Способ комплексного диффузионного насыщения стальных изделий Советский патент 1982 года по МПК C23C9/04 

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-те1 1ической обработке, в частности к поверхностному упрочнению металлов и сплавов бором и хромом, бором и титаном, и может быть использовано во многих отраслях промышленности для повышения коррозионной стойкости и износостойкости стальных изделий.

Известен способ комплексного насыщения стали бором и хромом, позволяющий повысить ее износостойкость и коррозионную стойкость. Для .осуществления этого способа производят раздельно борирование изделий в порошковой смеси, а затем хромирование Cl 3Недостатками известного способа являются длительность процесса, низкая скорость насыщения, высокий расход насьпцаюших смесей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ совмещенного диффузионного борохромирования. В указанном способе на изделие наносят борирующую обмазку и проивзодят отжиг в хромирующей смеси по ступенчатому режиму 850-900 С 1--2 ч, 9501050 С + 2-4 ч. Для борирующей обмазки используют аморфный боо со

связующим (этилсиликат, нитроклетчатка) . Хромирующая смесь состоит из 60% Сг, 37% , и 3% NH4Ce 2.

Недостатком этого способа является низкая скорость насыщения (до 100 км при отжиге 900°С -2ч, 1050°С - 3 ч) и как следствие этого, относительно низкая износостойкость упрочненных изделий.

10

Цель изобретения - интенсификация процесса насыщения и повышение износостойкости обрабатываемых изделий .

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу комплексного диффузионного насыщения стальных изделий на борирующую сбмазку наносят пасту, содержащую легирующий элемент, а отжиг производят в среде

20 водорода.

Для комплексного насыщения изделий бором и хрсниом в качестве пасты, содержащей легирующий элемент, исг.ользуют смесь хрома и окиси хрома при следующем соотнощении компонентов, вес.%;

Хром30-50

Окись хромаОстальное

При насыщении изделий бором и титансйи в качестве пасты, содержащей легирующий элемент, используют смесь из титана и окиси титана при следующем соотношении компонентов, вес.%: Титан 30-50 Окись титана Остальное Насыщение бором, хромом и титаном производят при использовании пасты, состоящей из смеси хрома, j титана и окиси титана при следующем соотношении компонентов, вес,%: Титан20-30 Хром10-20 Окись титана Остальное Пасту, содержащую легирующий ;элемент, наносят на борирующую обмазку окунанием изделия в водную суспензию. При этом толщина слоя .пасты с легирующим элементом не превышает 0,2-1 мм. В отличие от известного в предлагаемом способе достигаются более высокие скорости комплексного насы щения благодаря активирующему воздейств,ию водородной среды. Кроме того, при насыщении предлагаемым способом происходит восстановление бором окисла легирующего элемента, входящего в состав пасты, что позволяет получать более высокую концентрацию хрома и титана в диффузи ном слое. Вследствие этого значите но увеличивается микротвердость и износостойкрсть диффузионного слоя При содержании в пасте легирующих элементов в -количестве более 50% результаты насыщения остаются неиз менными. При использовании пасты с количеством легирующих элементов до 30% формируются борированные слои с низкой концентрацией хрома титана. Для обеспечения высокой скорости насыщения толщина слоя пасты должна быть 0,2-1 мм. Насыщение по предлагаемому способу осуществляется в следующей последовательности. После обезжиривания на изделие наносят борирующую обмазку толщино 0,3-0,5 мм, состоящую из 96% аморф ного бора и 4% буры. Обмазку сушат наносят пасту, содержащую легирующ элемент, окунанием изделий в водную суспензию порошков указанного соетава. Сушат пасту, .Изделия загружают в контейнер, который продувается водородом. Производят ступенчатый отжиг изделий всреде водорода при eSO-SOO C 1-2 ч, при 950-10500С 2-4 ч, Пример 1, ПО предлагаемому способу подвергают насыщению бором и хромом образцы из стали 30, диаметром 20 мм и высотой 40 мм. Режим отжига - 2 ч, 1050 С 2 ч. Результаты насышения приведены в табл,1, При насыщении известным способом при отжиге изделий 900°С 2 ч, 1050С 3 ч на 30 формируется диффузионный слой с общей толщиной до 110 мкм, толщиной слоя фазы (Fe,Cr)E до 50 мкм, концентрацией хрома в этой фазе до 60% и микротвердостью до 2500 кг/мм. Пример 2, Подвергают насыщению бором и титаном образцы из i стали 30 при отжиге 2ч, 2ч. Результаты приведены в табл,2, Пример 3, подвергают насыщению бором, хромом и титаном образцы из стали 30 при отжиге 900°С 2 ч, 1050°С 2 ч. Результаты приведены в табл.3, Пример 4, Подвергают испытанию на абразивную износостойкость в 3%-ном водном растворе хлористого натрия образцы из стали 30 после комплексного насыщения как предложенным способом, так и известным. Результаты износных испытаний показаны в табл,4, В качестве абразива при испытаниях использовался карбид бора с размерами частиц 10-20 мкм. Таким образом, из приведенных данных вытекает, что в предложенном способе достигаются более высокие скорости насыщения (в 1,5 раза выше) , микротвердость и износостойкость диффузионного слоя возрастает в 2 раза. Таблица 1

50 60 70

210-220 205-210 200-205

70-75

100

2600 70-75 100 2600 60-65 80 2500

Таблица 2

Формула изобретения

и повышения износостойкости обрабатываемых изделий, на борирующую обмазку наносят пасту, содержав1ую легирующий элемент, а отжиг произбодят в среде водорода.

2,Способ по П.1, отличающ и и с я тем, что наносят пасту, содержащую хром и окись хрома, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Хром30-50

Окись хромаОстальное

при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Титан30-50

Окись титана Остальное

Титан20-30

Хром10-20

Окись титана Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 637460,,кл, С 23 С 9/00, 1976.