Состав для диффузионного насыщения железоуглеродистых сплавов

 

Сущность изобретения: состав содержит , мае. %: хром 20-30; отход производства обогащения оловянных руд, содержащих турмалин и кварц, 66-78; хлористый аммоний 2-4. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 С 10/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4858098/02 (22) 08.08.90 (46) 07.09.92. Бюл. М 33 (71) Институт машиноведения и металлургии и Дальневосточное отделение АН СССР (72) В.П, Балов, Е.И. Белов, Д.С. Гузанов и

Л,А. Сенотрусова (56) Совершенствование технологических процессов и оборудования в литейном производстве, Комсомольский-на-Амуре политехнический институт; Хабаровск, Хабаровский политехнический институт; 1989, с. 35-37.

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано для изделий в металлургической, машиностроительной и других отраслях народного хозяйства.

Известен состав для диффузионного хромирования чугуна при следующем содержании компонентов, мас, 7,;

Феррохром 50

Окись алюминия 45

Хлористый аммоний 5

На деталях из модифицированного ковкого чугуна с применением этого состава при 1050 — 1150 С и выдержке 4 — 8 ч образуется диффузионный слой толщиной 130—

160 мкм.

Недостатком указанного состава является его относительно низкая насыщающая способность. К тому же хромирование изделий из чугуна при температуре выше 1050 С нецелесообразно из-за возможного оплавления поверхности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является состав для. Ж» 1759954 А1 (54) СОСТАВ ДЛЯ ДИФФУЗИОННОГО НАСЫ ЩЕНИЯ ЖЕЛ ЕЗОУГЛ Е РОДИ СТЫХ

СПЛАВОВ (57) Сущность изобретения: состав содержит, мас. j: хром 20 — 30; отход производства обогащения оловянных руд, содержащих турмалин и кварц, 66 — 78; хлористый аммоний 2-4. 1 табл, диффузионного хромирования стальных деталей (сталь 45) при следующем составе компонентов, мас, 7;;

Хром 25

Окись алюминия 70

Хлористый аммоний 5

Недостатком известного состава является относительно низкая насыщающая способность, необходимость проведения процесса при высоких температурах и больших выдержках для получения нужной толщины легированного слоя, Целью изобретения является повышение насыщающей способности состава при снижении температуры насыщения.

Для этого в состав для диффузионного хромирования, содержащий хром, хлористый аммоний и наполнитель, в качестве наполнителя содержит отход производства обогащения оловяных руд, содержащих турмалин и кварц при следующем соотношении компонентов, мас,%;

Хром 20-30

Отход производства

1759954 обогащения оловяных руд, содержащих турмалин и кварц 66-78

Хлористый аммоний 2 — 4

Со -;оставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав отличается от известного введени.::м H080I компонента, а именно отхода производства обогащения оловяных руд, содержащий турмалин и кварц, Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии крлтерию "существенные отличия".

Функциональное назначение каждого из компонентов, ГОСТЫ поставок и химические формулы следующие, Хром марки ПХМ1 (ТУ 14-1-1474-75) является поставщиком атомов хрома.

Хлористый аммоний NH4CI (ГОСТ 3773в

72) является активатором процесса, способствует образованию активных газообразных соединений хрома, ускоряет диффузионные процессы, Отход производства обогащения оловяной руды представляет собой продукт переработки оловяной руды, выполняемой согласно "Техноло-ической инструкции для

Солнечной обогатительной фабрики Солнечного ГОКа" и "Схемы цепи аппаоатов.

Спецификации оборудования ГС-761 от

24.01.89 г." Солнечного ГОКа и согласованных с головной организацией "Гипроникель" (г, Ленинград). Химический состав указанного продукта содержит 39 элементов периодической системы и 20 минералогических элементов, основу которых составляет кварц (SiOz) 36,1 / и турмалин на основе железа типа "шерл" в виде сростков с кварцем и породой, тончайшими (первые мкм) иголочками, зернами и их агрегатами в количестве 39,1, Химический состав входящего в состав продукта турмалина, . 35,2S:Oz; 30,4AIzOz;

10,5В20э; 9,1 FeO:4,6FezOg; 4,4MgO; 2,1СаО;

1,3TiOz; 1,0NazO; 0,5Мп0; 0,1KzP; 0,1F;

0,7HzO+ (см. "Геология, минералогия и геохимия Комсомольского района", Под ред.

