Сплав для комплексного термодифузионного легирования поверхности стальных изделий Советский патент 1977 года по МПК C23C9/02 C22C35/00 

1

Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к сплавам на основе хрома и железа, используемым для упрочнения деталей машины.

Известен сплав, содержащий хром, крем ннй, углерод, медь и железо в следующем вес %:

соотношении.

4О-50 Хром 5-7 Кремний

3-5 Медь

До 0,9 Углерод

Остальное 1 Железо Однако указанный сплав при диффузионном насыщении стали не обеспечивает получения легированного слоя, способного сопротивляться диклическим нагрузкам при значительных удельных давлениях (более 5 СО кг/мм).

При циклических нагрузках со значитель ными удельными давлениями происходят локальные повышения температуры, вызывающие срыв когерентных связей, образующих сцепление карбидной зоны, содержащей железо, хром, углерод, и переходной зоны,

представляющей твердый раствор хрома, кремния, меди и углерода в железе.

В результате, в слое образуются микротрещины, а затем местное отслаивание и шелушение слоя.

Цель изобрения-создание сплава, обладающего повышенной износостойкостью легрованного слоя в условиях циклических нагрузок при значительных удельных давлениях свыше 500 кг/мм .

Это достигается тем, что в известный сплав для поверхностного легирования стали, в состав которого входят хром, кремний, медь, углерод, железо, дополнительно вводят ванадий при следующем соотно- компонентов, вес % :

Хром40-50

Кремний5-7

Медь3-5

Углерод4-5

Ванадий0,5-2

ЖелезоОстальное

Введение ванадия усиливает когерентную связь между зонами за счет растворения в карбидной и переходной зонах. Ванадий,

измельчая зерна структуры сопрягаемых зон, создает дополнительные плоскости когерентной связи и значительно повышает температуру возможного срыва когерентности. Увеличение когерентных связей повы шает износостойкость легированного слоя. Для изготовления предлагаемого сплава для поверхностного легирования берут компоненты, например, следующего состава,

вес, % :

Феррохром70

Ферросилиций6

Феррованадий3,5

Медь4

СтальОстальное

Составляют шихту, которую затем расплавляют в индукционной печи при 1350°С После этого расплав измельчают в гидро- измельчителе и получают сплав в порошке.

Поверхностное термодиффузионное упроч нение проводят для колец упорного шарикоподшипника из стали ШХ-15 в смеси, состоящей из 39% порошка шамота, 1% хлористого аммония и 60% порошка сплава. Процесс поверхностного диффузионного упрочнения проводят при 1000°С и выдержке 8 час.

После легирования кольца проходят термообработку.

Толшина упрочненного слоя составляет 22-24 мк. Упрочненный слой при металлографическом исследовании представляет собой светлую нетравяшуюся зону с микротвердостью 1600-1800 кг/мм .

Упрочненные кольца испытывают в паре с лапкой-грузом на Могинском заводе топливной аппаратуры на специальном стенде.

Результаты механических испытаний ле гированного слоя, полученного из предлагаемого и известного сплавов, приведены в таблице.

Марганец Сера Не более Фосфор Не Более Железо

Время появления микротрешин и начало шелушения легированного слоя на стали ШХ-15 после работы на стенде с цикличной нагрузкой при удельном давлении 800 кг/мм, час Как видно из таблицы, введение ванадия в сплав для поверхностного легирования стали повышает износостойкость легированного слоя на стальных изделиях в условиях цикличной нагрузки при удельном давлении 800 кг/мм .

Остальное

Остальное Остальное

6000

6800

64 ОО 56 60 Формула изобретения Сплав для комплексного термодиффузи- онного легирования поверхности стельных изделий, содержащий углерод, хром , крем НИИ, медь, и железо, отличающий5

с я тем, что, с цепью повышения износо-Медь 3-5

стойкости легированного слоя в условияхВаннадий 0,5-2

циклических нагрузок, он дополнительно со-Железо остальное,

держит ванадий при следующем соотношенииИсточники информации, принятые во вниингредиентов, вес %:5 мание при экспертизе:

Углерод 4 - 51. Авторское свидетельство СССР

Хром 40-50 fo 308085, М. Кл.С 22 С 35/00, 1970

Кремний 5-7(прототип).