Способ диффузионного хромирования стальных изделий

 

1. СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО ХРОМИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий нагрев до температуры обработки и вьщерзкку при этой температуре в поропгкообразной смеси, о т л ичающий с я тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения и получения диффузионных слоев большой глубины, поверхн9сть деталей перед диффузионным хромированием обрабатывают парами йодистого аммония при 400-700 0 в течение 1040 мин. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что хромирование осуо . ществляют в порошковой смеси, в которой в качестве активатора используют хлористый аммоний.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

6 %

РЕСПУБЛИН

4(51),С 23 С 10/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н as TopcKoNIY Сюдатвъствт

ГОС ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

FO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 363i7722/02 (22) 26.08.83 (46) 07.06.85 . Бюл. Ф 21(72) В.В,Никитин, Л.К. Гордиенко и В.Н.Чернов (71) Всесоюзный научно-исследователь-! ский институт резинотехнического машиностроения (53) 621.785.51.06(088.8) (56) 1. Дубинин Г.Н. Диффузионное хромирование сплавов., М., "Машино- строение", 1964, с. 171-172.

2. Минкевич А.Н. Химико-термичес:кая обработка металлов и сплавов.:

N., "Машиностроение", 1965, с. 186-187. (54)(57) 1. СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО

ХРОМИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий нагрев. до температуры обработки и выдержку при этой температуре в порошкообраэной смеси, о т л ичающий с я тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения и получения диффуэионных слоев большой глубины, поверхность деталей перед диффузионным хромированием обрабатывают парами йодистого аммония при 400-700 С в течение 1040 мин.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что хромирование осу ществляют в порошковой смеси, в ко-! торой в качестве активатора используют хлористый аммоний.

-1159961 2

Изобретение относится к металлур-;

1 гии, а именно к химико-термической обработке, в частности к диффузионно му хромированию, и может быть применено в машиностроении для обработки деталей, работающих в агрессивных средах.

Известен способ, согласно которо- му нри изготовлении деталей, работао щих в агрессивных средах, применя-.- 1О ется диффузионное хромирование их поверхности в порошках, с введением в .смесь в качестве активной добавки фтористого аммония (1).

Однако для данного способа харак- 1 терна недостаточная твердость обработанного слоя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ (2) р0 диффузионного хромирования в порошковой смеси, содержащей, мас.X:

Феррохром 50

Окись алюминия . 49

Иодистый аммоний 1 25

Насыщение по известному способу

1 производится путем погружения дета-. лей в герметично закрывающийся контейнер, засыпкой их указанной порошковой смесью и выдержкой при

950- 1100 С 6-20 ч. Этот способ поз" валяет получать диффузионные .слои с достаточно высоким содержанием хрома в поверхности изделий.

Однако известный способ имеет следующие недостатки: долговремен35 ность процесса насыщения, небольшая глубина диффузионных слоев, что исключает возможность механической обработки например шлифования диффуЭ

40 зионно-хромированных деталей.

Целью изобретения является интенсификация процесса насыщения и получение диффузионных слоев большой глубины.

Поставленная цель достигается .тем, что согласно способу диффузионного хромирования.сгалъных изделий, включающему нагрев до температуры обработки и выдержку при этой температуре в порошкообразной смеси, поверхность деталей перед диффузионным хромированием обрабатывают парами йодистого аммония при

400-700 С в течение 10-40 минут.

При этом хромирование осуществляют в порошковой смеси, в которой в ка честве активатора используют хлорис

Ф а тый аммоний.

l3o время выдержки детали в парах иодистого аммония на поверхности стали образуется йодид железа РеЛ„.

При последующем хромировании фаза FeJ< испаряется, поверхность стали насыщается. вакансиями, причем этот .процесс предшествует началу хромирования, поскольку температура плавления FeJ< (а соответственно, и температура парообраэования), равная 592 С, ниже, чем у хлорида

0 хрома, температура плавления которого равна 824 С.

Образование вакансий и насыщение ими поверхности детали является причиной ускорения в несколько раз диффузии атомов хрома внутрь металла.

