Состав для комплексного насыщения стальных изделий Советский патент 1985 года по МПК C23C12/02 

9д

:о 11 Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть применено в качестве насьщающёй среды для диффузионного упрочнения стальных издеИзвестна смесь для диффузионного насыщения l1 , состоящая из никель-, вольфрам-, натрий-, калийсодержащих веществ при следзпощем соотношении компонентов мас.%: Окись никеля О,. 1-5,0 Трехокись вольфрама 0,1-15,0 Эвтектическая смесь вольфраматов калия и натрияОстальное Однако известный состав пригоден только для электрохимического насыщения, сложен в экплуатации, требует применения дорогостоящего оборудования и использования источников посто янного тока. Кроме того, получаемые при насыщении из данного состава никельвольфрамовые слои не позволяют получить максимальный уровень износо стойкости диффузионного, покрытия. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му эффекту является состав для боровольфрамирования стальных изделий 2 содержащий карбид бора, натрий фтористьй и железную окалину при следую щем соотношении компонентов, мас.%: Карбид бора 40-60 Карбид вольфрама 10-15 Натрий фтористьш 4-10 Железная окалина 25-30 Известньш состав позволяет проВодить насыщение в окислительной сре де без защитной.оснастки.Однако полу чаемые при насьщении из данного состава боровольфрамированные слои не обеспечивают получение высокого уров ня пластичности Диффузионного слоя. Целью изобретения является повышение пластичности диффузионного слоя при сохранении его износостойкости. Поставленная цель достигается тем что состав для комплексного насьщения стальных изделий, содержащий кар бид вол.ьфрама, борсодержащее вещество и фтористый натрий, дополнителы но содержит кобальт и окись никеля, а в качестве борсодержащего вещества аморфньй бор, при следующем соотношении компонентов, мае Л: Карбид вольфрама 20-40 Аморфный бор 15-25 Фтористый натрий 2-8 Кобальт20-30 Окись никеля 15-25 Введение в предлагаемый состав порошков кобальта и окиси никеля в количествах соответственно 20-30; 15-25 способствует образованию об твердого раствора кобальта и никеля в железе, обладающего повышенной пластичностью. Содержание карбида вольфрама в смеси менее 20% не обеспечивает необходимой твердости и%зносостойкости получаемого слоя. При содержании карбида вольфрама более 40% резко снижается пластичность слоя, Содержание в составе кобальта менее 20% приводит к снижению пластичности получаемого слоя. При содержании кобальта более 30% снижается твердость и износостойкость нанесенного слоя. Содержание бора менее 15% недостаточно для образования необходимого количества боридов, что приводит к снижению износостойкости. Содержание бора более 25% приводит к снижению пластичности слоя. Содержание окиси никеля менее 15% недостаточно для образования связующей фазы в необходимом количестве в получаемом слое. Содержание окиси никеля более 25% приводит к снижению твердости и износостойкости получаемого слоя. Содержание фтористого натрия менее 2% недостаточно для образования необходимого количества флюса, что приводит -к снижению износостойкости слоя. Содержание фтористого натрия более 8% приводит к получению пористого слоя вследствие избытка фторида . В смесь указанных компонентов помещают упрочняемые детали и в атмосфере водорода при 1100-1200 С в течение 4 - 10 ч осуществляют процесс химико-термической обработки. Использование восстановительной атмо- сферы позволяет не только активировать поверхности металлических порошков и восстановление окислов металлического никеля, но и диффузию атомов элементов состава насыщения в поверхностные слои упрочняемой детали. Структура полученного покрытия представляет собой эвтектическую смесь (з( -твердого раствора карбидов типа (Fe, W, и боридов FeB и FejB, легированных кобальтом, воль фрамом и никелем. Микротвердость такого покрытия на стали У8А 1500- 1600 кг/мм . Микротвердость переходной зоны 800-900 кг/мм(). Пример. Состав для комплексного диффузионного насыщения готовили смешением порошкообразных компонен-.. тон фракцией 0,1-0,2 мм в обычных условиях. Компоненты для приготовления смеси применяли в виде карбида вольфрама (ГОСТ 20559-75),кобальта (ГОСТ972Г-79 аморфного бора (ГОСТ 10068-75), окиси никеля (ГОСТ 4331-68), фтористого нат рия (марки Ч, ГОСТ 4463-66). Термодиффузионное насьпцение из пре длагаемого состава проводили на образцах из стали У8А размерами 10x1Ох х10 мм. Образцы помещали в подготовленный состав, насыпанный в керамическую лодочку с таким расчетом,чтобы на один образец приходилось по периметру 2-3 см реакционной смеси. Лодочку с образцами помещали в печь с атмосферой водорода, нагретую до температуры процесса химико-термической обработки (1200 С) и вьщерживали 6ч, После процесса диффузионного насыщения проводили закалку и отпуск исследуемых образцов. Результаты диффузионного насыщения стали У8А после обработки из составов, содержащих компоненты в ра:зличных соотношениях, представлены в таблице. Как видно из таблицы, показатель хрупкости диффузионного слоя, образованного на стали У8А в течение 6 ч, составляет- р ,04, в то же время насьпцение из известного состава при же условиях позволяет по.яучить величину ,008. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о повьш1ении пластичности диффузионного слоя из предлагаемого состава по сравнению с известным в 1,3-2,О раза. Испытания на износостойкость упрочненных образцов из стали У8А после насыщения их из известного и предлагаемого составов показали, что при температуре в зоне трения 400 С износостойкость остает й т1а ОДН9М уровне. Показатель хрупкости определяли на микротвердомере ПМТ-3 по известной методике. Использование предлагаемого состава для диффузионного упрочнения стальных изделий обеспечивает по сравнению с известными составами увеличение пластичности диффузионного слоя на 30-100%, возможность получения диффузионного слоя на деталях сложной конфигурации, больших габаритов и сохранение высокого уровня износостойкости нркрытия.

СОСТАВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО НАСЫЩЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, со держащий карбид вольфрама, борсодержащее вещество и фтористый натрий, отличающийс я тем, что, с целью повьшения тичности диффузионного слоя при сохранении его износостойкости, состав дополнительно, содержит кобальт и окись никеля, а в качестве борсодержащего вещества - аморфный бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид вольфрама 20-40 Аморфный бор 15-25 Фтористый натрий 2-8 Кобальт20-30 Окись никеля 15-25 г

20 20 25 27 30,

35 40 .-24 35 25 35 35 65 18 32

37

3 5

0,006

17 20 25

30

0,005 34 0,004 33

12

(прототип) 12

Продолжение таблицы

ЗЗ.В.С

5-35 0,008

33

железная окалина