Способ обработки чугунной остнастки

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к химико-термической обработке, и может найти широкое применение в стекольной, электронной промышленности.Цель изобретения - повышение стабилизации размеров оснастки за счет уменьшения адгезии стекла на оснастке. Это достигается тем, что сначала проводят отжиг в порошковой смеси, содержащей титан, хром, гидрид титана, железо, парафин и окись алюминия, охлаждают в печи со скоростью 60 град/ч до 300°С, а затем подвергают комплексной химико-термической обработке в порошковой среде, содержащей гидрид титана , титан, гидратированный сульфат хрома при соотношении 1:2:2, при этом гидрид титана и хром соотносятся как 1:6, а парафин вводят в качестве разбавителя циркона в количестве - 5 мас.%. 1 табл. с 8 (/

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09> SU (ll) 1 РУРЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4304369/02 (22) 10.09 ° 87 (46) 23.05.91, Бко . Р 19 (71) Всесоюзный проектно-конструк— торский и технологический институт светотехнической промышленности (72) IO.Â.Дзядыкевич, И.И.Бочар, Н.И.Заболоцкая, В.А,Шевченко, .О.И.Гоменик, Г.В.Лазарев, А.П Купневич, В.А.Пономарев, Б.К.Пославский и П.N.Äåìêîâè÷ (53) 621.785.51.06 (088,8) (56) Заявка Японии 1 - 53-58440, кл. С 23 С 9/10, олублик.26.05.78. (54 ) С? 0001> ОБРА1К ТКИ ЧУГУН110Й

ОСНАСТКИ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может найти шиИзобретение относится к металлургии, в частности к химико-термическои обработке, и может найти широкое применение в стекольной, электронной промышленностях и в приборостроении.

Целью изобретения является повышение стабилизации размером оснастки за счет уменьшения адгезии стекла к оснастке.

Способ заключается в том, что чугунную оснастку сначала отжигают в порошковой смеси, содержащей титан, хром, гидрид титана, железо, парафин и окись алюминия, затем охлаждают в печи со скоростьв 60 град/ч до 300 С, подвергавт комплексной химико-термической обработке в порош2 рокое применение в стекольной, электронной промышленности. Цель изобретения — повышение стабилизации разме- ров оснастки за счет уменьшения адгезии стекла на оснастке. Это достигается тем, что сначала проводят отжиг в порошковой смеси, содержащей титан, хром, гидрид титана, железо, парафин и окись алюминия, охлаждают в печи со скоростьи 60 град/ч до

300 С, а затем подвергают комплексной химико-термической обработке в порошковой среде, содержащей гидрид титана, титан, гидратированный сульфат хрома при соотношении 1:2:2, при этом гидрид титана и хром соотносятся как

1:6, а парафин вводят в качестве разбавителя циркона в количестве 5 мас.%. 1 табл. ковой среде, содержащей гидрид титана, титан, гидратированнкй сульфат хрома в соотношении 1:2:2, при этом гидрид титана и хром относятся как 1:6, а парафин вводят в качестве разбавителя циркона в количестве 5 мас.%.

Компоненты порошковой смеси выполняют следующие функции.

Титан является геттером, поглощающим элементы внедрения: кислород и азот из отжигаемых чугунных деталей. Указанное содержание титана в порошковой смеси обеспечивает ее хорошув поглощаищуи способность при отсутствии спекания. Хром является элементом, изменяюгц м (наряду с тита-, - HoM) поверхностные свойства чугунных

1650776 деталей, вероятно эа счет образовайия тонкого слоя, сложнолегированного карбида на поверхности чугуна.

Железо — слабый геттер, основная его функция - оттеснение углерода с поверхности вглубь подложки и способствование образованию на поверхности отжигаемого чугуна тонкого слоя сложнолегированного карбида (Cr, Т1) „С.,) .

Гидрид титана (ТЖ ) и парафин, испаряясь и разлагаясь, вытесняют воздух иэ контейнера, в котором происходит отжиг. Совместное использова- 15 ние гидрида титана и парафина позволяет в объеме контейнера получить восстанавливающую газовую среду в широком диапазоне температур. В то время, когда парафин заканчивает кипеть, на- 2р чинается разложение TiH< с выделением водорода, вытесняющего остатки паров парафина из объема контейнера, Таким образом, использование TiH и пара-: фина позволяет создать в объеме кон- 25 тейнера атмосферу из водорода высокой частоты, который выполняет роль транспортера кислорода от чугуна к поверхности геттера. Окись алюминия служит для предотвращения cIIe- . З0 кания основных компонентов и припекания их к поверхности отжигаемых чугунных деталей, а также снижения их расхода.

