Способ диффузионного хромирования в вакууме стальных изделий Советский патент 1992 года по МПК C23C10/10 C23C10/32 

s

Ё

Использование: в металлургической и машиностроительной промышленности для поверхностного упрочнения технологической оснастки, инструментов и деталей машин. Сущность изобретения: стальные изделия подвергают вакуумному хромированию при давлении менее 1,33 Па и температуре 1100 - в течение 4,5 ч. В качестве насыщающей среды используют мелкодисперсный порошок хрома, полученный методом восстановления гидридом кальция. Применение способа обеспечивает равномерность процесса насыщения и предотвращает приваривание частиц хрома к поверхности изделий. Кроме того, способ прост в реализации по сравнению с известным. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов, в частности к диффузионному хромированию в глубоком вакууме с применением металлического хрома, и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности для поверхностного упрочнения технологической оснастки, инструментов и деталей машин.

Известны способы диффузионного хромирования с применением металлического хрома, находящегося в контакте с насыщаемыми изделиями-деталями.

Наиболее широко используется в промышленности диффузионное хромирование в порошковых смесях.

Одним из основных недостатков способа является образование технологических отходов ввиду невозможности регенерации порошковой смеси.

Известен способ диффузионного хромирования в вакууме, включающий использование гранулированного металлического хрома, с которым в герметичном контейнере находятся обрабатываемые изделия, а также в отдельном отсеке геттер (титановый порошок).

Способ предполагает отключение вакуумной системы от реакционного пространства после прогрева и вакуумирования последнего и введение геттера, который, интенсифицирует процесс и позволяет вести процесс при относительно низких температурах,

К недостаткам данного способа относятся громоздкость и большая трудоемкость подготовительно-вспомагательных работ из-за необходимости применения герметичных контейнеров с плавким затвором; применение дополнительного материала-геттера; невозможность выполнения резкого охлаждения-закалки изделия непосредственно в вакууме ввиду большой массы загруженного контейнера.

VI

со

00

VI

Кроме того, этот способ не может во всех случаях гарантировать отсутствие приваривания частиц хрома к изделию при 1100°С интенсифицировать процесс диффузии хрома, так как давление паров хрома зависит от степени вакуума, и для процесса вакуумного хромирования достаточно разрежения 1x10 - мм рт.ст.

Целью изобретения является обеспечение хромирования стальных изделий с лю- бой формой сложности, уменьшение трудоемкости работ, применяемых материалов и оснастки, а также резкого охлаждения-закалки обрабатываемых изделий непосредственно с температуры нагрева при хромировании в вакуумной печи.

Указанная цель достигается тем, что хромирование изделий любой формы осуществляется в вакууме не хуже 1,33 Па, путем нанесения перед загрузкой в вакуумную печь на поверхность детали специального микропорошка хрома, при температуре процесса до 1100 - 1120°С.

В данном случае вместо гранулированного хрома используют микропорошок хрома, восстановленного гидридно-каль- циевым методом.

Перед загрузкой в вакуумную печь поверхность изделия засыпается микропорошком хрома с заполнением имеющихся углублений. Порошок удерживают на повер- хности благодаря самой форме насыщаемой поверхности, если она замкнута, либо прижатием стальными пластинами и заглушками. Далее изделие помещают в печь, создают вакуум не хуже 1,33 Па и темпера- туру 1100 - 1120°С в течение 4,5 ч и более в зависимости от требуемой толщины покрытия.

Применение такого порошка исключает приваривание его частиц к поверхности на- сыщаемого изделия при нагреве до 1180°С благодаря его гранулометрическому составу и химической чистоте. При этом одновременно обеспечивается плотное прилегание порошка хрома к поверхности изделия.

Указанный способ используют для хромирования формообразующих частей пресс- форм-гравюр из стали типа 4Х4ВМФС при 1100 - 1120°С и вакууме 0,133 Па в течение 4,5чвэл.печитипаСЭВ-3,3/11,5.

Процесс обеспечивает получение диффузионного карбидного слоя толщиной 0,020 мм с микротвердостью на поверхности 20000 МПа.

Состав карбидов- (Cr, Fe) 2зСб и (Сг,

Ре)тСз.

Поверхность изделия после хромирования, не ухудшаясь в сравнении с исходной,

приобретает белый цвет с слегка матовым оттенком.

Сравнительные данные для обоих способов хромирования приведены в таблице. Как следует из таблицы при длительности процесса 6 ч и температуре 1100 - 1120°С толщина диффузионного слоя для обоих способов практически одинакова.

На чертеже показана подготовленная к загрузке в вакуумную печь часть пресс-формы вставка для литья корпуса регулирующего клапана.

Во вставке 1 подлежит хромированию только гравюра, заполняемая порошком хрома 2, который удерживается стальной пластиной 3 и заглушкой-пробкой 4.

Пластина 3 прижимается к вставке штифтами с клиновыми зажимами 5 зажим может быть заменен винтом с гайкой. При достаточной жесткости вставки, исключающей деформации при закалке, допускается вставку загружать в печь в горизонтальном положении и тогда для удержания порошка на гравюре пластика 3 и прижимы 5 не нужны, а можно ограничиться только заглушками. Последние выполняются либо из стали, либо из асбеста.

Приведенный способ позволяет упростить процесс, избежать применения герме- тичных контейнеров, геттера и других вспомогательных материалов; уменьшить трудоемкость процесса; производить хромирование изделий с поверхностью любых форм и конфигураций, имеющих углубления, отверстия и пр.; производить хромирование изделий при необходимости и возможности при повышенной температуре до 1150 - 1180°С, сократив длительность процесса; совместить процесс хромирования с закалкой для сталей, имеющих высокую температуру аустенизации.

Формула изобретения Способ диффузионного хромирования в вакууме стальных изделий преимущественно с поверхностью любой сложности, вклю- чающий покрытие изделия порошком хрома, вакуумирование реакционного объема до получения давления менее 1,33 Па, нагрев до температуры хромирования и выдержку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества насыщаемой поверхности за счет равномерности хромирования и предотвращения приваривания порошка хрома к изделию и снижения трудоемкости способа, нагрев проводят до 1100 - 1120°С, а в качестве порошка хрома используют дисперсный порошок хрома, полученный методом восстановления гидридом кальция.