Легирующее диффузионно-насыщающее покрытие Советский патент 1988 года по МПК B22D19/00 B22C3/00 

4; го

со

О5

Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии поверхностного упрочнения литого режущего и штампового инструмента.

Цель изобретения - повышение эксплуатационных свойств штампового и режуш,его инструмента.

Покрытие включает феррованадий, фер- ротитан, хлористый аммоний, науглероживающий компонент и дополнительно содержит форромолибден, декстрин, карбамид, бор алюминий и никель при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Науглероживающий

компонент

Ферротитан

Ферромолибден

Феррованадий

Алюминий

Бор

Карбамид

Хлористый

алюминий

Декстрин

Никель

3,5-7 7-14 3,5-7 3,5-7 3,5-7 7-14 0,7-2,1

0,35- 3,5-0,7 -7

Остальное

В качестве науглероживающего компонента предлагается использовать ацетиленовую сажу. При ее содержании в составе менее 3,5 мас.% не достигается достаточная степень легированности твердого раствора углеродом, что отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах инструмента (режущих свойствах); при содержании ее выше верхнего предела происходит перенауглероживание жидкого расплава, что приводит к резкому увеличению карбидной фазы и понижению содержания легирующих элементов в твердом растворе.

Входящий в состав покрытия алюминий предупреждает образование окислов, выгорание углерода, легирующих элементов. При его содержании менее 3,5 мас.%, указанного эффекта не наблюдается и в результате ухудшается качество отливок; если же его количество превышает 7 мас.%, резко ухудшаются прочностные характеристики инструмента из-за увеличения содержания алюминия в твердом растворе и по границам зерен.

Декстрин является связующим и одновременно препятствует окислению жидкого расплава. При уменьшении его содержания ниже нижнего предела не предупреждается окисление, что препятствует диффузии легирующих элементов, понижается активность покрытия, уменьшается поверхностная твердость; при увеличении содержания декстрина выше верхнего предела происходит науглероживание жидкого расплава., в результате чего понижается поверхностная твердость и ухудшается качество инструмента.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Ферротитан, ферромолибден, феррованадий - карбидообразующие соединения, при их термическом разложении через хлориды образуются соответственно атомарный титан, молибден, ванадий, которые в свою очередь образуют интерметаллиды, карбиды. Установлено, что если их содержание в пасте ниже нижнего предела, то в структуре диффузионного слоя исключено образование интерметаллидной фазы, в результате понижается твердость, теплостойкость и эксплуатационные характеристики отливок; а если содержание их больше верхнего предела, указанного в составе покрытия, то в диффузионном слое образуется чрезмерное количества интерметаллидной фазы и резко ухудшаются прочностные и пластические характеристики (ударная вязкость, прочность пограничных слоев, сужение, удлинение).

Бор образует бориды,дибориды. При его уменьшении ниже нижнего предела образуется больше боридов, что приводит к понижению твердости; если увеличить его количество выше верхнего предела, возрастает количество диборидов, что приводит к охруп- чиванию отливок.

Карбамид является азотсодержаним соединением, дающим нитриды. Уменьшение его количества менее 0,7 мас.°/о дает образование недостаточного количества нитридов и карбонитридов, что отрицательно сказывается на твердости и износостойкости отливок; а увеличение его количества выше верхнего предела (2,1 мас.%) вызывает хрупкость упрочняющего слоя отливок.

Хлористый аммоний является катализатором и в сочетании с алюминием играет роль сильного восстановителя. Если содержание его менее 0,35 мас.%, понижается на- сыщйющая активность покрытия, ухудшается диффузия легирующих элементов, понижается качество инструмента; если же содержание его более 0,7 мас.%, качество также ухудшается из-за газовой пористости.

Никель входит в состав твердого раствора, упрочняет его и образует с карбидооб- разующими металлами интер.металлиды.

Способ осуществляют следующим образом.

Приготовленное в смесителе покрытие дисперсностью 0,3 мм наносят вручную па рабочую поверхность холодной пресс-формы (рабочие вкладыши изготовлены из материала 4Х5МФС) слоем толщиной 1,5 мм и на стержень, изготовленный из низкоуглеродистой стали. Затем сушат покрытие в течение 20 мин, вставляют стержень в пресс-форму и устанавливают последнюю на MaujHHy литья под давлением. После этого нагревают пресс- форму со стержнем до 300°С, заливают расплав из низкоуглеродистой стали под давлением, выдерживают в пресс-форме 20 с.

раскрывают пресс-форму, выталкивают отливки и охлаждают до комнатной температуры. После этого отливку подвергают закалке и последующему отпуску.

Перед термообработкой структура упрочненного слоя представляет легированный твердый раствор на основе железа с дисперсными включениями из карбидов, бори- дов, диборидов, нитридов, и карбонитридов.

В процессе закалки часть карбидов, нитридов и карбонитридов, как и химических соединений с бором, растворяются в твердом растворе, повышая его легированность.

В процессе отпуска из твердого раствора выделяются легирующие элементы и углерод в виде высокодисперсных карбидов молибдена, ванадия, титана, интерметаллидов типа My Mj, вызывая дисперсионное твердение. При этом значительная часть легирующих элементов остается в твердом растворе. Вторичное твердение усиливается превращением остаточного аустенита (образующегося при закалке) в мартенсит.

Указанный механизм перераспределения легирующих элементов между твердым раствором и карбидами в сочетании с вязкой сердцевиной биметаллического инструмента (из стали 30) обеспечивают ему высокую поверхностную твердость, износостойкость, теплостойкость, удовлетворительную конст0

5

0

5

руктивную прочность и вязкость. Получаемые свойства и относительно глубокий упрочненный слой (более 1,5 мм) придают инструменту высокую стойкость и увеличивают срок службы за счет возможности выполнения многократных переточек.

Формула изобретения

Легирующее диффузионно-насыщающее покрытие, содержащее феррованадий, фер- ротитан, хлористый аммоний и науглероживающий компонент, отличающееся тем, что, с целью повыщения эксплуатационных свойств щтампового и режущего инструмента, оно дополнительно содержит ферромолибден, декстрин, карбамид, бор, алюминий и никель при следующем соотношении компонентов, мас.°/о:

Науглероживающий

компонент

Ферротитан

Ферромолибден

Феррованадий

Алюминий

Бор

Карбамид

Хлористый

аммоний

Декстрин

Никель

-/ -14 -7 -7

3,57-3,5- 3,5- 3,5-7

7-14 0,7-2,1

0,35--0,7

3,5-7 Остальное

Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии поверхностного упрочнения режушего и штам- пового инструмента. Цель изобретения - повышение эксплуатационных свойств штампового и режуш,его инструмента. Легирую- ш,ее диффузионно-насыщающее покрытие содержит феррованадий, ферротитан, хлористый аммоний, ферромолибден, декстрин, карбамид, бор, алюминий, никель и наугле- роживаюш.ий компонент при следуюш,ем соотношении компонентов, мас.°/о: науглероживающий компонент 3, 5...7, ферротитан 7...14, ферромилибден 3, 5...7, феррованадий 3,5...7, алюминий 3,5...7, бор 7...14, карбамид 0,7... ...2,1, хлористый аммоний 0,35...0,7, декстрин 3,5...7, никель - остальное. В качестве науглероживающего компонента предлагается использовать ацетиленовую сажу. Реализация изобретения обеспечивает высокие эксплуатационные свойства инструмента.