ступенчатый отжиг в присутствии легирующего элемента при

850-900 С в течение 1-2 ч и 9501050 С,в течение 2-4 ч, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения и повышения износостойкости обрабатываемых иэделий, на борирующую обмаэку наносят пасту, содержащую легируюший элемент, а отжиг производят в среде водорода.

2, Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что наносят пасту, содержащую хром и окись хрома, при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Хром

Окись хрома

3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что наносят пасту, содержащую титан и,окись титана при следующем соотношении компонентов, вес.a:

Титан 30-50

Окись титана Остальное

4. Способ по ц. 1, о т л и ч а юшийся тем, что наносят пасту, содержащую титан, хром и окись титана при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Титан

Хром

Окись титана

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3622402, кл. 148-635, опублик. 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 637460, кл. С 23 С 9/00, 1976.