Порошкообразный состав для борирования стальных изделий Советский патент 1992 года по МПК C23C8/70 

Поставленная цель достигается тем, что порошкообразный состав для борирования стальных изделий, содержащий карбид бора, фтористый натрий, железную окалину и графит, дополнительно содержит доломит при .следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбид бора45-65

Фтористый натрий4-7

Железная окалина20-25

Графит4-8

Доломит , ,7-15

За счет введения в порошкообразный состав доломита повышается насыщающая способность и кратность использования смеси.

В процессе нагрева смеси (начиная с температуры 300° С) происходит окисление бора кислородом воздуха что приводит к образованию окисла- ВаОз. Чем выше степень окисления бора, тем в большей степени снижается насыщающая активность смеси.

Доломит-это природный минерал, содержащий в своём составе МдСОз и СаСОз в соотношении (%) 30:70.

При нагреве насыщающей смеси, содержащей доломит, происходит диссоциация этого компонента в две стадии. На первой стадии наблюдается диссоциация МдСОз на МдО и СОа. Причем начало диссоциации Мд СОз идет при 510°С, а интенсивный распад приходится на интервал 590-600° С. Заканчивается диссоциация МдСОз при 800° С.

На второй стадии идет диссоциация СаСОз на СаО и СОа. Начало распада наблюдается при 724° С, а активная диссоциация происходит при 900° С.

Наличие в порошкообразном составе такого Компонента позволяет уже при температуре смеси 510° С предохранить ее окисление и тем самым сохранить насыщающую способность состава на протяжении более длительного срока эксплуатации. Кроме того, за счет образования газовой фазы (двуокиси углерода) при распаде доломита интенсифицируется доставка бора к насыщаемой поверхности стальных изделий.,

Таким образом, введенный в предложенный состав доломит уменьшает окисление смеси итем.самым длительное время сохраняет ее насыщающую способность, а также интенсифицирует процесс насыщения поверхности. Образование окислов МдО и СаО обеспечивает высокую технологичность заявляемого состава ввиду предохранения смеси от спекания и исключения налипания ее на поверхность борируемых изделий;

При упрочнении стали 20 а смеси, содержащей доломит, твердость поверхности составила 1625-1981 НУо.з, в то время, как после борирования в смеси известного состава она находилась в пределах 1572-1611 НУо.з. Наличие пор в упрочненном слое во всех случаях не выявлено. Получение более высокой твердости повышает соответственно и износостойкость поверхности стальных

0 изделий.

При содержании доломита в смеси в количестве менее 7% снижается ее Насыщающая способность за счет преждевременного окисления и низкой активности.

5 газообразной фазы по борированию стальной т1оверхности.

Введение доломита в количестве более 15%, как показали испытания смеси, также, привело к уменьшению глубины борирован0 ногослоя.

Приме р. Проводят подготовку смеси путем смешивания порошкообразных ком- прнентов: карбид бора, фтористый натрий железная окалина (отходы кузнечно-терми5 ческого производства), графита и доломита; Диффузионное насыщение образцов 40x40x10 мм из стали 20 (химсостав, мас.%; углерод 0,19; кремний 0,31; Марганец 0,27; сера 0,019, фосфор 0,016) ведут в герметичном контейнере в подготовительных составах смеси. Продолжительность однократного насыщения 8 ч. Нагрев до 700, 800. 850, проводят в термической ; печи с электрическим обогревом. После насыщения контейнер извлекают из печи, охлаждают до комнатной температуры, извлекают образцы и исследуют. Для изучения стойкости смеси новую партию образцов укладывают в контейнер, повторно

0 засыпают смесью и проводят насыщение. О потере насыщающей способности смесисудят по отсутствию упрочненного слоя на исследуемых образцах,

8 табл. 1 и 2 представлены результаты

5 исследований по влиянию температуры 60рирования на глубину упрочненного слоя и изменение глубины упрочненного слоя в зависимости от кратности использования сме; си предложенного и известного состайЬв/f

0 Содержание компонентов исследуемых составов следующее, мас.%: .. . ;.

