Способ диффузионного борированияМЕТАлличЕСКиХ дЕТАлЕй Советский патент 1981 года по МПК C23C9/04 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к химико-термической обработке диффузионным способом и может быть использовано для борирования из паст в условиях печного нагрева.

Известен способ борирования из паст в условиях печного нагрева. Сущность способа заключается в том, что карбид бора (84%) и техническую буру (16%) замешивают на жидком стекле и полученную борсодержащую пасту наносят на насыщаемую поверхность методом окунания, просушивают в течение 20-30 мин, затем на слой активной пасты паносят слой защитной обмазки. После просушки защитной обмазки производят борирование.

Недостатком этого способа является трудоемкость и неравномерное упрочнение поверхности изделия. Это обусловливается тем, что специальное приготовление борсодержащей пасты требует значительных затрат подготовительного времени. Кроме того, активная паста должна обладать достаточной жидкотекучестью. Это необходимое технологическое качество пасты приводит к тому, что за счет ее подтекания на поверхности издел1ий, особен но слож-ной формы, нанесенный слой поюле его высыхания имеет разнотолщиннасть, в результате чего после борирования образуется диффузионный слой, нмеющий разЛ|Ичную толщину, ется диффузионный слой, имеющий различИзвестен также способ борирования в

5 условиях печного нагрева, включающий нанесение борсодержащего состава на насыщаемую поверхность деталей, их нагрев и выдержку в защитной атмосфере.

С этой целью карбид бора (60%) и техJO ническую буру (40%) замешивают на клее, приготовленном путем растворения нитроцеллюлозы в смеси бутилацетата и ацетона, полученную пасту наносят на насыщаемую поверхность детали, просушивают деталь на

15 воздухе в течение 20-30 мин, после чего деталь помещают в контейнер с шамотным порощком, в верхние пазы контейнера загружают молотый стеклопорощок, круто замещанный на сульфитной барде, а затем свер20 устанавливают и плотно прижимают крышку контейнера, после чего контейнер помещают в печь и проводят нагрев и выдержку. Применение этого способа предотвращает возможное окисление покрытой иа25 стой насыщаемой поверхности деталей, препятствует стеканию пасты с насыщаемой поверхности и попаданию на непокрытые его участки.

Однако такой способ трудоемок и нетех30 нологичен из-за необходимости приготовления специальной борсодержащей пасты и герметизатора. Кроме того, недостатком та кого способа является значительная продол л ительность технологического цикла бори рования из-за необходимости прогрева шамотного порошка. К тому же наличие шамотного порошка сокраш,ает рабочий объем контейнера. Недостатком является также то что после завершения процесса борирования контейнер открывают путем механического разрушения затвердевшей стеклообразной массы при помоши молотка и зубила, при этом рабочий вынужден заш,иш,ать глаза и органы дыхания от осколков и пыли разбиваемого стекла. Это затрудняет и усложняет санитарно-гигиенические условия труда. Целью изобретения является упрощение процесса обработки и интенсификация процесса насыщения. Это достигается тем, что нанесение борсодержащего состава производят последовательным окунанием деталей сначала в расплав буры, а затем в порошкообразный карбид бора, после чего их помещают в контейнер с железным порошком, а затем производят нагрев и выдержку. Предлагаемый способ отличается от известного тем, что не требует нриготовления специальной борсодержаш,ей пасты, последовательное окунание деталей в расплав буры и порошок карбида бора создает на насыщаемой поверхности жидкую нрослойку из расплавленной буры, которая обеспечивает значительную интенсификацию процесса насыщения. Жидкая нрослойка из расплавленной буры удерживается на насыщаемой поверхности налипщим слоем порошка карбида бора, который создает вокруг нее как бы жесткий каркас, препятствуя тем самым стеканию ее к основанию насыщаемой поверхности. Для защиты от окисления применяется железный порошок, который поглощает кислород, находящийся в рабочем объеме контейнера, образуя при этом окислы, следовательно отпадает необходимость герметизации контейнера, т. е. наличия плавкого затвора. Пример. Проводят химико-термическую обработку (борирование) образцов из ст. У8 диаметром 10 мм, длиной 50 мм. Для этого 50 г технической буры ГОСТ 8429-69 расплавляют при температуре 850°С в течение 20 мин. Технический порошок карбида бора (50 г) ГОСТ 5744-62 зернистостью 8П прпокаливают при 450°С в течение 30 мин. Шесть образцов (каждый в отдельности) окунают в расплав буры, извлекают из нее, дают стечь излишкам буры и немедленно окунают в порошкообразный карбид бора, который плотным слоем пристает к липкому стекловидному слою буры. В таком виде образцы устанавливают в контейнер на металлическую сетку, под которую на дно контейнера предварительно насыпают слой железного порошка толщиной 30 мм. Образцы устанавливают на расстоянии 5 мм друг от друга и от стенок контейнера. Верхний срез контейнера закрывают металлическим листом, на который насыпают слой песка. Контейнер загружают в печь, нагретую до 950°С, выдерживают в ней в течение 6 ч. Затем печь выключают, контейнер выгружают из печи и охлаждают до цеховой температуры. Для сопоставительного анализа производят борирование по известному способу. Данные обработки приведены в таблице. Из таблицы видно, что по предлагаемому способу в сравнении с известным, продолжительность технологического процесса борирования ниже на 25%, а толщина слоя выше. Таким образом использование предлагаемого способа по сравнению с существующим дает следующие преимущества: исключается необходимость приготовления борсодержащей пасты и герметизации контейнера, благодаря чему снижается трудоемкость процесса -борирования и повышается производительность труда; снижается расход основных (техническая бура, карбид бора) и вспомогательных (герметик) материалов; новышается качество диффузионного покрытия за счет образования диффузионного слоя одинаковой толщины по высоте насыщаемой поверхности, при этом скорость насыщения бором выше по сравнению с известными способами (благодаря наличию жидкой прослойки из расплавленной буры на насыщаемой поверхности); высвобождается рабочий объем контейнера и, следовательно, повышается пропускная способность печного оборудования, т. е. повышается его производительность. Формула изобретения Способ диффузионного борирования меаллических деталей, включающий нанесеие борсодержащего состава на обрабатыаемую поверхность, нагрев и выдержку в 5 защитной атмосфере, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса обработки и интенсификации процесса насыщения, нанесение борсодержащего состава производят последовательным окунанием дета-5 б лей сначала в расплав буры, затем в порощкообразный карбид бора, после чего детали помещают в контейнер с железным порошком и производят нагрев и выдержку,