При нагреве в печи происходит

35 испарение и разложение добавки гидридов с вытеснением воздуха из контейнера. При этом происходит восстановление окисных пленок, имеющихся на поверхности деталей, образовавшихся в результате разложения гидрида водородом. Затем имеет место диффузия кислорода и азота из внутренних зон чугунных деталей к их поверхности, десорбция, диффузия. 45 через газовую фазу к поверхности титана и диффузионное поглощение их титаном.

В результате отжига в чугунных деталях возникает интенсивная пласти50 ческая деформация, снижающая остаточные напряжения и упрочняющая металлическую основу чугуна за счет снижения в ней;растворенных и находящихся в виде включений по границам зерен кислорода и азота. Низкая ско55 рость охлаждения позволяет избежать возможности возникновения в детапях оснастки остаточных напряжений в момент перехода материала иэ пластичного состояния в упругое. Таким образом, использование порошковой смеси позволяет получить рафинирующий поверхностный слой на деталях чугунной оснастки.

Постоянную активность порошковой смеси поддерживают перед ее каждым повторным использованием укладкой на дно контейнера 0,2 мас.Х парафина, 0,5 мас.Х гидрида титана. Активность смеси обеспечивается в течение ее

10 — 12-кратного использования. Хром, титан и циркон используются в виде порошков крупностью 80 — 125 мкм, . парафин — в виде стружки 200-300 мкм, гидрид титана — 300-400 мкм, а гидратированный сульфат хрома Cr (0@)> х х 18Е,) — в виде поставки. Хром, титан и гидрид титана BbIIIQJIHIIIoT функцию насыщающих компонентов, а гидрид титана одновременно является активатором процесса насыщения. Парафин и гидратированный сульфат хрома — активаторы. Циркон служит инертным разба» вителем. Упаковку контейнера проводят аналогично отжигу. Упакованный контейнер помещают в печи с любой атмосферой, нагретую до 1050 С. Продолжительность выдержки определяется требуемой толщиной покрытия. При температуре насыщения парафин и гидрид титана, испаряясь и разлагаясь, вытесняют воздух из контейнера, в его объеме создается восстановительная атмосфера„ Одновременно происходит и разложение гидратированного сульфата хрома, в результате которого молекулы кристаллизационной воды испаряются и разлагаются с образованием атомарного хрома, серы и кислорода.

Наличие восстановительной атмосферы обеспечивает доставку хрома, титана к поверхности деталей чугунной оснастки. По данным микроспектрального анализа покрытие состоит из сложнолегированной карбидной эоны и твердого раствора хрома в железе. По окончании процесса насыщения контейнер охлаждают, распаковывают и определяют на сите порошковую смесь от обработанных деталей чугун. ной оснастки. Покрытие детали имеет равномерный светло-серый цвет. Покрытие хорошо сцеплено с металлической основой, плотное, не имеет трещин, раковин и сколов и не отшелушивается„.М

1650776

Постоянную активность смеси поддерживают путем введения 5 мас. хрома, 1 мас.Х гидрида титана, гидратированного сульфата хрома и 0 5

У

5 мас.Х парафина. Активность смеси обеспечивается в течение 10-12-кратного использования.

Пример 1. Для проведения сравнительных испытаний используют образцы диаметром 30 мм и длиной

200 мм, изготовленные из чугуна марок СЧ 18-36, СЧ ?1-40 и СЧ-32-52 по 10 шт каждой марки, которые предварительно шлифуют и полируют, шероховатость поверхности составляет

0,32 мкм. Чугунные образцы отжигают в порошковой смеси, содержащей, мас.%: титан 7 5, хром 5; гидрид титана 10; железо 15; парафин 0,5 и 20 окись алюминия — остальное.

Отжиг проводят в контейнере с плавким затвором при 1050 С в течение

4 ч в печи марки.ОКЕ-210 А с воздушной средой обжига. По окончании от- 25 жига контейнер охлаждают.вместе с печью сначала со скоростью 6С град/ч о

Э а по достижении 300 С скорость составляла 100 град/ч, Отожженные образцы имеют серый цвет, напипание смеси не обнаружено, Длина образцов увеличена на 150 мкм, а диаметр — на 25 мкм.

