Изобретение относится к области упрочнения электроосажденного железохромистого покрытия цементацией, применяемого для восстановленных поверхностей стальных деталей.
Известен способ электролитического осаждения сплава железо-хром из электролита, содержащего хлорид железа, соль хромовой кислоты, лимонную кислоту.
Процесс осаждения покрытия на изношенные поверхности проходит на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии 1,2-6 при температуре 20-40°С и интервале катодных плотностей тока 20-40 А/дм2 (Патент на изобретение №2285065, МПК С 25 D 3/56, Электролит для осаждения покрытия. Авт. Серебровский В.И., Коняев Н.В. и Колмыков Д.В.). Недостатком данного способа является недостаточно высокая микротвердость поверхности, не превышающая 8500 МПа, что в ряде случаев является причиной низкой износостойкости покрытий. Повышение микротвердости, износостойкости и других эксплуатационных свойств покрытий может быть достигнуто их химико-термической обработкой.
За прототип взят способ упрочнения поверхностей стальных деталей химико-термической обработкой - цианированием (Патент на изобретение №2261939, МПК С 23 С 28/00, 8/74, Способ упрочнения металлических поверхностей. Авт. Серебровский В.И., Серебровская Л.Н., Серебровский В.В., Коняев Н.В., Колмыков В.И.). Цианирование выполняется с использованием пасты следующего состава, масс.%: желтая кровяная соль 30-45, углекислый натрий 8-10, углекислый кальций 5-10, сажа до 57 при температуре 600-650°С. Полученные упрочненные слои обладают высокой микротвердостью и износостойкостью.
Для получения повышенной твердости и износостойкости восстановленных поверхностей стальных деталей на уровне среднеуглеродистой закаленной стали предлагается способ упрочнения электролитического железохромистого покрытия, химико-термической обработкой - цементацией.
Новым является то, что цементации подвергается электроосажденный слой железохромистого покрытия с содержанием хрома 0,5-3%. В покрытии, содержащем 0,5% Cr, карбидные включения образовывались в виде сетки по границам зерен и корки на поверхности. В покрытии с содержанием хрома около (3,0%) карбидные включения имеют форму изолированных сферических включений и низкую глубину цементации. Хром, присутствующий в цементуемой стали, значительно влияет на форму образующихся при цементации карбидных включений. Растворяясь в цементите, хром увеличивает коэффициент поверхностного натяжения растущего карбидного зерна, искривляя межфазную границу и способствуя росту карбида в виде равноосного изолированного включения.
Температура цементации изменялась в пределах 800-900°С. Этот интервал обусловлен тем, что при температуре ниже 800°С не происходит образования карбидов, а выше температуры 900°С материал резко снижает прочностные характеристики из-за увеличения хрупкости. Длительность процесса составляет 3-4 часа. Она обусловлена глубиной образования карбидов. При данной температуре и длительности процесса до 3 часов образуется максимальная величина карбидного слоя, достигая 0,05 мм, при длительности процесса до 4 часов образуется величина карбидного слоя до 0,4 мм. Для цементации использовалась паста следующего состава (мас.%): газовая сажа ДГ-100 - 40%; углекислый барий ВаСО3 - 20%; поливинилацетатная эмульсия (клей ПВА) - 40%. В качестве газовой атмосферы, подаваемой в цементационную печь для обеспечения углеродного подпора использовались продукты распада синтина. Данное содержание компонентов в пасте обеспечивает максимально возможную толщину как карбидной зоны, так и всего диффузного слоя, включающего зону карбидов и зону твердого раствора. Упрочненное электролитическое железохромистое покрытие имело микротвердость 12000-13000 МПа. Данное увеличение микротвердости объясняется тем, что в покрытии образуются карбиды железа, которые обладают высокой микротвердостью и износостойкостью.
Данный способ включает в себя следующие операции.
