Состав для жидкостного борирования стальных изделий

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и используется в качестве насыщаемого расплава для диффузионного упрочнения стальных изделий, работающих в условиях абразивного износа при высоких температурах в зоне трения ( @ 600°С), в металлургической, машиностроительной, авиационной и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение насыщающей способности за счет увеличения жидкотекучести расплава и каталитического влияния силикомарганца и борнокислого лития и повышение микротвердости покрытия с 1600 до 2200 кгс/мм<SP POS="POST">2</SP>. В состав на основе буры, силикомарганца и активатора вводят борнокислый литий при следующем соотношении компонентов, мас.%: бура 40-60

силикомарганец 5-15

борнокислый литий 10-30

фтористый натрий 5-20. Это позволяет увеличить также насыщающую способность расплава на 50-80%. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ае «и 51)5 23 С 8 70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕЧ ЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4445233/31-02 (22) 20.06.88 (46) 07.03.90. Бюл. 1"- 9 (71) Ташкентский политехнический институт им. А.P.Áèðóíè (72) В.A. Рогов, Р.А. Халмухамедов, Л.М. Люмет и 10.В. Перевертов (53) 621.785.51.06 (088.8) (56) Полевой С.Н ., Евдокимов В.Д.

Упрочнение металлов. — И.: Иашиностроение, 1986, с. 141. (54) СОСТАВ ДЛЯ )1ЯЩКОСТ110ГО БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (5?) Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и используется в качестве насыщаемого расплава для диффузионного упрочнения стальных изделий, раИзобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке металлов, а именно к ,процессу поверхностного насыщения сталей бором в расплаве солей с образованием защитного слоя, состоящего из боридов железа.

Целью изобретения является увеличение насьпцающей способности распла» ва и повышение микротвердости покрытия.

Состав для жидкостного борирования, содержащий буру, силикомарганец и активатор, дополнительно содержит борнокислый литий, а в качестве активатора — фтористый натрий при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Бура 40-60

Силикомарганец 5-15

2 ботающих в условиях абразивного износа при высоких температурах в зоне трения (600 С), в металлургической, 0 машиностроительной, авиационной и других отраслях промьппленности. Цель. изобретения — повышение насьпцающей способности за счет увеличения жидкотекучести расплава и каталитического влияния силикомарганца и борнокислого лития и повышение микротвердости покрыгия с 1600 до 2200 кгс/юР .

В состав на основе буры, силикомарганца и активатора вводят борнокислый литий при следующем соотношении компонентов, мас. Ж:,бура 40-60; силикомарганец 5-15; борнокислый литий 10. 30; .фтористый натрий 5-20; Это позво- @ ,ляет увеличить также насьпцающую спо собность расплава на 50-80Х. 1 табл.

Борнокислый литий 10-30

Фтористый натрий 5-20

Повышение насыщающей способности ,расплава происходит за счет увеличе- ния его жидкотекучести: борнокислый

;литий и фтористый натрий повьппают жидкотекучесть. Последнее свойство позволяет получать более равномерное покрытие по толщине слоя. Кроме того, предлагаемое соотношение компонентов LiBO u NaF в расплаве сни2. жает температуру плавления среды, а следовательно, понижается температура начала диффузионного насыщения ,с 950 до 700 С. При этом увеличива ется вероятность образования высокобористой фазы FeB, что увеличивает микротвердость покрытия.

1 548264

Введение в предлагаемый расплав силикомарганца в количестве 5-157. увеличивает активность расплава. Увеличение количества силикомарганца

/ свыше 15;. приводит к образованию осадосадка-шлама, загрязняюп1его расплава, уменьшающего жидкотекучесть, насыщающую способность, мккротверцость покрытия. Уменьшение его ниже 5Е не,цает 10 ощутимых результатов в интенсификации процесса.

Использование борнокислого лития в количестве 10-307..способствует понижению температуры диффузионного насы- 15 щения с одновременным повышением жидкотекучести расплава. Увеличение количества борнокислого лития свыше

30 . снижает активность ванны и способствует образованию боридов Ее В.