Затем образцы предварительно нагревают до 1000 0 и погружали на 3/4 дли ны в ванну с расплавленным щелочным стеклом марки СЛ 40-1. Температура расплавленного стекла 1400 С, время пребывания образца в расппаве стекла

20 с, что соответствует времени контакта чугуннои оснастки с расплавпен- 40 ным стеклом. После 6,1 — 8,2 тыс.погружений образцов в расплав стекла на их поверхности наблюдается появление разгарных трещин и напипание стекла.

Пример 2. Чугунные образцы подвергают комплексному диффузионному насыщению в порошковой среде, содержащей, мас._#_: хром 30; титан 10; гидрид титана 5; парафин 0;5; гидрати- 50 рованный сульфат хрома 10; циркон остальное. Насьпцение проводят в кон» тейнере с ппавким затвором. Температура насьпцения 1050 С, время выдержки

10 ч. Толщина покрытия составляет

90 5 мкм. Длина образцов увеличена на

5

1,5 мм, а диаметр — на 0,35 мм. Испытания образцов проводят аналогично примеру 1. После l0,3-10,5 тыс,погружений в расплав стекла на образцах обнаружено появление разгаркых тре= щин и следы напипакия стекла.

Пример 3. Предварительно обработанные чугунные образцы отжигают в порошковой смеси аналогично примеру 1, затем подвергают комплексному диффузионному насыщению (пример 2).

Толщина покрытия составляет 110 «+

«+ 10 мкм. Длина образцов увеличена на

160 мкм, а диаметр — на 28 мкм. Испытания проводят аналогично примеру l.

Визуальный осмотр контактирующих поверхностей, проводимый при 10-кратном увеличении, показал, что на образцах появляются разгарные трещины и следы напипания стекла только пос» ле 12,3 — 12,5 тыс,погружений в расплав стекла.

Пример 4. Чугунные образцы подвергают диффузионному насыщению в растворах борной кислоты, содержащей 80 . титана и 20/ хрома ° Температура насыщения 1100 С, время выдержки 10 ч. На поверхности образцов образуется покрытие толщиной 60 +

+ 2 мкм, состоящее из карбидов титана и хрома. Длина образцов увеличена на 1,6 мм, а диаметр — на 0,4 мм. Vcпытания проводят аналогично примеру 1.

Визуальный осмотр контактирующих поверхностей, проводимый при 10-кратном увеличении, показал, что на образцах после 6,2 - 6,4 тыс.погружений появляются раэгарные трещины и наблюдаются следы напипания стекла.

Результаты приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет стабилизировать размеры деталей чугунной оснастки и уменьшить в 2 раза адгеэию стекла к контактирующим поверхностям, т.е. улучшить ее ресурс работы в 2 раза.

Предлагаемый способ стабилизирует размеры деталей чугунной оснастки и обеспечивает повышение работы оснастки, работающей в контакте с расплавленным стеклом в два раза.

Формула изобретения

Способ обработки чугунной оснастки, включающий химико-термическую обработку, о т п и ч а ю шийся тем, что, с целью повьпнения стабипи- зации размеров оснастки эа счет уменьшения адгеэии стекла к оснастке, ее предварительно отжигают в порошко1650776

Материа».Ч 18-56

СЧ 21-40

СЧ 32-52

4 ° 5 95 120 11,7 128 6>9 65 6 0

4,8 72 10,8 92 11,5 110 12,2 117 6,5 60 6,2

5,1 70 11,2 87 12,0 100 12,5 115 6>7 58 6,5

48

Составитель JI.I óðëèíoâà

Редактор А.Мотыпь Техред А,Кравчук Корректор С.Иекмар

Заказ 1587 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент"., г.ужгород, ул. Гагарина,101 вой среде, содержащей, хром, титан, гидрид титана, циркон и железо в со отношении 1:1,5:2:3 соответственно и парафин в качестве разбавителя., затем охлаждают в печи со скоростью

60 град/ч до 300 С, химико-термичесо. кую обработку проводят в порошковой

1 среде, содержащей гидрид титана, титан, гидратированннй сульфат хрома в соотношении 1:2:2 соответственно, 5 причем гидрид титана и хром относятся как 1:6, а парафин вводят в качестве разбавителя циркона в количестве 5 мас.Х.