Порошкообразный состав для борирования стальных изделий Советский патент 1985 года по МПК C23C8/70 

У1 :п

Эд

ю Изобретение относится к металлур гии, а именно к химико-термической обработке металлов и сплавов в порошковых насьпдающих средах, в частности к диффузионному борированию м таллов и сплавов, и может быть использовано в машиностроительной, пр боростроительной и других отраслях промышленности для повьшения износо стойкости стальных изделий. Известен состав 1 для диффузи.онного упрочнения стальных изделий, с одержащий, мае.%: Карбид бораАО-60 Фтористьй натрий2-О Железная окалина25-45 итрид бора5-25 Недостатком известного состава является его низкая насыщающая способность, так как толщина диффузион ного слоя не превышает 100 мкм. Кро ме того, использование нитрида бора в количестве до 25 мас.% значительн удорожает стоимость. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаем . му результату является состав 2J , котором содержатся следукщие компоненты, мас.%: Карбид бора 45-60 Фтористый натрий 3-10 Железная окалина 25-45 Желтая кровяная соль 7-25 Диффузионное насыщение проводят образцами стали (с размерами 10 10 X 10 мм) . Составы готовят смешением порошковых компонентов (размер фрак ции 0,05-0,25 мм). Приготовленной смесью обсыпают образць слоем не ме нее 5 мм. Поддон с образцами помеща ют в электропечь с температурой 900°С. Продолжительность диффузионн го насьядения 4 ч. Процесс проводят без применения плавкого затвора. Однако известный состав характер зуется недостаточно высокой насыщаю щей способностью и относительно низ кой микротвердостью диффузионного слоя. Цель изобретения - повьшение нас щающей способности состава и микротвердости борированного слоя. 72 Поставленная цель достигается тем, что порошкообразный состав для борирования стальных изделий, содержащий карбид бора, фтористьй натрий и железную окалину, дополнительно содержит карбамид и карбонат натрия при с л едующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид бора Фтористый натрий Карбамид Карбонат 2-5 натрия Железная Остальное окалина Для приготовления состава используют карбид бора ГОСТа 5744-74J натрий фтористьй NaF ГОСТа 4463-76, железчую окалину ГОСТа 2787-75, мочевину (Ш2)2 СО ГОСТа 6691-77, карбонат натрия безводный ГОСТа 83-79. Карбид бора является борирукяцим агентом состава; натрий фтористый активатором процесса железная окалина - разбавителем шихты и предотвращает ее от спекания. При взаимодействии мочевины и карбоната натрия образуется цианат, способствукяций noBbmieнию насыщающей способности состава и предохраняющий шихту и поверхность обрабатьшаемых изделий от воздействия кислорода, чему также содействует образование газообразных веществ (N2, Шз, СО). Процесс диффузионного насыщения в обычной печной среде без применения плавкого затвора. При этом происходит интенсификация диффузионных процессов в результате одновременной диффузии атомов бора, азота и углерода, образукщихся при совместном разложении карба1 ида и карбоната натрия. Все образцы испытывают в условиях, идентичных с прототипом, т.е. продолжительность процесса борирования 4 ч., температура , размер образцов 10-1010 мм. П ,р и м е р 1. Для приготовления борирующего состава берут 60 г В4С, 25 г , 5 г NaF, 8 г (N112)2 СО и 2 г и обсыпают им отшлифованные и обезжиренные образцы из стали марки 45 в количестве 5 штук, установленные в поддоне. Толщина слоя порошковой смеси на образцах равна 4 мм. Затем поддон с образцами устанавливают в электропечь. При 900 С проводят процесс борирования в течение 4ч. После этого поддон с образцами извлекают из печи, охлаждают на воздухе до 100°С. Затем образцы очищают от налипших частиц порошковой смеси и определяют привес массы образцов. Примеры 2-9. Процесс бори рования проводят аналогично примеРУ № 1. Пример 10. Процесс бориро вания воспроизведен согласно прототипу. Все данные сведены в таблицу. Насьвдакщая состав содержит В С 60, Fe О 25; NaF - 5; желтая кровяная соль - 10. Насыщающая способность образцов представляет собой отношение привеса образца, борированного предлагае мым составом к привесу образца, борированного известным составом. При вес определяется как среднеарифмети ческое значение привесов для 5 бори рованных образцов и в случае борирования изве:стным составом условно принимается за 1. Как видно из таблицы, насыщающая способность слоя заметно выше показ телей прототипа (1,9-2,5). Микротвердость диффузионных слоев определяют с помощью микротвердомера ПМГ-3 при нагрузке 50г. Микротвердость диффузионного слоя при борировании образцов в предлагаемом составе составляет 1800-1850 кг/мм, в известном - 1700 кг/мм. Кроме того, при проведении диффузионного насыщения в предлагаемом составе исключается возможность образования цианистых соединений, тогда как при борировании в известном составе, разложение желтой кровяной соли с образованием азота в промежуточном процессе дает цианистый калий. Таким образом, предлагаемый состав по сравнению с прототипом, базовым обладает более высокой насьвцакщей способностью (1,9-2,5) J повьш1енной микротвердостью (1700-1950 кг-мм), оба указанных параметра способствуют повьш1ению срока службы изделий при работе в условиях интенсивного износа. Кроме того, исключено образование высокотоксичных цианистых соединений, что создает безопасность проведения процесса борирования. Предлагаемый состав позволяет сэкономить на каладом кг азотиругацего компонента 1,25 руб.

ПОРОШКООБРАЗНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий карбид бора, фтористый натрий и железную окалину, отличающийся тем, что, с целью повышения насыщающей способности состава и микротвердости борированного слоя, состав дополнительно содержит карбамид и карбонат натрия при следукмцем соотношении компонентов, мас.%: Карбид бора40-60 Фтористый натрий 5-10 Карбамид5-10 Карбонат натрия 2-5 Железная окалина Остальное

1800-1850 1700-1750 1750-1800 1900-1950

970

1050

900

Разъедание по верхности Известный состав содержит , . соль - to.

Продолжение таблицы 25; NaF-5; желтая кровяная