Состав для комплексного диффузионного насыщения стальных деталей Советский патент 1980 года по МПК C23C9/02 

. Изобретение относится к составам для диффузионного насьпдения поверхностного слоя металлов и сплавов, а именно для комплексного насыщения поверхностного слоя стальных деталей и может применяться при проведении химико-термическойобработки деталей к поверхностному слою которых предъявляются повышенные требования по иэносостойкости, жаропрочности, коррозионной стойкости. Известны среды для диффузионного насыщения поверхностного слоя металлов и сплавов, содержащие насыщающий агент, активатор и инертный разбавитель. Насыщающий агент в этих средах сострит из борсодержащего соединения и легирующего элемента, а активатор представляет собой галогенсодержащее соединение 1. Известна также среда для диффузионного насыщения поверхностного слоя металлов и сплавов, содержащая насыщающий агент, активатор и инертный разбавитель, где в качестве насыщающего агента взято борсодержащее соединение с легирующим элементом, например диборид хрома, а в качестве активатора используется несколько галогенсодержащих соединений (NaF, NaC, CrFr), в одно из которых входит легирующий элемент, при следующем соотношении ингредиентов среды, вес.1: Диборид хрома 20-80 Активатор0,5-10 Инертный разбавитель Остальное 2J. Недостатксии известной среды является то, что концентрация легирующего элемента (Сг) в поверхностном слое покрытия незначительна и составляет 1-4% от весовой концентрации боридов, что в значительной степени сказывается на физико-механических свойствах поверхностного слоя покрытия. Цель изобретения - повышение жаростойкости покрытия путем повышения концентрации в поверхностном слое легирующего элемента, входящего в состав насыщающего агента, при одновременном насыщении другим легирующим элементом из состава активатора Для достижения указанной цели состав для диффузионного насыщения поверхностного слоя металлов и сплавов, состоящий из насыщающего агента, активатора и инертного разбавителя, в котором насыщающий агент состоит из борсодержащего соединения и легирую ш,егс эламекта, а в состав активатор входят несколько галогенсодержащих соединений, одно из которых содержи легирующий элемент, в качестве леги рующего элемента активатора содержи элемент с диффузионной активностью выше диффузионной активности легиру щего элемента насыщающего агента пр следующем соотношении ингредиентов, в ее.% : Насьпцающий агент 5-80 Галогенеодержащий активатор0,5-2 Галогенсодержащий активатор с легирующим элементом 0,5-8 Окись алюминия Остальное В качестве насыщающего агента со став содержит диборид хрома или диборир.титана, а в качестве легирующего элемента активатора - алюминий ИЛИ кремний. Введение в состав активатора гало генсодержащего соединения с легирую щим элементом, диффузионная актив- , ность которого выше диффузионной ак тивности легирующего элемента насыщающего агента, придает ему, кроме уже известных функций активатора, но вую функцию - дополнительное легирование поверхностного слоя обрабатыва мой поверхности другим легирующим элементом, входящим в состав активатора, при одновременном усилении основных функций активатора. Процесс, диффузионного насыщения поверхностного слоя металлов или сплавов проходит следующим образом. В результате нагрева при химикотермической обработке происходит раз ложение галогенсодержащего соединения активатора, содержащего легирующий элемент, с образованием активных атомов легирующего элемента и атомар ного галогена, который, обладая поаышенной активностью, увеличивает скорость транспортировки элементов насыщающего агента к обрабатываемой поверхности, тем самим увеличивая степень абсорбции и диффузию этих элементов в поверхностный слой. Активные атомы легирующего элемента активатора, обладая достаточной активностью, тоже абсорбируют и диффундируют в обрабатываемую поверхность, что ведет к дополнительног 1у легированию поверхностного слоя другим легирующим элементом. При этом они не препятствуют проникновению элементов насыщающего агента. В качестве легирующего элемента галогенсодержащего соединения активатора могут.быть использованы различные металлы в зависимости от требований, предъявляемых к поверхностным слоям в условиях эксплуатации. К ним относятся требования по износостойкости, жаропрочности, корроэионностойкости и т.д., но при выборе металла в качестве легирующего элемента активатора необходимо, чтобы диффузионная активность легирующего элемента активатора .была всегда выше диффузионной активности легирующего элемента насыщающего агента. Пример 1 . Проводят комплексНое насьпдение деталей из стали 45Х хромом, бором и алюминием в герметичных контейнерах в составе, содержащем в качестве насыщающего агента диборид хрома .(СгВ) , а в качестве активатора - галогеносодержащий активатор () и галогене од ержащий; активатор с легирующим элементом (A6Fj ) и окись алюминия при температуре обработки 1000°С и выдержке 3 часа. Посла обработки получают пов.ерхг костные слои боридов железа () , легированные хромом и алюминием. Результаты обработки представлены в табл. 1.. Таблица 1

Пример 2. Проводят комплексное насыщение деталей из стали 45Х титаном, бором и кремнием в герметичных контейнерах в составе, содержащем диборид титана (TiB), активаff торы и CaSiFg и окись алюминия.

Технологические параметры аналогичны примеру 1.

После обработки получают поверхаостные слои боридов железа, леИз примеров видно, что использование в составе активатора галогенсодержащего соединения с легирующим элементом, диффузионная активность которого выше диффузионной активности легирующего элемента насыщающего агента, ведет к 7-10-кратному увеличению концентрации легирующего элемента насыщающего агента в поверхностном слое металлов и сплавов с: одновременным насыщением его другим легирующим элементом из состава-активатора, что приводит к улучшению физико-механических характеристик ,и повышаетжаростойкость в 3-4 раза.

Формула изобретения

гированных титаном и ем.

Результаты обработки в табл. 2

Таблица

0 агента, при следующем соотнссиении компонентов, вес.%:

5-80

Насыщающий агент

Галогенсодержащий 0,5-2

активатор

5

Галогенсодержащий

активатор с леги0,5-8 рующим элементом

Окись алюминия

Остальное

щ и и с я тем, что в качестве на0сыщающего, агента он содержит диборид хрома.

5 титана.

Источники информации,

5 п.ринятые во внимание при экспертизе

таллах

50