Способ химико-термической обработки железоуглеродистых сплавов Советский патент 1993 года по МПК C23C8/18 

Изобретение относится к металловедению, в частности к химико-термической об- р, )ботке металлов и сплавов.

Известны способы химико-термической работки железоуглеродистых сплавов с мощью фосфоросодержащего раствора основе нитрата и монофосфата цинка, фосфорной кислоты, нитрита и нитрата на- ия и ряда других химических единений, стоящие в нанесении на поверхность изА

лий оксидных слоев, повышающих некорые эксплуатационные свойства деталей. Основным недостатком указанных способов является невозможность получения с их помощью комплекса высоких служебных характеристик, в частности значительного говышения износостойкости и коррозион- t ой стойкости, а также экологическая небе- з опасность.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является фос- атирование изделий в растворе на основе препарата мажеф, в состав которого входят соли Fe(H2P04 z. Мп(Н2РОф Н20. МпНР04.

Способ эффективен, позволяет получить твердый оксидный поверхностный слой в процессе обработки деталей в специальной ванне, заполненной подогретым до 90-100°С фосфоросодержащим раствором.

Наряду с этим способ имеет ряд недостатков. Важнейшим из них является следующий: способ не обеспечивает существенного повышения износостойкости и коррозионной стойкости поверхностного оксидного слоя.

Целью изобретения является повышение износостойкости и коррозионной стойкости оксидного слоя железоуглеродистых сплавов.

Это достигается тем, что насыщение поверхности сплавов осуществляется в атмосфере перегретого пара 3-7%-го водного раствора натрия фосфорнокислого (NaH2P04) при 580-620°С.

Заявляемое количество ингредиентов, содержащихся в насыщающей атмосфере, является оптимальным с точки зрения получения качества покрытия, а именно высо

VI О

ю

4

ел

со

ких значений износостойкости и коррозионной стойкости (табл,1), так как увеличение содержания натрия фосфорнокислого в насыщающей среде свыше 7% приводит к снижению качества поверхностного слоя (в частности, ухудшается укрывистость) за счет повышения концентрации соединений фосфора, что снижает также прочность защитного покрытия. Количество натрия фосфорнокислого в растворе до 3% не дает ощутимого эффекта повышения износостойкости и коррозионной стойкости, так как в этом случае велико содержание на поверхности окислов железа и мало - соединений фосфора.

Температура химико-термической обработки также играет важную роль в получении высоких эксплуатационных свойств железоуглеродистых спларов (табл. 2). Оптимальной является температура 580- 620°С, понижение или повышение температуры не обеспечивает получения на поверхности металла плотнбго слоя окислов с высокими износостойкостью и коррозионной стойкостью. При температурах до 580°С происходит образование преимущественно окислов железа и в меньшей степени - соединений фосфора. Повышение температуры свыше 620°С приводит к формированию поверхностного слоя, содержащего, в основном, соединения фосфора.

Предлагаемый способ химико-термической обработки железоуглеродистых сплавов реализовали следующим образом.

Нагрев цилиндрических заготовок диаметром 40-50 мм из стали 40Х осуществляли в шахтной печи типа СШП до 560°С; 580°С; 600°С; 620°С; 640°С. Обработку при указанных температурах осуществляли перегретым паром 2%-ого; 3%-ого; 4%-ого; 5%-ого; 6%-ого; 7%-ого; 8%-ого водного раствора натрия фосфорнокислого.

Раствор готовили следующим образом.

Расчетное количество соли растворяли в воде при 50°С. и после полного растворб- ния он поступал по трубе через пароперегреватель в печь. После осуществления химико-термической обработки подачу пара прекращали, образцы охлаждались в печи до 500-450°С и далее на воздухе до темпе- ратуры окружающей среды.

Использование предлагаемого способа химико-термической обработки железоуглеродистых сплавов обеспечивает по сравнению с прототипом следующие пре- имущества (табл. 3):

повышение износостойкости изделий в 1,4-1,7 раза;

повышение коррозионной стойкости изделий в 1,3-1,5 раза.

Формула изобретения Способ химико-термической обработки железоуглеродистых сплавов, включающий нагрев изделий, выдержку в фосфоросодер- жащей среде и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и коррозионной стойкости оксидного слоя, выдержку проводят при 580-620°С, а в качестве фосфоросодержа- щей среды используют перегретый пар 3- 7%-ного раствора фосфорнокислого натрия.

Способ химико-термической обработки железо-углеродистых сплавов. Сущность изобретения: железо-углеродистые сплавы нагревают до 580-620°С, выдерживают при этой температуре в атмосфере перегретого пара 3-7%-ного раствора фосфорнокислого натрия. 3 табл.

Таблица

Влияние содержания натрия фосфорнокислого на эксплуатационные свойства стали 40Х

Влияние температуры нанесения покрытия на эксплуатационные свойства стали 40Х

Таблица 3

(Л

Сравнительные результаты химико-термической обработки по . предлагаемому и известному способам

Таблица 2