Состав для комплексного насыщения стальных изделий Советский патент 1982 года по МПК C23C9/02 

Изобретение относится к металлургии, в частности к сост;авам для поверхностного легирования сталей и сплавов методом диффузионного насыщения при повьпценных температурах, и может быть использовано для повьшения жаростойкости и износостойкости прессового и штампового литого инструмента, -полученного из высоколегированных сплавов на основе никеля.

Известен состав для поверхностного легирования сталей, содержащий вес.%: окись хрома 34; алюминий 17; окись кремния 5,- фтористый алюминий 6 и окись сшюминия остальное С1.

Недостатком этой смеси является пониженный уровень свойств, характе-ризующих материалы по жаростойкости и . износостойкости при повышенных температурах и контактных нагрузках.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является состав для комплексного насыщения инструментальных сталей,, содержащий, вес.%: хром 35-40,- борная кислота 1-2; хлористый аммоний 2-5; алюктний 5-9,окись кремния 4-6; ванадий 4-7 и окись алюминия остальное 2,

Недостатком известного покрытия является невысокая износо- и .окапиностойкость материала при повышенных температурах (Bfcjme 650°С).

После химико-термической обработки при 1050°С в течение 5 ч получены следующие свойства для стали ЗХ2В8Ф: (после закалки в масле при 1125°С ), жаростойкость (привес ) при

10 750f за 15 ч 11 г/м,износостойкость (убыль) при 750°С на пути 300 м 58 г/м . . Цель изобретения - повышение жаростойкости и износостойкости обраба- . тываемых изделий при повышенных тем15пературах

Поставленная цель достигается тем, что в состав, содержащий хлористый аммоний, ванадий, окись кремния, окись алюминия, введены бор, окисн20хрома, фтористый алюминий и иттрий при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Окись хрома25 - 30

Ванадий8 - 10

25

Бор0,5-1,5

Хлористый аммоний 3-4 фтористый алюминий 4 - 6

/ Окись кремния1-3

Иттрий . 1 - 2,5

30 Окись алюминия Остальное (Экись хрома, -восстанавливаясь в процессе химико-термического отжига до хрома эа счет дисперсного состава эффективно обогащает поверхностный слой, способствуя тем повышени жаростойкости стали. Введение в состав смеси ванадия и иттрия улучшает адгезию окмсной пленки кОСНОВНОМУ металлу и, как следствие, создает условия для улуч опения износостойкости инструмента, (предназначенного для горючей обработки металлов давлением. Кроме того, эти элементы, благодаря своей большой термодинамической активности способствуют восстановлению хрома np химико-термической обработке, что позволяет улучшить в поверхностном слое металла его прочность и твердость. Фтористый алюминий, входящий в состав смеси, расходуется в основг ном на восстановление хрома и кремния, а сак не диффундирует в процессе отжига. По данным химического состава алюминий отсутствует в поверхностном слое. Этим повышается диффузионная активность хрома, входящего в состав смеси. Ванадий улучшает теплостойкость поверхностного слоя за счет легирования цементита и карбидов. Бор, входя в состав смеси, в процессе химико-термической обработки, диффундирует по границам зерен, укрепляя их, повышает твердость и износостойкость„- . В табл.1 приведены составы,используемые для легирования.сталей ЗХ2В8Ф. Т а б л и ц а 1

Хлористый аммоний

Фтористый алюминий .

Окись кремния

Иттрий

Окись алюминия Пример) Для приготовления смеси указанных составов используют порошки дисперсностью 1 200 мкм, Компоненты.перемешивают в шаровой мельнице в течение2 ч до получения однородного состава. Поверхностное легирование образцов проводят в контейнере, содержание которого изолируют от воздуха по следующему режиму химикотермической обработки: нагрев до в течение 1 ч, подъем температуры до 850°С

3,0

3,0

5,0

6,0

1,0

2,0

1,8

2,5

9,7

58,0 в течение 2 ч, дальнейший подъем 45 температуры др 1050С в течение 1 ч, выдержка при 1050°С в течение 10 ч. охлаждение на воздухе. Глубина легированного слоя в пределах выбранного состава и режима 50 составила 50-150 мкм . После химико-термической обработки образцы подвергают закалке в масло от 1125°С. Результаты приведены в табл. 2.. ..Таблица2

Как видно из табл. 2, величины жаростойкости и износостойкости рабочйх поверхностей прессг-форм и матриц улучшены более чем в 2 раза по сравнению с теми же величинами при обработке в.известной смеси и более, чем в б раз - без обработки.

Экономический эффект составит 420 тыс.руб., объем производства пресс-форм и матриц из стали ЗХ2В8Ф ориентировочно составит 150 т.

Формула изобретения

Состав для комплексного насыщения стальных .изделий, включанвдий хлористый аммоний, ванадий, окись кремния и окись алюминия, отличаю,ia и и с я тем, что, с целью повышения жаростойкости и износостойкос4

Продолжение табл.2

ти обрабатываекых изделий при повышенных температурах, он содержит бор, окись хрома, фтористый алкжшний и иттрий при следующем соотношении 1 омпонентов, вес.%:

Окись хрома25-30

Ванадий8-10

Бор 0,5-1,5

Хлористый аммоний 3-4 Фтористый алюминий 4-6 Окись кремния1 - 3

Иттрий, 1-2,5

Окись алюминия Остальное

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1974, с. 254.

2.Авторское свидетельство СССР 549503, кл. С 23 С 9/02, 1977.