Способ сульфидирования стальных деталей Советский патент 1979 года по МПК C23C9/00 

(54) СПОСОБ СУЛЬФИДИ.РОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

1 . ; . .. ; Изобретение относится к области -технологии машиностроения, а именно к химико-термической обработке (КТО)-деталей трения из железных или никелевых сплавов, предназначен ных для эксплуатации в условиях тяжелых нагрузок. Для повышения несуш,ей способности и износостойкости деталей трения в машиностроении широко примен яется сульфидирование в твердых порйакооб разных средах на основе серы йЛи сульфида железа 1. . 40%S + 59% + 1% NH4.ce. 75%FeS -f 20%ABj,O + 5%NH4Ce,которое проводят при температурах 560-1000С в течение 2-8 ч. Недостатком этих способов являет ся сравнительно высокая температура процесса, что не дает возможности их использования для КТО упрочненных сталей температурой отпуска. Известен также способ химикотермической обработки путем нагрева детали в поретикообраном сульфиде свинца при температуре 500-800 с и выдержке от 1 до 25 ч с предварительным удалением воздуха, который, примен{пот при сульфидировании деталей из молибдена 2 . При химико-термической обработке этим способом деталей, изготовлен ных из железных или никелевых сплавов, диффузионные слои имеют недостаточно высокую прочность сцепления с подложкой и несущую способность.. Кроме этого, используемый при реализации способа - прототипа химически чистый сульфид свинца дорог, что не дает возможности широкого исполь- зования в народном хозяйстве. Целью .изобретения является упрощение и удешевление процесса, а также повышение несущей способности покрытия, образованного на деталях из железных сплавов. Указанная цель достигается тем, что химико-термическая обработка деталей, изготовленных из железных или никелевых сплавов, проводится на , воздухе в среде сульфидного свинцового концентрата. Для конструкционных и инструментальных сталей и пористого железа температура процесса составляет 180-450°С в зависимосги от требуемой толщины слоя, для

нержавеющих сталей и никелевых спла ВОВ она несколько выше - 500-700°С.

Порядок проведения процесса следующий. Деталь с предварительно подготовленной известным способом рабочей поверхностью помещают в тигель или лодочку из . или нержавеющей стаили, йа дно которых насьтан слой предварительно просушенного сульфидного свинцового концентрата (например, марок КС) толщиной 5-10 vMf и з.асыпают ее целиком таким же порошком на 10-20 мм вьюде верхнего уровня детали. Затем тигельили лодочку помещают в печь сопротивлений, нагр.евают до требуемой температуры на воздухе .и выдерживают при Этой температуре заданное время. Например, выдержку деталей из конст рукционных и инструментальных сталей и пористого железа проводят при температуре 180-450 с.в. течение 5 ч а деталей из нержавеющих сталей и никелевых сплавов - при 500-70р С также в течение 1-5 ч. Проведение ХТб притё)й)ггёратурах, ниже указанных., не обеспечивает получение диффузионных слоев необходимой (5-50 мкм) толщины, а при более высоких температурах образуются покрытия, плохо сцепленные с подложкой.

После охлаждения д1ета;ль легко освобождается от засыпки, которую чаще всего можно использовать многократно,

На пс)верхности стальных или никелевых деталей в результате химикотермической обработки образуется прочно сцепленный с основой диффузи45

75% FeS 20% AejjO, 5%

600

PbS, 10 600

тор

PtjS, воз600дух

Свинцовый концентрат (КС-2), воздух 550

350

То же

|

600

онный слой черного или темно-серого цвета. Содтав его сложен и определяется составом подложки и режимом ХТО, Его можно характеризовать следующим образом: гетерогенная смесь окислов и сульфидов основных компонентов основы, сульфида свинца и небольших количеств чистого свинца.

Более высокая несущая способность покрытия на деталях из стали и никелевых сплавов определяется высокой прочностью сцепления слоя с подложкой и указанной выше гетерогенностью его структуры, каждая из структурных составляющих которой обладает хорошими противозадирными свойствами.

Несущую способность диффузионного покрытия 6цё1нивали по нагрузке задира при постепенном увеличении давления ,в паре трения: вращающийся диск Из стали или никелевого сплава с антифрикционным покрытием - н.е подвижный полусферический ползун 51. 5,0 мм из стгши ШХ-15. Условия испытаний были следующие: окружающая среда комнатная, скорость скольжения 0,7 м/с (830 об/м), нагрузку повышали с 1 кЛ по 1,0 к ГС через каждую мнуту до 50 кгс или до задира,смазка, которую наносили на поверхность вращющегося образца,-вниинп-260.Конкретные примеры хймико-термичесйой обработки и результаты испытаний в зависимости от технологических параметров и условий проведения процесса представлены в таблице и свидетельствуют о более высокой несущей способности покрытия, полученного по предлагаемому способу в,3-5 раз.

12-14 8-11

25-27

32-36 50

50

Упрощение процесса хто по предлагаемому спбсобу определяется отсутствием предварительной вакуумной откачки, а удешевление - использованием в качестве насыщающего продукта обогащенной руды: сульфидного свинцового концентрата, вместо химичес ки чистого сульфида свинца, цены которых, по данным на 1978т, соответственно 0,5 и 19 руб. за 1 кг.

Формула изобретения

1, Способ сульфидирования стальных дет€1лей, включающий нагрев до температуры насыщения и выдержку в насыщающей среде- при этой температуре, отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности получаемых диффузионных покрытий, упрощения и удешевления

процесса, нагрев до температуры насыщения и выдержку осуществляют в среде сульфидного свинцового концентрата.

2« Способ по п. 1, отлича ю5 щи и с я тем, что, нагрев и выдержку деталей из конструкционных и инструментальных сталей проводят при 180-450°С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

с. 259-264.

2.Авторское свидетельство СССР 572532, кл. С 23 С 11/08, 1976,