Пример. Проводится хромирование образцов иэ стали 45 и армко- железа. Перед хромированием образцы обрабатывают в парах йодистого аммония при 600 С 30 мин. При определеg нии граничных условий предварительную обработку проводят при 300-800 С в течение, 10-50 мин. При этом образцы подвешивают в контейнере с песочныц затвором. На дно контейнера помещают иодистый аммоний. Контейнер ставят в печь, нагревают до температуры обработки и делают. выдержку, после .чего контейнер вынимают из печи. Оказалось, что результаты не зависят от того, вынимали образцы из горячего контейнера или после того,: как контейнер остынет.

Процесс диффузионного.хромирования осущеСтвляется в контейнере о с плавким затвором при 960 С 12 ч.

Состав смеси, мас.X:

Феррохром 50

Окись алюминия 49

Активатор 1

В качестве активатора используют

11Н С1. Для получения сравнительных данных в контейнер для хромирования помещают и необработанные парами йодистого аммония.образцы.

После завершения процесса на образцах.измеряют микротвердость и глубину.диффузионного слоя на микротвердометре IlNT-3. Коррозионные испыта ния проводят в30Ж-ной азотной кислоте

Данные сведеньг в табл. 1, из которой видно, что глубина.диффузионного слоя после хромирования .предло женным способом,в 2-10 раз. больше, чем после хромирования обычным способом, что говорит об интенсификации процесса.

1159961.

Таблица!

30

230

210

250 240

100

240

260

Таблица2

10

60-80

Поверхность

I гладкая, чис4 тая

То же

140-160

210-240

Сталь 45 хромированная обычным способом (прототип) Сталь 45, хромированная предложенным способом

Армко-железо., хромирован- 90 ное обычным способом (прототип) Армко-железо, хромирован- 260 ное предложенным способом

250

При хромировании предложенным способом скорость диффузии атомов хрома. в несколько .раэ больше, чем при обычном хромировании, а скорость атомов углерода такая же.

Поэтому карбиды образуются у основания хромированного слоя, а перед ними формируется слой .с меньшим содержанием углерода (твердый раствор хрома в железе). Поэтому часть слоя

50-60 мкм (по сравнению с 30 мкм для обычного способа) имеет карбидную структуру с высокой микротвердостью и покрытие обладает достаточной износостойкостью. Мягкую часть слоя возможно (когда это необходимо) сошлифовывать, но в большинстве

:случаев мягкая верхняя часть слоя .даже полезна при работе детали на из нос для лучшей прирабатываемости.

1700-1800 Образцы без изменений

350-780- Образцы без изменений

1800

250-350 Образцы без изменений

250-350 Образцы без изменений

Ъ,, Влияние времени выдержки стали 45

40,в парах йодистого аммония при 600 С на толщину хромированного слоя и качество поверхности приведено ,в табл. 2. б

5 1159961 л

Продолжение табл.Z

Продолжение табл. 3

180-200

Поверхность шероховатая, прн металлографическом анализе обнаружены норы

240-260

600

210»240

ie 70O

220-250

240-.260

800

Поверхность шероховатая, п1)й металло-. графическом анализе обнаружены поры

ТаблицаЗ

30-35

300

Поверхность гладкая

100-120

400

То же

Составитель С.Столпникова

Редактор П.Коссей Техред Т.Фанта . Корректор В. Синицкая

Заказ 3697/24 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4

Из табл. "2 видно, что при времена выдержки 10 мин толщина слоя умень-: шается, а при времени больше 40 мин. . происходит сильное растравливание поверхности и порообразование, отсюда, время выдержкй в парах NH J должно быть в пределах 10-40 мин.

Влияние температуры обработки стали 45 в парах йодистого аммония на глубину хромированного слоя и качество поверхности при времени выдержки 30 мин приведено в табл. 3. ш Как видно иэ табл. 3, при темпео ратуре меньше 400 С, когда 1щ,7 еще не возгоняется, толщина хромированного слоя по сравнению с обычным способом не увеличивается. Прн темпе» ратуре больше 700 С происходит растравливание поверхности стали и поро образование ° Поэтому проводить обработку в парах йодистого аммония целесообразно при температурах 400700 С.

Таким образом, использование предлагаемого способа диффузионного хромирования позволяет интенсифицировать процесс насыщения в 2-10 раз и получать глубокие диффузионные

®5 слои, что позволяет сократить продолжительность хромирования, а также применять механическую обработку (шлифование) после диффузионного хромирования.