Состав карбюризатора для цементации Советский патент 1989 года по МПК C23C8/64 

Изобретение относится к химико- термической обработке металлов-, в частности к составам для цементации в твердых карбюризаторах.

Целью изобретения является повышение насыщающей способности карбюризатора, улучшение сплавляемости обработанных в нем. жеребеек с чугуном.

Карбюризатор, содержащий древесный уголь, углекислый кальций, углекислый барий, дополнительно содержит гипофосфит кальция, роданистый марганец, гашеную известь при следующем содержании компонентов, мас.%: Гипофосфит кальция 8-12 Углекислый кальций 1-3 Углекислый барий 6-10 Роданистый марганец 0,8-2,4 Гашеная извест ь 12-16- Древесный уголь Остальное

В предлагаемом составе гашеная известь применяется для ускорения процесса насыщения поверхности жеребеек; гипофосфит кальция применяется для снижения температуры плавления поверхности обрабатываемых жеребеек; роданистьй марганец применяется с целью улучшения сплавляет мости обработанной жеребейки с чугуном.

Древесный уголь является основным источником углерода в составе карбюризатора. Древесный уголь окисляется воздухом, находящимся в порах между частицами карбюризатора:

2С + 02. 2 СО .

Окись углерода на поверхности обрабатываемой детали окисляется до углекислого газа, при этом выделяется атомарный углерод 2СО СО-, + С -

(Л С

ел f;ii.

(X)

to сд

Атомарный углерод диффундирует EI поверхность жеребейки насыщения ее углеродом.

Углекислый кальций препятствует спеканию карбюризатора, повышает его активность.

Углекислый барий при нагреве выделяет углекисльм газ, который восстанавливается древесным углем до окиси углерода, способствует переносу углерода на обрабатываемую поверхность.

При содержании углекислого кальция менее 1% не достигается нужный эффект, при содержании углекислого кальция.более 3% дальнейшего улучшения свойств карбюризатора не наблюдается. При содержании углекислого бария менее 6% не достигается желаемый эффект, при содержании углекислого бария более 10% увеличивается токсичность карбюризатора без дальнейшего улучшения технологических свойств.

Гипофосфит кальция служр т источником фосфора в карбюризаторе. Фосфор восстанавливается, древесным углем из гипофосфита кальция до элементарного, прнчем в момент выделения находится в наиболее активном атомарном виде. Фосфор диффундирует в поверхность жеребейки, где входит в состав эвтектик с железом, марганцем. Эвтектики фосфора легкогшав- .ки, жидкотекучи, обладают самофлюсующими свойствами и поэтому облегчают смачивание жидким чугуном поверхности жеребеек. При содержании гипофосфита кальция менее 8% желаемый эффект не достигается, при содержании гипофосЛита кальция более 12% ухудшается качество поверхности обработанной жеребейки.

Гашеная известь является источником водорода. Гашеная известь распадается при нагреве

-t- c г

Са(ОН),

СаО

+ .

Образующиеся пары вода реагируют с углеродом: о„

HjO + 1-2Н + СО.

Водород, вьщеляю1цийся в атомарной форме, реагирует с углеродом, при этом образуются углеводородные соединения, которые являются более эффективным звеном, передающим угле

5

0

5

0

5

0

5

0

5

род к обрабатываемой поверхности, чем окись углерода. Кроме того, водород вступает в реакгщю с фосфором и серой и также способствуют их переносу на обрабатываемую поверхность жеребейки. Образующаяся окись кальция препятствует спеканию карбюризатора. При содержании гашеной извести менее 12% ее влияние оказывается недостаточным, при содержании гашеной извести более 16% дальнейшего улучшения свойств карбюризатора не происходит.

Роданистый марганец служит дополнительным источником углерода, а также источником марганца, серы и азота в карбюризаторе.

