Способ борирования стальных изделий

Способ борирования стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<ц996515

Отт ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сатана Сеаатсмма

Соцттамттстюнккттк

Реепубттнм (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.02.81 (21) 3252790/22-02 с присоединением заявки М

t51)N. Кд.

С 23C 9110

Гевуааувтеевай квинтет

СССР ва аелатт лзебретеклй

w вткрьпий (23) Приоритет.

Опубликовано 15.02.83. Бюллетень М 6 (53) УДК621..785.5 1.

539 (088.8) l

Дата опубликования описания 15.02.83

С г

Е. А. Смольников, Л. N. Сарманова, N. Н.

Г. А. Коссович, Э. A. Кнышев и И. E. Липин (72) Авторы изобретения нжин

Вф т с.

f78 с

Всесоюзный научно-исследовательский инстру йьтй - - институт и Уральский научно-исследовательский кимический институт

{7l) Заявители (54) СПОСОБ БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано в инструментальной и машиностроительной промьшшенности.

Известен способ жидкостного (безэлектролизного) борирования в металлических тиглях, заключающийся в том, что изделия подвергают воздействию расплава, состоящего из борнокислых солей (боридов), галогенидов щелочных металлов или бария, и электрохимичесЫих восстановителей, при 550-950 С. Ьg .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту из известных является способ электролизного борирования металлических (стальных) изделий и расплав на основе борнокислых солей. Процесс ведут при 700-105д С в течение 4-6 ч при пропускании постоялого тока между бо рируемыми изделиями - катодами и вспомогательными анодами С2Д ° 2

Недостатком известного способа является большая длительность процесса, достигающая, например, при 870 С 46 ч для получения в стали 9ХС слоя толщиной .150 200 мкм. Кроме того, 5 известный борирующий расплав содержит в своем составе 50-О0% буры. Расплавленная бура при 800-1050 С является очень агрессивной средой и разъедает подавляющее большинство . металлических и неметаллических .материалов, поэтому борирование в известных расплавах не может быть осуществлено в безтигельных электродных ваннах, футерованных огнеупорным кирпичом, например шамотом. При борировании в известных расплавах используки тигли из дорогостоящей и дефицитной жаропрочной стали, например Х12Н28, и применяют катод2о ную защиту тигля.

О

Бель изобретения - интенсификация процесса обработки.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе борирования стальТаблица i

Состав, М

Глубина слоя, мкм

Содержание компонентов,. %

kC8 NaF Na S< В НаСЕ

Состояние расплава

Расплав однородный

13 9 48

20 12 28

То же

130

15 15

20 20

Небольшое расслоение расплава

110

3 996 ных издеднй, включающем нагрев в насыщающем расплаве до 700-1050 С и выдержку при пропускании тока через расплав, согласно изобретению, расплав подвергают симметричному воздействию полем трехфазного переменного тока напряженнем 6-30 В.

Кроме того, нагрев ведут в насышающем расплаве, содержащем следующие компоненты, вес.%: 10

Хлористый калий 10-20

Фтористый натрий 10-20

Бура 6-20

Бор 6-12 лористый натрий Остальное

Борирование по предлагаемому способу осуществляют следующим образом.

Иорируемые изделия помешают в межэлектродном пространстве соляной ванны в поле трехфазного переменного тока, под 2О воздействием которого процесс борирования проводят при 700-1050 С. Борированне иэделий при этом протекает ускоренно по сравнению с электролизным и жидкостным борированием. 2$

Повьппение скорости борирования стали, находящейся в поле переменного тока, может быть объяснено при учете электрохимических реакций, протекающих на границе раздела металл-расплав в анодный и катодный подупериоды.

При наличии в расплаве галондных ионов в анодный полупериод возможно одновременное протекание реакций, сопровождающихся как образованием на гра-, г эз

10 .10 6 6 68

Пример. В футерованную огнеупор-5Е ным кирпичом ванну, имеющую форму шестигранника с снмметрично расположенными в ней тремя металлическими электродами, наплавляют борирующий расплав с различным содержанием ингредиентов (см. табл. 1), имеющий температуру

870 С. Помешают борируемые иэделия о из стали 9ХС в межэлектродное простнице раздела металл — расплав диффузионного активного бора, так и активацией поверхностного слоя, способствующий диффузии активного бора в борируемую сталь.

Повышение эффективной концентрации диффузионно-активного бора на границе раздела поверхность борируемого металла — расплав наряду с активацией поверхности за счет протекания реакций, нереализуемых при жидкостном и электролизном борировании, способствует увеличению скорости процесса.

В результате проведенных экспериментов установлено, что борирование по предлагаемому способу происходит наиболее интенсивно при пропускании через расплав переменного тока напряжением 6-30 В.

Понижение напряжения приводит к уменьшению скорости образования диффузионноактивного бора и его эффективной поверхностной концентрации.

Увеличение напряжения также приводит к уменьшению глубины борированного слоя. Это обьясняется тем, что для поддержания одной и той же температуры при более высоком напряжении тока включение ванны происходит реже, а следовательно уменьшается активное время, в течение которого изделие находится в поле переменного трехфазного тока.

В табл. 1 приведены борируюшие расплавы с различным содержанием ингрндиентов ранство ванны, в котором они подвергаются воздействию поля трехфазного переменного тока.

Для получения сравнительных данных параллельно проводится борирование тех же изделий известный ) способами.

В табл. 2 приведены результаты экспериментов.

Таблица2

00

22

35

00

- 30

110

140

120

40

140.

170

180

130

390

520

480

200

360

150

480

Составитель Л. Бурлинова

Редактор Т. Парфенова Техред А.Бабииец, Корректор М. немчик

Заказ 854/4 1 . Тираж 954 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент«; -г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из приведенных данных следует, что для получения одинаковой глубины борированного слоя на одинаковых образцах продолжительность борирования предлагаемым методом в 3 раза меньше, чем при.электролизном борировании и в 610 раз меньше, чем при жидкостном борировании известным .методом.

Формула изобретения

1. Способ борирования.стальных изделий, включающий нагрев в насышаюшем расплаве до 700-1050 С и выдержку 3$ при пропускании тока через расплав, о тл и ч а ю ш и -й с я тем, что, с целью интенсификации:процесса обработки„расплав подвергают симметричному воздей:ствиюполем трехфазного переменного тока напряжением 6-30 В.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю— шийся.тем, что нагрев ведут в насьццаюшем расплаве, содержащем следуюшие компоненты, вес.%:

Хлористый калий 10-20

Фтористый натрий -10-20

Бура 6-20

Бор 6-12

Хлористый натрий ОстальноеИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ворошин Л. Г. и др. Борирование, стали. М., "Металлургия, 1978, -с. 51.

2. Ворошин Л. Г. и др. Борирование свали. М., Металлургия«, 1978, с. 28.