Способ получения комплексных покрытий на стальных изделиях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I (72) Автор изобретения

И.А.Семененко и (71) заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОИПЛЕКСНЫХ

ПОКРЫТИЙ HA СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЯХ

Изобретение относи1ся к машино строению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при химико-термической обработке деталей машин и инструмента для повышения их эксплуатационных качеств: износостойкости, корроэионной стойкости и жаростойкости,.

Известен процесс диффузионного хромирования с последующей нитридиэацией сталей, Такие покрытия имеют высокие твердости, которые зависят от марки стали.и составляют Н =7001000 кгс/мм . Благодаря чему эти по2 1оо крызия получают широкое применение для повышения работоспособности тру15 щихся деталей в условиях нормальных и повышенных температур и одновре" менного воздействия некоторых агрессивных сред (1 1.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности- является способ улучшения качества хромированного слоя, согласно которому производят

2 диффузионное хромирование с последующей нитридизацией, осуществляющейся в атмосфере аммиака или чистого азота (нитридизация) при 1000- 1100 С.:

При хромиравании в течение 1В-20 ч и температуре 1100 С с последующей нитридиэацией в течение 5 ч и температуре 1050-1100 С получают эффективную глубину слоя около 0 1 мм (2 3.

Недостатками известного процесса диффузионного хромирования с последующей нитридиэацией является относи" тельно низкая интенсивность процесса, применение высоких температур при ведении процесса нитридиэации, небольшая глубина поверхностного слоя, поверхности покрытия получаются недостаточно высокого качества. Процесс нитридизации требует применения специального оборудования и технически является более сложным поскольку он связан с применением чистого азота или аммиака.

990890

Температура процесса в пределах

950-1100 С в течение 6-12 ч позволяет получить нэ низкоуглеродистой ста" ли слой твердого хрома в железе глуЦелью:изобретения является увеличение глубины диффузионного слоя.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, вкпючающему хромирование и последующую химикотермическую обработку, после хроммрования проводят жидкостную нитроцементациа при 560-590 С.

Кроме того, нитроцементацию осуществляют в расплаве технических со- 1О лей - калия циановокислого и натрия .углекислого, при следующем соотношении компонентов, вес.Ф:

Калий циановокислый 95,0

Натрий углекислый 5,0 15

Химико-термическую обработку сталей проводят последовательно во времени в две стадии, Сначала проводят диффузионное хромирование в порошках,, Обрабатываемые детали и образцы 2в из сталей упаковывают в металлический контейнер (ящик), заполненный порошкообразной смесью, содержащей, вес.Ф:

Хром (или ферро25 хром )

Окись алюминия (Al») 35

Хлористый аммоний (МН„С1) 5

Окись алюминия необходима для предотвращения аяекания частиц хрома и приваривания их K поверхности деталей, хлористый аммоний - для получения газообразного соединения хло35 рида хрома, При разложении этого сое-. динения получаетСя активный атомар" ный хром, Составные части шихты тщательно перемешиваются, Смесь рекомендуется приготовлятb непосредственно перед применением или использовать ее не позднее: 1 сут после приготовления. Перед хромированием детали необходимо очистить от ржавчины и жировых загрязнений. На них не должно быть следов ватаги, Детали упаковывают в контейнер, пересыпая их рабочей смесью. Расстояние между деталями и расположение деталей от стенок контейнера допжно находиться в преде50 лах 10"20 мм, Контейнер герметизируется с помощью плавкого затвора, состоящего иэ натросиликатного стекла. Контейнер помещают вэлектропечь, 4 биной 0,08"0,15 мм, а на высокоуглеродистой стали - карбидный слой глубиной 0,01-0,03 мм.

Охлаждают контейнер на воздухе и затем распаковывают. Детали после распаковки очищают от остатков nopowка с помощью скребков или металлических щеток, Затем их промывают в горячей воде и просушивают. Отработанная смесь используется 4-5 раэ, после чего s ee добавляют 203 свежей смеси.

Хромированные детали и образцы без предварительной обработки, подвергается низкотемпературной карбонитридиэации в расплавах технических солей, содержащих, вес.3:

Калий циановокислый (КСЙО) (ТУ 6-09-1109-75) 95

Натрий углекислый (Ма СО ) (го1т Ã1îî-64) 5 при температуре 540-590 С в течение

0,5-3 ч. При понижении температуры замедляется процесс, снижается содержание азота в слое, слой становится хрупким. Повышение температуры приводит к увеличению расхода солей, образованию пористости и трещин в слое и снижению твердости сердцевины.

Введение натрия углекислого в ванну замедляет разложение циановокислого калия и, повышая устойчивость ванны, снижает скорость ее истощения, а также уменьшается жидкотекучесть ванны и изменяет ее температуру плавления, Дпя интенсификации процесса и перемешивания расплава в ванну от компрессора пэдают воздух в количестве

2,2-2,5 л/ч на 1 кг расплава. Дпя проведения процесса карбонитридиэации используют электропечь, снабженную сваренным тиглем из стали

Х18Н10T. Перед карбонитридиэацией производят подогрев деталей и образцов до температуры 300-400 С. Благодаря такому подогреву уменьшается коробление деталей, падение температуры при загрузке ванны, повышается производительность ванны и устраняется опасность выброса солей, который возможен при попадании в ванну влаги.

