Способ электролизного борирования углеродистых сталей Советский патент 1983 года по МПК C23C9/10 

Изобретение относится к химикотермической обработке, в частности к электролизному борированию, и может быть использовано для поверхностного упрочнения деталей.

Известны способы электролизного борирования, позволяющие получить на поверхности двухфазный слой глубиной до 250 м.км, характеризующийся повышенной хрупкостью 1 .

Однако использование этих способов приводит к большим затратам электроэнергии и является малопроизводительным.

Известен способ электролизного борирования, включающий проведение процесса борирования в два этапа: выдержку в расплаве при пропускании тока электролиза в течение 3 ч и выдержку в расплаве при отключении тока электролиза в той же ванне при 950-Г050°С 2.

Недостатками этого способа являются малая производительность процесса борирования, значительные затраты электроэнергии, недостаточный уровень эксплуатационных свойств.

Наиболее близким к предложенному по технической сути и достигаемому результату является способ электролизного борирования углеродистых сталей, включающий многократное чередование выдержки в расплаве для борирования при включенном токе в течение 40-60 мин и обжига при выключенном токе в течение 20-30 мин.

Известный способ позволяет повысить эксплуатационную надежность деталей путем снижения хрупкости диффузионных елоев 3.

Недостатком известного способа является большая длительность выдержек в расплаве как при включенном, так и выключенном токе.

Целью изобретения является увеличение глубины диффузионного слоя и производительности процесса.

Цель достигается тем, что согласно способу электролизного борирования углеродистых сталей, включающему нагрев в расплаве для борирования до температуры насыщения и чередование выдержки при включенном и выключенном токе электролиза, выдержку при включенном токе производят 0,5-1,0 мин, а при выключенном - 10- 15 мин в первом цикле с последующим ее увеличением на 10-15 мин в каждом последующем цикле.

Проведенные эксперименты по определению оптимального времени выдержки в ванне для борирования при выключенном токе показали, что при выдержке менее 0,5 мин в диффузионном слое отсутствует фаза FeB, не обеспечивается необходимая глубина слоя,- при времени выдержки в интервале 0,5-1,0 мин формируется фаза FeB при оптимальной глубине слоя; при времени выдержки более 1,0 мин происходит рост фазы FeB, что тормозит процесс диффузии боридов.

Эксперименты по определению оптимальной выдержки в ванне для борирования при выключенном токе показали, что начиная с времени выдержки в течение 5 мин происходит частичный распад фазы FeB. Оптимальное время выдержки, обеспечивающее распад фазы FeB, .и оптимальный рост глубины составляет в первом цикле 10-15 мин, а в последующих увеличение этой выдержки на 10-15 мин. Увеличение времени выдержки нецелесообразно, так как роста глубины слоя не наблюдается.

Количество циклов выбирается из расчета необходимой глубины борированного слоя.

Пример. Для борирования были изготовлены образцы из стали 45. Параметры процесса электролизного борирования: температура электролита Т 900°С, плотность тока электролиза j 0,25 А/см,..которые оставались неизменными при борировании образцов по двум сравниваемым способам.

По известному способу время выдержки составляло при включенном токе 40 мин, при выключенном 20 мин. Количество циклов равно 4.

По предложенному способу время выдержки при включенном токе составляло 1 мин во всех четырех циклах. Время выдержки при выключенном токе в первом цикле составляло 15 мин, во втором цикле 30 мин, в третьем цикле 45 мин, в четвертом цикле 60 мин.

Как показали микроструктурные исследования, борированный слой, полученный по 1редложенному способу, содержит меньшее количество дефектов и имеет большую глубину борированного слоя ро сравнению с известным способом в 2 раза.

На фиг. 1 представлена микроструктура после борирования по предложенному способу; на фиг. 2 - то же, по известному способу.

В сравнении с известным способом, включающим электролизное борирование при 900°С в течение 3 ч и плотности тока электролиза 0,25 А/см ,..борирование по предложенному способу повыщает производительность процесса борирования и обеспечивает значительное снижение расхода электроэнергии: если за две рабочие смены по известному способу на участке электролизного борирования можно сделать 4 загрузки, при этом общее время борирования составляет 12 ч, при расходе электроэнергии 24- 60 кВт/ч, то по предложенному способу за то же время и при той же глубине слоя можно сделать пять загрузок с общим временем борирования 0,2 ч и расходе электроэнергии 0,3-0,8 кВт/ч, что обеспечивает техникоэкономическую эффективность.

tis.2

СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗНОГО БОРИРОВАНИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ, включающий нагрев в расплаве Для борирования до температуры насыщения и чередование выдержки при включенном и выключенном токе электролиза, отличающийся тем, что, с целью увеличения глубины диффузионного слоя и производительности процесса, выдержку при включенном токе производят 0,5-1,0 мин, а при выключенном 10-15 мин в первом цикле с последующим ее увеличением на 10-15 мин в каждом последующем цикле. С5 со 4;