Уменьшение его ниже 103 не изменяет интенсивность насьш ения и структуры диффузионного слоя, Благодаря введению фтористого натрия в количестве 5-207 изменяется строение расплавленной среды, уменьшаются катионные и анионные группировки., что уменьшает вязкость и увеличивает электрическую проводимость расплава. Введение в жидкостный расплав фтористого натрия менее 5Z нецелесообразно, так как строение расплавленной среды не изменяется, Увеличение количества фтористого натрия свыше 207 снижает активность насыщающей среды.

Пример. Состав для жидкостного борирования стальных изделий готовят следующим образом. Компоненты состава: буру и борнокислый литий прокаливают при 400 С в течение 1 ч для удаления кристаллизационной влаги. Взвешивают порошкообразные компоненты состава в соответствии с указанными в таблице предела- 45 ми. В жаростойкий контейнер, нагретый до рабочей температуры 900 С, засыпают буру. После ее расплавления вводят последовательно фтористый натрий, силикомарганец и борнокисль|й .литий в соотношениях, указанных в таблице. При этой температуре упрочняемые образцы из стали У8А размером 10п10 30 мм погружают в расплав. Для активизации расплава через него пропускают постоянный ток в течение 20 мин (плотность тока на катоде-образце 0,15-0,2 Л/см, напряжение 6-24 В). После этого ток выключают, анод в вице рафитового стержня из влекают из тигля и ведут процесс диффузионного насыщения в течение

1-4 ч.

После окончания. процесса диффузи-, онного насыщения проводят процесс деборирования в течение 5-7 мин, меняя полярность катода и анода„ пропуская обратный ток, что позволяет значительно сократить время отмывки борируемых деталей.

Закалку проводят с температуры диффузионного насыщения в масло.

Компоненты для приготовления состава применяются в виде порошкообразных материалов фракцией 0,2 мм.

Результаты диффузионного насыщения стали после обработки в составах, со держащих компоненты в различных соотношениях представлены в таблице.

Как видно из таблицы, толщина образованного слоя на стали У8А при о

900 С в течение 2 ч составляет 150180 мкм, в то же время- насьпцение известного состава при тех же условиях позволяет получить лишь 100 мкм.

При этом без активизации расплава путем пропускания по нему электрического тока толщина диффузионного слоя резко снижается до 120 мкм (состав 9) .

Полученные данные свидетельствуют о повышении насьпцающей способности расплава из предлагаемого состава по сравнению с известным в 1,5-1,8 раза.

Микротвердость образуемого покрытия по сравнению с известным увеличилась с 1600 до 2200 кгс/мм .

Использование предлагаемого состава для жидкостного борирования стальных изделий обеспечивает по сравнению с известными увеличение насьпцающей способности расплава на

50-802, увеличение микротвердости покрытия, получение равномерного диффузионного слоя на деталях сложной конфигурации, снижение пористости покрытия, уменьшение времени отмывки борируемых деталей в 2-3 раза, а также обеспечивает возможность многократного его использования.

Формула изобретения

Состав для жидкостного борирования стальных изделий, включающий буру, силикомарганец и активатор, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью . увеличения насьпцающей способности

1548264 расплава и повышения микротвердости покрытия, он дополнительно содержит борнокислый литий, а в качестве активатора — фтористый натрий при следу5 ющем соотношении компонентов, мас. X

Бура

Силикомарганец

Борнокислый литий

Фтористый натрий

40-60

5-15

10-30

5-20 мас.Е фтористый натрий

Состав Содержание компонентов, Толщина сло кроерсть

Силико- Бррнокисмарганец лый литий

Бура мкм

ОО 2

/мм2

Предлагаемый

2

4

6

Ц (без пропускания электротока)

10 (известный) 40

58

57

10 .

10.

12

13

140 2200

155. 2100, 160 2100

150 2200

160 1900

170 2000

120 22000

30

90

1600

Составитель С. Кучерявый

Техред Л.Сердюкова

Корректор С. Шекмар

Редактор И. Дербак

Заказ 116 Тираж 811 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óàrîðoä, ул. Гагарина, 101