Состав для термодифузионного борирования стальных изделий

Состав для термодифузионного борирования стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»985140

* г (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.06.80 (2l ) 2943778/22-02 с присоединениеи заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.82.Бюллетень № 48 (543М. Кд

С 23 С 9/04

Гооударсткииый комитет

СССР

IID ANBN изооретеиий и открытий (53) УДК621.785. .51.06 (088.8) t

Дата опубликования описания 01 01.83

Б.И.Зильберглейт, B.Á.Ìàìoíòoâ, Ю.С.Плы вскйй.

Э. Д. Ш улим ович, Б. Н. Гузанов и В.Г. С оро>ин (?2) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СОСТАВ ДЛЯ ТЕРМОДИФФУЗИОННОГО БОРИРОВАНИЯ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработ ке и может быть использовано для борирования металлов и сплавов.

Известен состав для термодиффузион5 ного борирования, содержащий в качест. ве борсодержащего компонента аморфный бор в количестве 50-94%, а также активатор (2-10%) и свободный углерод (2-40%) (1) . о

Недостатком этого состава является пониженная твердость обрабатываемых изделий, а также высокая спекаемость смесей при температурах борирования (900-1000 С).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является состав для термодиффузионного борирования, который содержит карбид бора в количестве 45-60%, борный а нгидрид (2-10%), фтористый натрий (5-10%) и железную окалину (2540%) f2).

К недостатком известного состава для термодиффузионного борирования от носится то, что боридный слой всегда оказывается двухфазным (с нерегулиру емым соотношением FeB и Ге В) и содер2 жит фазу понижгнной твердости Fe2В.

Цель изобретения - повышение твердости и износостойкости обрабатываемых изделий.

Поставленная цель достигается тем, что известный состав, включающий борсодержащий компонент, инертный наполнитель, галогенидный активатор и борный ангидрид, в качестве борсодержащего компонента содержит высшие бориды магния (МоВ6 20-40% и MgB<2 60-80%) в качестве наполнителя — оксид магния, в качестве галогенидного активатора— тетрафторборат щелочного металла при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Высшие бориды магния 14--18

Борный ангидрид 1 8-30

Варьируют содержание боридов var ния и борного ангидрида. При уменьшении количества боридов в смеси до 1012% наблюдается увеличение толщины фазы Ре2В до 20-30 мкм (фаза FeZ оп.ржит меньше бора, чем FeB). При

3 9851

Тетрафторборат щелочного металла 7-1 0

Оксид магния Остальное

Борный мпидрид необходим для того, чтобы при температурах борировения происходила реакция между магнием борида и борным ангидридом с образованием оксида магния и освобождением активного бора, а непрореетировавший магний играет роль геттера по отношению к активному бору и to связывает имеющийся в системе кислород.

Присутствие в смеси инертного наполнителя(оксида магния) тормозит реакцию между магнием и борным ангидридом, и при определенном соотношении компонентов в составе борирования достигается оптимальная для целей борирования скорость введения активного бора. Существенно также, что эта реакция по-видимому, происходит преимущественно на поверхности р0 борируемого изделия, где выделяющийся бор связывается в соответствующий борид, например борид железа, более прочный, чем низшие и средние бориды мат ния. Традиционный галогенидный актива- 25 тор борирования, который целесообразнее всего задавать в виде тетрафторбората щелочного металле, необходим для равномерного микрораспределения бора по борируемой поверхности и обра- щ зования равномерного боридного слоя.

Состав для термодиффузионного борирования готовят путем магниетермичеокого восстановления борного ангидрида в инертной атмосфере. Исходные компоненты берут в расчете на образование высших боридов магния (недостаток воостановителя против стехиометрического количества)и такое содержание остаточНого бориого ангидрИда и второго продук-.-40 та реакции оксида магния, чтобы после > измельчения прореагировавшей массы до крупности 0,3 мм и смешивания с порошкообразным тетрафторборатом натрия состав содержал, вес.%: борид магния 1 545

18 (енализ 18); борный ангидрид 2535 (анализ 30); тетрафторборат натрия

7 (анализ 7) и оксид магния 50-60 (анализ 54,7). Борирование проводят при 900 С s течение 3-4 ч. Толщина

50 слоя боридов на образце достигает 5070 мм, толщина фазы Fe  5-8 мкм.