Е,Б. Радкевича. М., Наука, 1971, с, 63 — 67).

Применялся отход производства обогащения оловянной руды B молотом виде зернистостью 5 — 10 мкм, который благодаря особенностям своего состава повышает насыщающую способность смеси, снижает необходимую для протекания процесса

55 температуру в печи до 800 — 900 С и уменьшает продолжительность выдержки, при этом возрастает поверхностная твердость и износостойкость обрабатываемых изделий, Для экспериментальной проверки заявляемого состава были подготовлены пять смесей компонентов, три из которых показали оптимальные результаты {см. таблицу).

Все компоненты порошковых смесей перед использованием тщательно размалывались, просеивались, просушивались и смешивались. Применялись порошковые материалы, прошедшие при просеивании через сито с ячейками 0,05 Х 0,05 мм. Сушку производили при 120 — 140 С в течение 2 ч с периодическим перемешиванием. Смешивание порошков производили в смесителе барабанного типа в течение 4 ч с загрузкой рабочего объема на 60 — 70 .

Изделия перед химико-термической обработкой обезжлривались растворителем, высушивались, укладывались в контейнер, поспойно пересыпались смесью указанного состава, Совместно с иэделиями обработке подвергают образцы-свидетели из тех же сплавов, по которым определяют толщину диффузионного слоя и его твердость, После окончания хромирования контейнеры выгружают из печи, охлаждают до комнатной температуры и разгерметизируют, Хромирование изделий из серого чугуна марки СЧОО и стали 45 в предлагаемом порошковом составе осуществляли в герметичном контейнере в электропечи при температуре 900+5 С в течение 3 ч. Полученные результаты представлены в таблице, Из приведенных в таблице данных следует, что предлагаемый состав обладает значительно большей насыщающей способностью, что позволяет существенно повысить рабочие характеристики упрочненных изделий: глубину диффузионного слоя в 4 — б раз, поверхностную твердость на 1 — 5 ГПа и, следовательно, срок службы изделий, при этом можно значительно снизить температуру печи и продолжительность процесса химико-термической обработки.

Использование заявляемого изобретения позволит повысить; качество обработки изделий за счет повышения глубины диффузионного слоя и твердости поверхности; производительность процесса эа счет большей активности состаэа; воэможности использования процесса диффузионного хромирования; возможности использования печей с низкой температурой.

1759954

Оптимальным является состав для хромирования в заявленных пределах. При отклонении от указанных пределов насыщающая способность состава и поверхностная твердость монотонно уменьшаются. отличающийся тем, что, с целью повышения насыщающей способности при снижении температуры насыщения, он в качестве наполнителя содержит отход произ.

5 водства обогащения оловянных руд содержащий турмалин и кварц при следую. щем соотношении компонентов, мас. хром — 20 — 30; отход производства обогаще ния оловянных руд, содержанних турмали

10 и кварц — 66 — 78; хлористый аммоний — 2 — 4.

Формула изобретения

Состав для диффузионного насыщения железоуглеродистых сплавов, содержащий хром, хлористый аммоний и наполнитель, Поверхн. Примечание твердость, ГПа

Содержание, мас. $

Режим ХТО

Толщина слоя, мкм

Состав

T,С т;ч

Известный состав (аналог)

50 FeCr+45 А!гОз+5 NH4CI

Известный (прототип)

25 Cr+70 А!20з+5 МНдС!

18,9

17,4

12-13

19,0 (16)

19,8 (1 7)

20,0 (17)

20,0 (17)

18,9 16

100 (80)

170 (140)

190 (150)

180 (150)

120 110

900

Чугун СЧОО (в скобках для стали

45) 4

6

Составитель В. Балов

Редактор М, Стрельникова Техред М,Моргентал Корректор А. Козориз

Заказ 3159 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Предлагаемый

15 Cr+83 ОП+2 NH4CI

20 Сг+78 ОП+2 NH4CI

25 Сг+72 ОП+3 NH4CI

30 Cr+66 ОП+4 NH4CI

35 Cr+61 ОП+4 NH4CI

1150

4

16

12

170