ПОРОШКООБРАЗНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2011 года по МПК C23C8/70 

Заявляемое изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть применено для повышения износостойкости поверхностных слоев сплавов на основе железа в машиностроении, станкостроении, на предприятиях строительной индустрии и в других отраслях промышленности.

Известны составы порошковых насыщающих сред на основе карбида бора, гологенных соединений щелочноземельных металлов в качестве активаторов, наполнителей: окиси алюминия или железной окалины [1, 2, 3, 4].

Основными недостатками известных составов, является необходимость герметизации контейнеров с борируемыми деталями, недостаточная скорость насыщения и снижение насыщающей способности смеси.

Наиболее близким к изобретению является порошкообразный состав для борирования стальных изделий [3], включающий следующие компоненты, масса в %:

Карбид бора 45-65 Фтористый натрий 3-7 Железная окалина 20-25 Графит 4-8 Доломит 7-15

Применяемый порошкообразный доломит содержит MgCO₃ и CaCO₃ в процентном отношении (30-70). При нагреве насыщающей смеси, содержащей доломит, происходит его диссоциация:

1) MgCO₃ распадается на MgO и CO₂, интервал распада от 590°С до 800°С;

2) CaCO₃ распадается на CaO и CO₂, интервал распада от 725°С до 930°С.

При этом положительное влияние газовой фазы (двуокиси углерода CO₂), которая уменьшает окисление смеси, а также интенсифицирует доставку бора к насыщаемой поверхности изделия, уменьшается с повторным использованием порошкообразного состава, снижая тем самым насыщающую способность смеси.

Техническим результатом является повышение насыщающей способности состава и повышение его технологичности, за счет возможности использования печной атмосферы.

Это достигается тем, что порошкообразный состав, содержащий карбид бора и фтористый натрий, согласно предлагаемому изобретению дополнительно содержит следующие компоненты, масса в %:

Карбид бора 45-65 Фтористый натрий 5-8 ВГКЦ-75-0,5 30-35 Древесный угольный карбюризатор 8-12

ВГКЦ -75-0,5 - высокоглиноземистый коррозионно-стойкий цемент на основе алюминатов кальция (ТУ 5737-006-00284345-99).

Химический состав ВГКЦ -75-0,5 Al₂O₃ CaO Fe₂O₃ SiO₂ SO₃ R₂O не менее не менее не более не более не более не более 75% 20% 0,5% 1,3% 0,15% 0,35%

Введенный в предложенный состав ВГКЦ -75-0,5 содержит 75% Al₂O₃ и 20% CaO, что обеспечивает высокую технологичность заявляемого состава, предохраняя смесь от спекания и исключая налипание ее на поверхность изделий. Введение порошкообразного древесного угольного карбюризатора (10% массы) обеспечивает стабильное образование газовой фазы CO₂ при неоднократном использовании смеси, предохраняя ее от окисления, интенсифицируя доставку бора к поверхности изделия, сохраняя насыщающую способность.

Диффузионное борирование изделий предлагаемым составом производят следующим образом. Изделие очищают от ржавчины и грязи. Готовят борирующую смесь путем смешивания порошков: карбида бора, фтористого натрия, ВГКЦ -75-0,5 и добавляют древесный угольный карбюризатор, который предварительно перемалывают. Состав перемешивают в смесителе. Затем детали упаковывают в контейнер, пересыпают смесью и закрывают крышкой или асбестовым листом. Контейнер помещают в печь на 6 часов при температуре 950°С.

После насыщения контейнер извлекают из печи, охлаждают до комнатной температуры, извлекают детали и промывают водой, а образцы исследуют. Для изучения стойкости смеси новую партию образцов укладывают в контейнер повторно, засыпают смесью и проводят насыщение. О потере насыщающей способности смеси судят по уменьшению глубины упрочненного слоя в образцах-свидетелях.

В таблице 1 представлены результаты исследований изменения глубины упрочненного слоя в зависимости от кратности использования смеси известного и предложенного состава. Содержание компонентов исследуемых составов следующее, масса в %:

Таблица 1   Известный состав Предлагаемый состав Карбид бора 50 50 Фтористый натрий 6 5 Железная окалина 22 - ВГКЦ-75-0,5 - 35 Графит 7 - Доломит 15 - Древесный угольный карбюризатор - 10

Изменение глубины борированного слоя в зависимости от кратности использования смеси (температура борирования 950±10°С, время 6 часов, образцы Сталь 20) представлено в таблице 2.

Таблица 2 Кратность использования смеси, раз Глубина упрочненного слоя после насыщения, мкм Известного (герметичный контейнер) Предлагаемого (не герметичный контейнер) 1 150 170 2 135 160 3 120 145 4 80 135

Таким образом, предлагаемый состав позволяет получить в условиях окислительной атмосферы печи, без применения герметичных контейнеров стабильный по глубине упрочненный слой при неоднократном использовании смеси.

Разница в глубине упрочненного слоя на образцах при четырехкратном использовании составляет 35 мкм.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Авт.свид. №920079 (СССР) М.кл. C23C 9/04. Состав для борирования стальных изделий.

2. Авт.свид. №1627587 (СССР) М.кл. C23C 8/70. Состав для борирования стальных изделий.

3. Авт.свид. №1712462 (СССР) М.кл. C23C 8/70. Порошкообразный состав для борирования стальных изделий.

4. Химико-термическая обработка металлов и сплавов: Справочник. / Под ред. Л.С.Ляховича. М: Металлургия, 1981 - 423 с.

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении, станкостроении, на предприятиях строительной индустрии и в других отраслях промышленности. Порошкообразный состав для борирования стальных изделий содержит следующие компоненты, мас.%: карбид бора 45-65, фтористый натрий 5-8, высокоглиноземистый коррозионно-стойкий цемент на основе алюминатов кальция ВГКЦ-75-0,5 30-35, древесный угольный карбюризатор 8-12. Получается упрочненный слой на стальных изделиях при неоднократном использовании насыщающей смеси. 2 табл.

Порошкообразный состав для борирования стальных изделий, содержащий карбид бора, фтористый натрий, углеродосодержащее вещество, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ВГКЦ -75-0,5, а в качестве углеродосодержащего вещества - древесный угольный карбюризатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Карбид бора 45-65 Фтористый натрий 5-8 ВГКЦ - 75-0,5 30-35 Древесный угольный карбюризатор 8-12