При; распаде роданистого марганца выделяется марганец, проникаюш11Й в глубь обрабатываемой поверхности. Марганец, имея сродство к кислороду большее, чем железо, при запивке жеребейки жидким чугуном восстанавливает окислы железа, образуя легкоплавкие окислы марганца, всплывающие на поверхность чугуна; марганец снижает кипение металла за счет образования окиси углерода, так как вместо газообразной окиси углерода образуются при заливке окислы марганца, находяш;иеся в жидком состоянии.- Тем самым роданистый марганец способствует герметичности отливки вместе постановки жеребейки. Кроме того, марганец образует легкоплавкие.эвтектики с серой и фосфором, улучшая тем самым процесс смачивания поверхг ности жеребейки жидким чугуном. Роданистый марганец является также источником серы. Сера, насыщая поверхность обрабатываемой жеребейки, совместно с фосфором понижает температуру ее плавления, способствуя улучшению смачиваемости поверхности жеребейки жидким чугуном. Кроме того, роданистьй марганец служит источником азота, насыщающего поверхность жеребейки, что препятствует отбелу чугуна по линии спдавления его с жеребейкой, так как азот является аус- тенизатором. При содержании роданистого марганца менее 0,8% его влияние оказывается недостаточным, при содержании роданистого марганца более 2,4% дальнейшего улучшения свойств карбюриз атора не происходит.

S1

Изготовлены пять составов предлагаемого карбюризатора, а также состав, принятый за прототип, табл.1.

В карбюризаторе обрабатьгоались жеребейки из стали 3 при следующем режиме: время обработки 6ч; температура 950 С. Определялась глубина диффузионно-насыщенного слоя. Жеребейки, обработанные в карбюризаторе, использовались дпя литья чугунных ппастин толщиной 12 мм, дпя чего производилась заливка чугуном СЧ15, при 1 300°С,Заливалось по 20 жеребеек, обработанных каждым из составов карбюризатора. Отливки проверялись на герметичность керосиновой пробой, подсчитьшалось число течей по жеребейкам.

Результаты испытаний приведены в т абл.2.

Как видно из табл.2, предложенный состав карбюризатора оптимальных составов 2-4 имеет преимущества перед известным, принятым за прототип. При содержании компонентов в карбюризаторе больше или меньше оптиг

148256

мального состава свойства карбюризатора ухудшаются.

Формула изобретения

Состав карбюризатора для цементации, содержащий древесный уголь, углекислый барий, углекислый кальций, отлич ающийся тем, что, с целью повьшения насыщакнцей способности состава и улучшения сплавляе- мости обработанных в нем жеребеек с чугуном, он дополнительно содержит гипофосфит кальция, роданистый марганец, гашеную известь при следующем соотнощении- компонентов, мас.%:

Гипофосфит

0

5

кальция

Углекислый

кальций

Углекислый

барий

Роданистый

марганец

Гашеная

известь

Древесный

уголь

8-12

1-3

6-10 0,8-2,4

12-16 Остальное

Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности к составам для цементации в твердых карбюризаторах. Цель изобретения - повышение насыщающей способности карбюризатора и улучшение сплавляемости обработанных в нем жеребеек с чугуном. Состав содержит, мас.%: гипофосфит кальция 8-12

углекислый кальций 1-3

углекислый барий 6-10

роданистый марганец 0,8-2,4

гашеная известь 12-16

древесный уголь остальное. 2 табл.

Гипофосфит

кальция

Углекислый

кальций

Углекислый

барий

Роданистый

марганец

Гарленая

известь

Древесный

уголь

6 0,7

4

8 1 6

0,6 0,8 1012

Осталь-Осталь- Осталь- Ос- Осталь- Остальное ноеновталь- ное ное

ное

Т а б л и ц а 1

15148258

Таблица2

0,16 2 Налипание

карбюризатора на жеребейку

0,19 Нет Нет замечаний

0,22 Нет Нет замечаний

0,21 Нет Нет замечаний

0,17 4 Окомкование

карбюризатора

0,11 8 Спекание

карбюриза- тора и налипание на жеребейку