Известный Предлоь.

состав женный состав

5 Карбид бора5050

Фтористый натрий6 б

Железная окалина32.22

Грв(фит 57

Карбонат кальция7, Доломит -i5 В сравнении с известным предложенный состав позволяет увеличить скорость насыщения поверхности стальных изделий при всех исследуемых TeMnepafypax насыщения 700 - 940° С..Причем с увеличением температуры борирования разница в глубине упрочненного слоя на образцах увеличивается с 0,02 мм при 700° С до 0.05 мм при 940° С (табл. 1). Увеличение срока эксплуатации смеси заявляемого состава, выраженное в получе НИИ упрочненного слоя на стальных образцах на протяжении 9-кратного её использования подтверждает сохранение ее насыщающей способности в большей степени, нежели смеси известного состава (табл. 2). В табл. 3 изложены результаты исследований глубины упрочненного слоя и техноВлияние температуры борирования на глубину упрочненного слоя.на стали 20 (время борирЬбания 8 ч) логичности смеси в зависимости от содержания компонентов (температура борирования образцов из стали 20 во всех исследуемых составах соответствовала 940°С, время 8ч) Ф о р м у л а и 3 О б р е т е н и я Порощкообразный состав для борирования стальных изделий, содержащий карбид бора, фтористый натрий, железную окалину И графит, о т ли ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения насыщающей способности и кратности его использования, он дополнительно содержит доломит при следующем соотношении компонентов, Mac.fjo: Карбид бора45-65 Фтористый натрий4-7 Железная окалина20-25 Графит4-8 Доломит7-15 Т а б л и ц а 1

Изобретение относится к металлургий^ в частности к химико-термической обработке металлов, и может быть использовано при упрочнении поверхностных слоев стальных из/^лий в машиностроении, станкостроении и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение насыщающей способности состава и кратности его использования. Порошкообразный состав для борирования стальных изделий содержит, следующие кр|!лпоненты. мае,%: карбид бора 45-65; фтористый натрий 4-7; железная Окалина 20-25; графит 4-8; доломит 7-15. Дополнительное введение в состав доломита Позволяет интенсифицировать процесс насыщения и повысить его насыщающую способность в процессе Зксплуатации. 3 табл. '(ЛсИзобретение относится к металлургии^, а именно к химико-Термической обработке* и может быть применено для повышения износострйкости поверхностных cnoejB сплава на основе железа в машиностроении, станкостроении, предприятиях строи-_ Т(вльной индустрии и других отраслях промышленности.Известен состав для бориров^амня стальных деталей, содержащий следуюфю компоненты, мае.%:Карбид бора75-90Фтористый натрий5-10Графит5 - t5Однако порошкообразная смесь укд- занного состава теряет свою насыщаюи^!^ способность вследствие быстрого окисления 8 процессе зксплуатации. Кроме тоге. смесь спекается в процессе упро«^нвнйя изделий, что затрудняет ее повторное использование.Наиболее близким к изобретению явля- •ется порошкообразный состав для борирования стальных изделий, включающий следующие компоненты, мас.%:Карбид бора40-^50Фтористый натрий ~ 3-7Железная окалина30 - 50Графит2-5Карбонат кальция5-10Однако для этого состава характерна недостаточная скорость насыщения поверхности бором, а также снижение насыщающей способности после 5-кратного использования .смеси.Цель изобретения - повышение насыщающей способности состава и кратности его использования.К)Ji^ о го

;; ;, Т а б л и ц а 2.

Изменение глубины бО| рованного слоя а зависимости от кратности использобайия смеси (температура бориррваиия 9 Q G etJeMH 8 ч, образцы сталь 20) .,...,,; Влияние состдва смеси на глубину :. -б Я и ц а 3, упрочненного слоя