СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БРОНЗ Российский патент 1999 года по МПК C23C10/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химикотермической обработке изделий из бронз.

Известны способы диффузионного насыщения поверхностных слоев металлов и сплавов элементами, находящимися в различных агрегатных состояниях: газообразном, парообразном, жидком и твердом. Диффузия в этих способах происходит при постоянной температуре, а толщина покрытия зависит только от температуры и времени насыщения.

Известен способ химико-термической обработки металлов и сплавов.

Диффузионное насыщение ведут при ступенчатом нагреве следующего режима: нагревают материал изделия до температуры 0,6-0,7 от температуры плавления, выдерживают 20-30 мин, охлаждают на 150-200^oC, выдерживают при этой температуре 15-20 мин с повторением цикла в целом 10-12 раз /SU 688534 A (Физико-механический институт АН Украинской ССР), 30.09.79, C 23 C 10/22)/I/.

Однако при термодиффузионном насыщении бронзовых деталей получить покрытие с высоким содержанием насыщающего элемента не всегда удается, т.к. постоянное удерживание температуры на верхнем предельном режиме способствует снижению скорости диффузии насыщающих элементов из-за стабильности нежелательного фазового состояния. При дальнейшем насыщении происходит спекание диффузантов на поверхности и равномерное покрытие больших толщин практически получить нельзя. Это связано со снижением концентрации диффундирующих элементов в функции времени.

Изобретение направлено на интенсификацию процесса насыщения, обеспечение заданных толщин диффузионного слоя и увеличение концентрации в нем диффузанта.

Решение поставленной задачи достигается тем, что термодиффузионное насыщение проводили при ступенчатом нагреве следующего режима: нагревают материал изделия до температуры 0,8-0,9 от температуры плавления, выдерживают 20-30 мин, охлаждают на 100^oC, выдерживают 15-20 мин, вторично охлаждают на 100^oC, выдерживают 10-15 мин с повторением цикла в целом 5-10 раз.

Пример. Насыщение палладием изделий, изготовленных из бронзы, проводят в ванне с расплавленным натрием с добавлением 3 вес.% палладия в компактном виде или в виде порошка. Ванну с изделием нагревают до 870^oC и выдерживают в изотермических условиях 30 мин, после чего температуру снижают до 770^oC, при которой выдерживают 20 мин и вторично охлаждают до 670^oC, при которой выдерживают 15 мин. Затем температуру повышают до 870^oC и повторяют температурные циклы 5-10 раз. Термоциклирование по приведенным режимам позволяет получить положительный эффект по сравнению с технологией получения покрытия при изотермическом насыщении или при двухступенчатой смене температуры.

При насыщении бронзы при двухступенчатой смене температуры [1] в течение 20 ч получают покрытия толщиной в 40-45 мкм, тогда как при термоциклировании толщина составляет 80-85 мкм. При этом в поверхностных слоях покрытия концентрация палладия в 1,8 - 2 раза больше, чем в процессе двухступенчатой смены температуры.

Это связанно с изменением фазового состояния сплава и образованием благоприятных β + γ, β - фаз в системе. Происходит увеличение скорости диффузии и концентрации атомов диффузантов на поверхности диффузионного слоя за счет перераспределения концентрации веществ в объеме основного металла.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке изделий из бронз. Заявленный способ осуществляют путем диффузионного насыщения по ступенчатому режиму: нагрев материала изделия до температуры 0,8-0,9 от температуры плавления, выдержка 20-30 мин, охлаждение на 100^oС, выдержка 15-20 мин, вторичное охлаждение на 100^oС, выдержка 10-15 мин с повторением цикла 5-10 раз. Технический эффект заключается в интенсификации процесса насыщения, обеспечении заданных толщин диффузионного слоя и увеличении концентрации в нем диффузанта.

Способ химико-термической обработки изделий из бронз путем диффузионного насыщения, включающий нагрев и выдержку в течение 20-30 мин, охлаждение с последующей выдержкой в течение 15-20 мин с повторением цикла, отличающийся тем, что после второй выдержки осуществляют вторичное охлаждение с последующей выдержкой в течение 10-15 мин, нагрев изделия производят до температуры 0,8-0,9 от температуры плавления, причем оба охлаждения осуществления на 100^oC, а цикл повторяют 5-10 раз.