Во время работы ванны накапливается углекислый калий. При накопле нии его в расплаве свыше 30-351 в него добавляют меламин (С5Н Мь) при

5 температуре ванны 390-400оС из рас чета: один весовой процент меламина ! на два весовых процента углекислого калия, Введение в ванну меламина восстанавливает ее и дает воэможность осуществлять процесс карбонитридиэа- ции непрерывно, После хромокарбонитридизации деталей и образцов из сталей получают поверхностный хромокарбонитридный слой, который состоит из нитридов хрома и карбидов хрома, имеющий высокую микротвердость H 14501600 кгс/мм и высокое сопротивление окислению и коррозии, Между хромокарбонитридным слоем и основой oi- разуется подслой на некоторых сталях, который имеет увеличенную концентрацию азота и углерода в железе, Этот подслой повышает сцепление хромокарбонитридного слоя с основой, что имеет большое значение при работе данного покрытия в тяжелых условиях, Пример l. Получение хромокарбонитридных покрытий на сталях при их хромировании с последующей карбонитридиэацией.

Хромирование образцов, приготовленных из сталей 45, ХВГ, 9ХС, У8 осуществляют поедлагаемым способом, Образцы помещают в стальной контейнер с плавким затвором, наполненным смесью, состоящей из порошков, вес.Ф:

Хром 60

Окись алюминия 35 зю

Хлористый натрий 5

Контейнер помещают в электропечь и выдерживают на протяжении шести ча" сов прн температуре 1100 С. При этом образуется хромокарбонитридный диф- 4в фузионный слой, Глубина слоя приве" дена в таблице.

После очистки поверхности от налипания порошков, хромированные образцы подогревают до температуры 300400 С в муфельной электропечи и помещают в указанный расплав технических солей, который имеет температуру

570 С, Ванну, в которую помещают образцы, располагают в шахтной электро- so печи, Продолжительность насыщения

70 а при температуре 570 С 3 ч, После окончания насыщения образцы вынимают аэ расплава и, когда расплав истечет из образцов, их помещают в кипящую воду на 0,5 ч, Прокипяченные образцы просушивают. На поверхности образцов образуется хромокарбонитридный слой, Глубина слоя приводится в таблице.

П р.и м е р 2-. Получение хромокарбонитридных покрытий при карбонитридизации с последующим хромированием.

Условия процессов хромирования и карбонитридизации сохраняют те же, что и в примере 1, лишь меняют порядок их выполнения. Вначале проводят карбонитридизацию образцов, а после хромирование этих же образцов, Глубина хромокарбонитридного слоя, по сравнению с примером 1, снижается до

8-10 мкм и приводится в таблице, Пример 3, Условия процесса хромокарбонитридизации те же, что и в примере 1, лишь изменяют темгера" туру процесса при карбонитридиэации образцов. Процесс ведут при температуре 550oС: Глубина хромокарбонитрид" ного слоя снижается на 4-6 мкм по срав сравнению с приведенным в примере l.

Il р и м е р 4. Условия процесса хромокарбонитридизации те же, что и в примере 1, AMQb изменяют темпера- туру процесса рри карбонитридиэации.. е

Процесс ведут при температуре 590 С.

Глубина хромокарбонитридного слоя увеличивается на 4-6 MKM по сравнению с приведенным в примере 1 °

Предлагаемый способ получения хромокарбонитридных покрытий на сталях отличается от процесса диффузионного хромированная с последующей нитридиэа" цией тем, что позволяет интенсифицировать процесс образования хромокарбонитридных покрытий, которые отличаются более высоким качеством и боль" шей глубиной поверхностного слоя.

Процесс при его осуществлении упрощается и не требует применения специального оборудования, технологически является более простым и осуществля-. ется при меньших энергетических затратах, 990870

45

44 у8

48,24

9ХС

35

ХВГ формула изобретения

Составитель И,Никиакина

Редактор Н, Рогулич Техред М. Надь

Корректор М Шар- пи

Заказ 64/39

Тираж 954 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

1. Способ получения комплексных по крытий на стальных изделиях, включающий хромирование и последующую химикотермическую обработку, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увели-, чения глубины диффузионного слоя, после хромирования проводят жидкостную нитроцементацию при 560-590 С, 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем что нитроцементау

30 цию осуществляют в расплаве техничес-, ких солей - клелия циановокислого и

I натрия углекислого, при следующем соотновении компонентов, вес.Ф: .

Калий циановокислый 95,0

Натрий углекислый 5,0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Некрасов В,К, и др. Внедрение процесса диффузионного хромирования с последующей нитридизацией, Защитные покрытия на металлах. Киев, "Наукова думка", 1974, вып, 8, с. 162167.

2, Авторское свидетель ст во С CCP

1г 108837, кл, С 23 С 11/16, 1957.