Состав покрытия для защиты поверхностей стальных заготовок при термообработке Советский патент 1991 года по МПК C21D1/70 

Изобретение относится к защите металлов при высокотемпературных нагревах, в частности к составам покоытий, используемым для защиты изделий от окисления и обезуглероживания при нагреве и охлаждении.

Цель изобретения - повышение эффективности зпщиты от окисления, выгорания углерода и диффузии элементов покрытия.

Состав покрытия содержит окись алюминия, окись магния, пылевидные отходы шамотного производства, цемент и окись кальция при следуощем соотношении компонентов, мае %.

Пылевидные мх.оды шамотного производства28-38 Цемент 8,7-13,8 Окись алюминия 25,2-34,4 Окись магния 4,8-9,3 Окись каяьцич 14,8-21,8

В табл 1 даны составы, в табл. 2 и 3 - свойства этих составов.

Предлагаемый состав готовят следующим образом.

Сначала собирают вместе все компоненты состава. Потом их тщательно растирают и перемешивают до получения однородной массы. После этого добавляют воду и опять перемешивают. В работе используют состав с влажностью 30-35%. На поверхность дегалей состав наносят окунанием или кист ю. 11осле подсушки защитного состава в течение 0 5 ч детали помещают в печь для термической обработки.

Испытания прог одчт со стальными заготовками, имеющими размеры 0 20x40. Термообработка осуществляется в муфельной печи при 840 0 Д Г., Глубина обезугле- роживания слои определяется на микроскопе МИГ/1 S.M Удаление покрытий

со С

о -ч

О1

со (л ;со

после термической

Ослки производится

тремя легкими ударами деталью об демпфирующий материал

Пылевидные отходы шамотного производства и окись кальция обеспечивают необходимую плотность состава, предотвращают проникновение газов из внешней среды в металл защищаемых заготовок и выгорание углерода из них. При содержании в составе пылевидных отходов шамотного производства менее 28 мас.% и окиси кальция менее 14,8 мас.% защитное покрытие получается недостаточно плотным и вследствие этого недостаточно хорошо защищает металл заготовок от обезуглероживания. При использовании для защиты заготовок из стали состава, содержащего 23,4 мас.% пылевидных отходов шамотного производства глубина обезугле роженного слоя равна 0,1 мм, а при использовании состава, содержащего 12,25 мас,% окиси кальция, глубина обезуглероженного слоя составляет 0,12 мм.

При содержании пылевидных отходов шамотного производства более 38 мас.% и окиси кальция более 21,8 мас.% покрытие становится таким густым, .что затруднительно наносить его на детали. Состав, содержащий 40 мас.% пылевидных отходов шамотного производства, и состав, содержащий 23,8 мас.% окиси кальция, быстро загустевают и поэтому неудобны для использования.

Цемент обеспечивает смачиваемость компонентов состава и его адгезию с металлами. Кроме того, он предотвращает диффундирование алюминия и магния в основной металл заготовок. Содержание в составе менее 8.7 мас.% цемента приводит к созданию осадка окиси кальция и пылевидных отходов шамотного производства. что уменьшает защиту металлов от обезуглероживания, а также к возникновению диффузии алюминия и магния. При содержании в составе более 13,8 мас.% цемента защитное покрытие быстро схватывается и твердеет. Быстрая схватываемость состава, содержащего 15.4 мас.% цемента, делает его непригодным в эксплуатации.

Окись алюминия и окись магния введены в состав для отскакивания покрытия при охлаждении. Отскакивание происхо дит вследствие того, что коэффициенты линейного расширения обоих окислов значительно отличаются от коэффициентов линейного расширения остальных компонентов состава. При содержании в составе окиси алюминия менее 25,2 мас.% и окиси магния менее 4,8 мас.% защитное покрытие

хуже удаляется с поверхности детали после охлаждения Содержание в составе окиси алюминия более 34,4 мас.% и окиси магния более 9 3 мас.% приводит к ослаблению лащитного барьера, образуемого пылевидными отходами шамотного производства и окисью кальция, и большой глубине обезуглероживания защищаемого металла.

Для сравнения предлагаемого состава с

известным эксперименты проводят с образцами из стали марки 50 РА, размеры каждого из которых 25x18, при 840-920°С. Для испытания каждого состава используют три образца. Известные и предлагаемые образцы покрываются окунанием.

Таким образом, на основании опытных данных можно сделать вывод, что при использовании известного состава после термообработки на образцах, покрытых этим

составом, образуются окалина и обезугле- роженный слой, значительно снижающие качество деталей. Окалина, образующая на поверхности, требует последующей механической обработки. В известном составе хлориды металлов являются связкой, которая затекает в щели, каналы и защищает поверхность от окисления, однако полную защиту or окисления и обезуглероживания не обес печивает.

В предлагаемом составе цемент совместно с шамотом и другими компонентами образует огнеупорную оболочку наподобие бетона, которая защищает наружную поверхность деталей от окисления и выгорания

углерода в процессе термообработки, а также диффузии компонентов состава в обрабатываемый металл.

40

Формула изобретения

1 Состав покрытия для защиты поверхностей стальных заготовок при гермообра- ботке содержащий окислы алюминия, магния и кальция шамот и связующее, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты от окисления, выгорания углерода и диффузии элементов покрытия, он в качестве связующего содержит цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шамот28-38

Цемент8.7-13,8

Окись алюминия25,2-34,4

Окись магния4,8-9.3

Окись кальция14,8-21.8

2. Состав по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что шамот используют в виде пылевидных- отходов.

1 я б л и ц л 1

Изобретение относится к защите металлов при высокотемпературных нагревах, в частности к составам покрытий, используемым для защиты изделий от окисления и обезуглероживания при нагреве и охлаждении. Цель изобретения - повышение эффективности защиты от окисления, выгорания углерода и диффузии элементов покрытия, В состав покрытия входят 28-38 мас.% пылевидных отходов шамотного производства: 8.7-13,8 мас.% цемента: 25,2-34,4 мас.% окиси алюминия; 4.8-9,3 мае % окиси магния; 14,8-21,8 мас.% окиси кальция, Использование данного состава обеспечивает хорошую защиту деталей от обезуглероживания и легкое удаление по рытия после термообработки 3 табл., 1 з.п.Ф-лы.

Состав

Известный

Предлагаемый

,

Содержание мае %

CHrcb к. ть

20,

18,5

172

194

18,3

20,2

17,7

19,4

18 5

148

218

аблица 2

Таблица 3