Для получения пасты хорошо перемешенные компоненты в соотношении (мас.%): газовая сажа ДГ-100 - 40%; углекислый барий ВаСО3 - 20%; поливинилацетатная эмульсия (клей ПВА) - 40%., находящиеся в порошкообразном состоянии, разводятся поливинилацетатной эмульсией до консистенции густой сметаны. Детали, восстановленные электролитическим железохромовым покрытием, погружаются в сосуд с пастой, в результате чего на поверхности детали остается слой пасты толщиной 2-3 мм. После сушки при 60-80°С детали с сухим слоем пасты упаковываются в контейнер вплотную друг к другу, закрываются крышкой и загружаются в печь, разогретую до температуры цементации. Во внутреннее пространство муфеля (реторты) печи подается из бачка через капельницу жидкий карбюризатор (синтин) в количестве 20 капель в минуту в течение всего времени цементации 3-4 часа.
Охлаждение образцов после цементации проводится в нераспакованном контейнере на спокойном воздухе.
На основании проведенных исследований оптимальными условиями являются следующие: известное электроосаждение железохромистого покрытия на переменном асимметричном токе, цементация в пасте следующего состава (мас.%): газовая сажа ДГ-100 - 40%; углекислый барий ВаСО3 - 20%; поливинилацетатная эмульсия (клей ПВА) - 40%. Цементация протекает при температуре 850°С. Время процесса цементации длится 4 часа. Глубина карбидного слоя достигает толщины электроосажденного покрытия (0,4 мм) при микротвердости до 13000 МПа.
Предлагаемый способ экономически эффективен. Покрытия обладают высокой микротвердостью и по износостойкости превышают показатели электролитического сплава железо-хром в 1,5-2 раза, что позволяет их использовать в народном хозяйстве для восстановления и упрочнения поверхностей деталей машин.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ ЖЕЛЕЗОХРОМИСТЫХ ПОКРЫТИЙ НИТРОЦЕМЕНТАЦИЕЙ | 2013 |
|
RU2524294C1 |
СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ | 2020 |
|
RU2728333C1 |
Способ цементации деталей из конструкционных и инструментальных сталей в цементуемой пасте | 2019 |
|
RU2704044C1 |
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ | 2004 |
|
RU2261939C1 |
Способ упрочнения деталей из инструментальных и конструкционных сталей в цементуемой среде | 2021 |
|
RU2757021C1 |
Способ упрочнения деталей из инструментальных и конструкционных сталей в борированной среде | 2020 |
|
RU2748572C1 |
СПОСОБ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КОНСТРУКЦИОННЫХ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ | 2015 |
|
RU2586178C1 |
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СУЛЬФОЦИАНИРОВАНИЕМ | 2007 |
|
RU2355815C2 |
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ СУЛЬФИДИРОВАНИЕМ | 2007 |
|
RU2360038C2 |
СПОСОБ НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ШТАМПОВЫХ СТАЛЕЙ | 2014 |
|
RU2574943C1 |
Изобретение относится к области упрочнения электроосажденного на стальные детали железохромистого покрытия цементацией, применяемого для восстановленных поверхностей стальных деталей. Проводят цементацию электроосажденного слоя железохромистого покрытия с содержанием хрома 0,5-3,0% в течение 3-4 ч при температуре 800-900°С с использованием пасты следующего состава, мас.%: газовая сажа ДГ-100 - 40, углекислый барий ВаСО3 - 20, поливинилацетатная эмульсия (клей ПВА) - 40 и добавлением синтина в количестве 20 капель в минуту в течение всего времени цементации. Повышается микротвердость и износостойкость стальных деталей, восстановленных электроосажденным железохромистым покрытием.
Способ упрочнения электроосажденных на стальные детали железохромистых покрытий цементацией, характеризующийся тем, что электроосажденное железохромистое покрытие с содержанием хрома 0,5-3,0% подвергают цементации при температуре 800-900°С в течение 3-4 ч с использованием пасты следующего состава, мас.%: газовая сажа ДГ-100 - 40, углекислый барий ВаСО3 - 20, поливинилацетатная эмульсия (клей ПВА) - 40 с добавлением синтина в количестве 20 капель в минуту в течение всего времени цементации.
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ | 2004 |
|
RU2261939C1 |
СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА ЖЕЛЕЗО-ХРОМ | 2005 |
|
RU2285065C1 |
Способ цементации стальных изделий | 1988 |
|
SU1640202A1 |
US 6547888 B1, 15.04.2003 | |||
1972 |
|
SU414108A1 |
Авторы
Даты
2015-01-10—Публикация
2013-01-11—Подача