СОСТАВ ДЛЯ БОРОХРОМИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1994 года по МПК C23C10/54 C23C12/02 

Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, преимущественно в машиностроении, для повышения износостойкости поверхностного слоя деталей машин при абразивном изнашивании.

Известен состав для борохромирования, содержащий следующие компоненты, мас. %: Окись хрома 5,6-8,2 Окись бора 19,3-21,9 Алюминий 21,5-23,5 Окись алюминия 47-49 Фтористый натрий 0,5-1,5 Сера 0,5-1,5
Недостатком такого состава является незначительная глубина диффузионного слоя, которая составляет 80-100 мкм, полученная при температуре 900^оС в течение 4-8 ч.

Целью изобретения является повышение насыщающей способности состава и износостойкости покрытия, получаемого из данного состава.

Поставленная цель достигается тем, что в состав для борохромирования остальных изделий, содержащий окись хрома и борсодержащий компонент, дополнительно вводят серый чугун, ферромарганец и известь, а в качестве борсодержащего компонента используют борный ангидрид при следующем соотношении компонентов, мас.%: Серый чугун 45-50 Ферромарганец 15-18 Борный ангидрид 2-5 Окись хрома 10-15 Известь 12-28
В данном составе борный ангидрид используется в основном как борсодержащий материал для образования активных атомов бора, выполняющих роль легирующих элементов. Известь в смеси выполняет двоякую роль: во-первых, она используется в качестве флюса, способствующего хорошему шлакообразованию, смачиваемости поверхностей металлических материалов, входящих в составе для борохромирования, предохранению реакционной зоны от контакта с кислородом окружающей среды; во-вторых, известь снижает температуру плавления окиси хрома до 1020^оС с образованием активных атомов хрома. Процесс получения покрытия ведется при температуре 1200^оС, при которой происходит образование жидкой эвтектики в результате расплавления порошковой смеси, состоящей из серого чугуна, ферромарганца, борного ангидрида, окиси хрома и извести (негашеной кальциевой воздушной строительной по ГОСТ 9179-77 с содержанием активных СаО+MgO не менее 90%, активной MgO не менее 5%.

В литературных источниках и патентных материалах использование извести в порошковых смесях для получения покрытий на деталях не встречается. Не обнаружено и совместное применение в порошковых смесях извести и окиси хрома. Однако применение окиси хрома в смеси с серым чугуном, ферромарганцем, борным ангидридом и известью позволяет получать покрытие большой толщины, таким образом, данное решение соответствует критерию "Существенные отличия".

Пример нанесения покрытия. На металлическую пластину (сталь 45) любой толщины насыпают предлагаемую смесь (высота слоя 5 мм) и помещают в предварительно нагретую до 1200^оС печь, выдерживают 8-10 мин и охлаждают на воздухе. Структура представляет эвтектику, которая состоит из твердого раствора хрома, марганца, бора в α-железа - (Fe, Mn, Cr), легированного (Cr, Fe)₇C₃ небольшого количества легированного перлита и включений Fe₂B. Микротвердость покрытия составляет 9-12 ГПа. Структура сердцевины образца соответствует структуре отожженной стали 45.

Сравнительные данные по обработке представлены в табл.1.

Как видно из табл.1, применение порошковой смеси предлагаемого состава позволяет создать эвтектическое покрытие при печном нагреве толщиной до 3,5 мм в течение 8-10 мин при температуре нагрева 1200^оС.

Данные, свидетельствующие о повышенной износостойкости полученного покрытия при трении его в паре с различными материалами в условиях абразивного изнашивания, приведены в табл.2.

Результаты испытаний получены при следующих параметрах трения: удельная нагрузка 1,1 МПа; скорость скольжения 0,4 м/с; продолжительность испытаний 1 ч; площадь трения 2,5 см²; абразивная среда - кварцевый песок.

Разработанный состав, по сравнению с прототипом, позволяет на 25-30% повысить износостойкость покрытия и получить за счет этого существенный экономический эффект.

Использование: изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для повышения износостойкости деталей машин при абразивном изнашивании. Сущность изобретения: состав содержит, мас.%: серый чугун 45 - 50; ферромарганец 15 - 18; борный ангидрид 2 - 5; окись хрома 10 - 15; известь 12 - 28. 2 табл.

СОСТАВ ДЛЯ БОРОХРОМИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий окись хрома и борсодержащий компонент, отличающийся тем, что он дополнительно содержит серый чугун, ферромарганец и известь, а в качестве борсодержащего компонента-борный ангидрид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Серый чугун 45 - 50
Ферромарганец 15 - 18
Борный ангидрид 2 - 5
Окись хрома 10 - 15
Известь 12 - 28