40 4 увеличении содержания боридов магния в составе для термодиффузионного борирования до 20»25% фаза Ге В исчезает практически полностью, но слой на ряде образцов после охлаждения и извлечения из контейнера покрыт сеткой трещин.

Изменение количества борного ангидрида в смеси влияет на скорость образования слоев: при содержании меньше

16-14% наблюдается уменьшение скорости роста, при содержании больше 30% она также уменьшается, видимо, за счет образования слтлошной пленки жидкого борного ангидриде (в смеси с тетрафторборидом натрия) на борируемой поверхности.

В табл. 1 приведены составы предлагаемых смесей.

П р и м e p 1. Состав для .термодиффузионного борирования готовят сме шиванием порошкообрази х компонентов.

Образцы для борирования из cram 5XHM

1 помещают в стальной контейнер на слой смеси, засыпают слоем смеси 10-20 мм, и контейнер закрывают крышкой с плавким затвором. Контейнер помещают в муфельную печь и выдерживают 3,4 ч при 900 С.

Боридный слой на образцах достигает толщины 50-60 мкм; фаза пониженной твердости Ре2В наблюдается на шлифе в виде тонкой(3-5 мкм) прослойки между основой и фазой ГеВ.

Пример 2. В составе для термс диффузионного борирования, содержащем

1 5% боридов магния, 25% борного ангидрида, 50% оксида магния и 10% тетрафторбората натрия по режиму, описанному в примере 1, борируют штампы из стали 5ХНМ.

При использовании тетрафторбората как калия, так и натрия боридный слой на образцах достигает толщины 60-80мкм с микротвердостью 1700-1750 кгlмм .

Проведенный фазовый анализ показывает, что основной фазовой составляющей пс крытий, полученных в этих составах, яв.ляется фаза FeB.

Таким образом, тетрафторбораты калия и натрия приводят к достижению ана- логичных результатов и их можно считать эквивалентными.

В табл. 2 приведены результаты испытаний на износ образцов с покрытиями, полученными в предлагаемом и известном составах.

Из табл. 2 видно, что при одинаковых параметрах испытания (время, нагрузка, скорость относительного проскальзывания, 5 98Û 40 6 среднеобьемная температура в образпах ет меньший коэффипиент трения и у него при испытании) покрытие, полученное при более чем в два раза сокращена величина насыщении в предлагаемом составе, име- износа.

Табл н®е 1

18 18

Высшие борнды магния 14

25 18 18

ЭО бор жй анлщрна

Тетрьфторборат натрия

Тетрафторборат калия

ЗО

10 7

Онснд магния Остальное Остальное Остальное Остальное Остальное Остальное

Таблипа 2

5ХИМ Предлагаемый 1 780 85 0,03 0,1

250

5XHN Известный 1 250 85 0,065 0,1 5 250

М

Предлагаемый — состав 3 (табл. 1) Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 392164, кл. С 23 С 9/04, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

No 619544, кл. С 23 С 9/04, 1976.

Составитель Л. Бурлинова

Редактор Л. Филь Техред Т.Маточка Корректор Е. Рошко

Заказ 10093/37 Тираж 1053 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Ф о р м у,л а и з о б р е т е н и я

1 . Состав для термодиффузионного борирования стальных изделий, включаю=. щий борсодержащий компонент, инертный наполнитесь., галогенидный активатор и борный ангидрид, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с иелью повышения твердости и износостойкости обрабатываемых изделий, в ка=естве борсодержащего компонента он содержит высшие бориды магния, в качестве инертного наполните ля — оксид магния, в качестве галогенидного активатора - тетрафторборат щелочного металла при следуюшем соотношении компонентов, вес.%:

Высшие бориды магния 14-18

Борный ангидрид 1 8-30

Тетрафторборат металла 7-10

Оксид магния Остальное

2. Состав по п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве высших боридов магния он содержит МЬВ и

МбВ при следующем соотношении компонентов, вес.%:

МоВ 20-40

М В я

60-80