Состав для хромосилицирования стальных изделий Советский патент 1990 года по МПК C23C12/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к комплексным процессам диффузионного насыщения в порошках, и может быть использовано в химической и металлургической промыш-- ленности для повышения коррозионной стойкости стальных изделий, изготавливаемых преимущественно из углеродистых сталей. ,

Состав для хромосилицирования стальных изделий, изготавливаемых преимущественно из углеродистых сталей, содержит хром, кремний, галогенид аммония, окись алюминия и гидрид каль-. ция при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром

Кремний

Гидрид кальция

Галогенид аммония

Окись алюминия

В качестве галогенида аммония могут быть введены хлорид, фторид, бромид или иодид аммония, имеющие следующее функциональное назначение.

Хром (ТУ Й-5-7б-7б) электролитический рафинированный (перед введени55-60

3-5

5-7

1-2 Остальное

СП СП KJ

со

Ј

- 5

м в шихту измельченный в шаровой ельнице в порошок) является поставиком активных атомов хрома, взаимоействующих с углеродом основы с обазованием коррозионно-стойких карби ов хрома.

Кремний кристаллический (ТУ 2169 -69) способствует повышению коррозионной стойкости в сильноокислительных ... средах за счет образования устойчивых пассивирующих пленок, состоящих в основном из Si02.

Галогениды аммония NH4Cl (ТУ3773 -72), NH4F (ТУ4518-75), NH4 (ТУ3764- {5 -75) являются активаторами процесса.

Окись алюминия (ТУ8136-85) инертный наполнитель.

Введением гидрида кальция (ТУ14-1- 1737-76) в состав смеси практически подавляется образование на поверхности обрабатываемых углеродистых сталей карбонитридов хрома типа Cr(NC), ухудшающих коррозионную стойкость. Согласно результатам рентгеновского 25 фазового анализа, проведенного на установке ДРОН-3 (Си Коб-излучение, никелевый фильтр), количество карбонитридов хрома на поверхности углеродистой стали 45 уменьшается при этом с 100 до ЈМО%, а основной фазой внешней зоны диффузионного слоя становится более коррозионно-стойкий карбид хрома типа Сг С6.

При температуре 600°С гидрид кальция разлагается на кальций и водо- 5 род. При температуре химико-термической обработки кальций, по-видимому, взаимодействует с азотом активатора с образованием тугоплавкого соединения Ca3N2 и таким образом препятст- 40 вует диффузии азота в сталь. Помимо взаимодействия с азотом активатора, кальций может частично окисляться кислородом воздуха, находящимся в контейнере, с образованием тугоплавкой 45 окиси кальция, а также с окисью алюминия и кремнием. В результате в состав вводится некоторое избыточное количество гидрида кальция по сравнению с тем, которое требуется для связыва- 50 ния им азота активатора.

В табл. 1 представлены результаты экспериментальной проверки 18 составов. Для хромосилицирования было составлено 7, из которых № 4-7, 1, 16, 55 18 показали оптимальные результаты. Все компоненты смеси (в том числе хром электролитический) использовали

30

5

...

{5

25

404550

55

30

в виде порошков. Смесь засыпали в контейнер из нержавеющей стали, куда одновременно загружали образцы из углеродистой стали 45. Контейнер с плавким затвором загружали в камерную печь, нагретую до 1100вС, выдерживали при этой температуре 5 ч, после чего охлаждали с печью 300°С, а затем на воздухе. Испытания хромосилици- рованных образцов на коррозионную стойкость проводили в растворах 98%- ной серной кислоты при 90°С, в 27%-ной азотной кислоте при 4о°С в течение 48 ч (табл.2) и в растворе 65%-ной азотной кислоты при 400Со Скорость коррозии определяли по потерям массы образцов.

В табл. 1 приведены данные о скорости коррозии (К) хромосилицирован- ной углеродистой стали 45 после испытаний в течение 72 ч в 65%-ной HNOj при 40°С.

Из табл. 1 видно, что хромосилици- рование углеродистой стали 45 в предлагаемом составе (по сравнению с прототипом) повышает ее коррозионную стойкость в растворе 65%-ной азотной кислоты в 5 раз. При содержании хрома и кремния в насыщающей смеси ниже нижнего предела коррозионная стойкость снижается, а при содержании этих элементов в смеси выше верхнего предела происходит спекание смеси (№ 11, 12). В случае содержания гидрида кальция в насыщающей смеси ниже нижнего предела (if 3) или при содержании хлорида аммония в смеси выше верхнего предела (№ 8) количество гидрида кальция оказывается недостаточным для связывания им азота .активатора При содержании гидрида кальция в смеси выше верхнего предела {№ 9) коррозионная стойкость снижается, а при концентрации хлорида аммония в смеси ниже нижнего предела уменьшается насыщающая способность смеси.

Как видно из табл.2, хромосилициро- вание углеродистой стали 45 в предлагаемом составе по сравнению с известным приводит к повышению коррозионной стойкости стальных изделий в 98%-ной серной кислоте в 12,5 раз, а в 27%-ной азотной кислоте - в 355 раза.

Таким образом, коррозионная стойкость стальных изделий после хромосилицирования в предлагаемом составе повышается в 98%-ной серной кислоте в 12,5 раз, а в растворах 27 б5%-ной

азотной кислоты - в 3, раз, что позволит увеличить срок службы изделий в высокоагрессивных средах.

Формула изобретения

Состав для хромосилицирования стальных изделий, изготавливаемых преимущественно из углеродистых сталей, содержащий хром, кремний, гало- генид аммония и окись алюминия, о т

личающийся тем, что с целью повышения коррозионной стойкости, он дополнительно содержит гидрид кальция при следующем соотношении компонентов, масД:

Хром55-60

Кремний3 5

Гидрид кальция5 7

Галогенид аммония 1-2

Окись алюминияОстальное

Таблица

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к комплексным процессам диффузионного насыщения в порошках, и может быть использовано в химической и металлургической промышленности для повышения коррозионной стойкости стальных изделий, изготавливаемых преимущественно из углеродистых сталей. Цель - повышение коррозионной стойкости стальных изделий. Состав для хромосилицирования стальных изделий содержит 55-60 мас.% хрома, 3-5 мас.% кремния, 5-7 мас.% гидрида кальция, 1-2 мас.% галогенида аммония и остальное окись алюминия. В качестве галогенида аммония взяты хлорид или бромид, или фторид, или иодид аммония. Введение гидрида кальция в состав для хромосилицирования практически предотвращает образование на поверхности обрабатываемых углеродистых сталей карбонитридов хрома типа CR₂ (NC), ухудшающих коррозионную стойкость. Использование данного состава позволяет повысить коррозионную стойкость стальных изделий хромосилицированных углеродистых сталей в растворах 98%-ной серной кислоты в 12,5 раза, а в растворах 27-65%-ной азотной кислоты в @ 3,5-5 раз по сравнению с насыщением в известном составе соответственно увеличить срок службы изделий в высокоагрессивных средах. 2 табл.

№ смеси

Состав насыщающей смеси, мас,%

Состав насыщающей смеси,

К, г/мг- ч

Скорость коррозии, г/м-ч