Состав для борирования стальных изделий Советский патент 1992 года по МПК C23C8/68 

Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к процессу термодиффузного борирования в обмазках и может быть использовано в разяич- ных отраслях промышленности, в частности на железнодорожном транспорте при упрочнении деталей локомотивов, узлы которых работают в сложных условиях повышенного абразивно-ударного износа.

В процессе борирования стальных изделий применяются обмазки, которые позволяют вести насыщение в печах е окислительной атмосферой без применения герметизирующих контейнеров.

Известна обмазка для поверхностного насыщения бором, содержащая карбид бора и натрий фтористый. Недостатками указанной обмазки являются нестабильность результатов борирования и повышенная хрупкость боридного слоя.

Наиболее близкой к изобретению является обмазка (прототип) для борирования

стальных изделий, содержащая карбид бора, фтористый натрий и абразивно-металлическую смесь.

Состав обмазки прототипа следующий. мас.%:

Карбид бора45-60

Фтористый натрий3-10

Абразивно-металлическая смесьОстальное Недостатком известной обмазки является хрупкость боридного слоя и, как следствие, сужение области применения покрытия, а также привариваемость смеси к насыщаемой поверхности.

Цель изобретения состоит в повышении износостойкости изделий за счет формирования однофазного боридного слоя с пониженной хрупкостью, а также технологичности за счет устранения привариваемости обмазки.

Поставленная цель достигается тем. что обмазка для борирования стальных изделий, содержащая карбид бора, фтористый

со

с

01 00 00

4

натрий и абразивно-металлическую смесь, дополнительно содержит порошок наплавочный ПГ-С27, при следующем соотношении компонентов, мас.%;

Карбид бора48-54

Фтористый натрий8-10

Порошок наплавочный ПГ-С2718-25 Абразивно-металлическая смесьОстальное Наличие в смеси карбида бора и фтористого натрия в указанных пропорциях позволяют получить стабильный процесс насыщения стальных изделий, не обеспечивая снижения хрупкости боридного слоя.

Уменьшение содержания карбида бора ниже 48% ведет к снижению насыщающей способности, а увеличение его содержания более 54% приводит к росту привариваемо- сти обмазки к изделию.

При введении в борирующий состав фтористого натрия менее 8% снижается скорость насыщения, более 10% -возрастает окисление технологической оснастки.

Входящий в состав наплавочный гранулированный порошок марки ПГ-С27 типа ПН-У40х28Н2С2ВМ состоит в основном из железа и содержит также. %: хром 25-28, марганец 0|8-1,5, кремний 1-2. никель 1,5- 2, молибден 0,08, вольфрам 0,2-0,4, углерод 3,3-4,5, что способствует образованию однофазного боридного слоя, имеющего меньшую хрупкость по сравнению с двухфазным, в результате чего повышается износостойкость в условиях абразивно-ударного износа, а также выступает в качестве противопригарной защиты, полностью устраняя приваривание обмазки к насыщаемой поверхности, улучшая тем самым технологичность процесса.

Снижение содержания порошка ПГ-С27 ниже 18% приводит к образованию двухфазных боридных слоев, увеличение выше 25% приводит к повышению привариваемое™. . Добавка в.состав абразивно-металлической смеси повышает стабилизацию процесса. Согласно данным химического анализа абразивно-металлическая смесь (отходы шлифовально-заточного производства) содержит 30-40% окислов железа и других металлов, 50-70% абразивных частиц и 8-12% углерода. В процессе насыщения окислы железа взаимодействуют с выделяющимся фтористым бором и образуют бориды железа, которые играют в обмазке роль каркасного материала, не позволяя ей растекаться по обрабатываемой поверхности.

Для экспериментальной проверки данного состава были приготовлены 5 смесей (см. табл. 1).

В качестве связующего применили воду. Смеси получали простым смешиванием компонентов до образования пастообразной смеси-массы, которую слоем толщиной 4-5

мм наносили на обрабатываемую поверхность образцов из стали марки Ст. 3. Образцы сушили при 120°С в течении 40 мин, а затем выдерживали в электропечи с окислительной атмосферой 2,5 часа при 940° С с охлаждени0 ем с печью до 800°С, далее - на воздухе.

Способ осуществляют следующим образом.

Из листовой стали марки Ст. 3 толщиной 7-10 мм вырезали накладки буксовые и рам5 ные электровоза В Л 8. Рабочие плоскости деталей подвергли борированию при 930- 950°С в течение 2,5 ч без последующей термической обработки. Накладки после осмотра и проверки были установлены на

0 электровоз, находящийся на текущем ремонте.

Эксплуатационные испытания на опытном электровозе показали, что при пробеге 65000 км суммарный зазор между двумя

5 трущимися накладками, установленными на рамы и буксы, увеличился на 0,2 мм, т. е. каждая деталь имела износ/равный 0,1 мм, а детали, обработанные известным составом и установленные на том же локомотиве.

0 имели износ 0,25 мм.

Результаты исследований образцов и стальных изделий, подвергнутых борированию, представлены в табл. 2.

Из приведенных данных следует, что

5 предлагаемый состав устраняет приварива- емость смеси к насыщаемой поверхности и боридный слой обладает в 1,6-1,8 раз меньшей хрупкостью.

Применение предлагаемого состава по0 зволяет в 2,5 раза повысить износостойкость буксовых и рамных накладок электровоза серии ВЛ8, установленных в буксовом узле, конструктивно не защищенном от попадания песка, пыли и работающе5 го в условиях трения с ударными нагрузками.

Использование изобретения позволяет повысить качество насыщаемой поверхности за счет получения однофазного бориро0 ванного слоя, улучшает свойства боридного покрытия за счет уменьшения хрупкости слоя и расширяет возможность применения борирования изделий в промышленности и на железнодорожном транспорте за счет

5 улучшения технологии.

Формула изобретени я Состав для борирования стальных изделий, содержащий карбид бора, фтористый натрий и абразивно-металлическую смесь, отличающийся тем, что, с целью

повышения износостойкости изделий за счет формирования однофазного боридного слоя с пониженной хрупкостью и технологичности за счет устранения привариваемо- сти обмазки, состав дополнительно содержит порошок наплавочный ПГ-С27 при следующем содержании компонентов, мас.%:

Карбид бора Фтористый натрий Порошок наплавоч ПГ-С27

Абразивно-металлическая смесь

Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к процессу термодиффузионного борирования в обмазках, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности на железнодорожном транспорте при упрочнении деталей локомотивов, узлы которых работают в сложных условиях повышенного абразивно-ударного износа. Цель - повышение износостойкости за счет формирования однофазного боридного слоя с пониженной хрупкостью и технологичности за счет устранения привариваемости обмазки. Состав содержит 48-54 мас.% карбида бора, 8-10 мас.% фтористого натрия, 18-25 мас.% наплавочного порошка марки ПГ-С27 и остальное - абразивно-металлическую смесь. Износостойкость повышается в 2,5 раза и устраняется привариваемость обмазки к поверхности деталей. 2 табл.

Таблица 1

Таблица 2