Способ боромеднения стальных изделий в виброкипящем слое

 

Сущность изобретения: стальные изделия нагревают в насыщающий смеси до температуры 400 - 450° С, выдерживают 10-20 мин, затем проводят насыщение при температуре 600 - 950° С в среде, содержащей следующие компоненты, мас.%: карбид бора 5 - 35; закись меди 0,05 - 025; хлористый аммоний 0.05 - 025; корунд 64.5 - 94,9. 2 таба

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5012874/02 (22) 21.11.91 (46) 15.12.93 Бюл. Йя 45-46 (71) Уральский политехнический институт (72) Грачев С.В.; Заваров АС„Колпаков А.С.; Баландин ЮА (73) Баландин Юрий Александрович (54) СПОСОБ БОРОМЕДНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ

ИЗДЕЛИЙ В ВИБРОКИПЯЩЕМ СЛОЕ (о) RU (ц 2ОО46Х9 Cl (51) 5 C 23 C S 70 (57) Сущность изобретения: стальные изделия нагревают в насыщающий смеси до температуры 400 — 450 С, вь держивают 10 — 20 мин, затем проводят насыщение при темпеРатуре 600 — 950 С в среде, содержащей следующие компоненты, мас%: карбид бора 5 — 35; закись меди 0,05 — 025; хлористый аммоний 0.05 — 0,25; корунд 64,5 — 94,9. 2 таба

2004619

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в любой отрасли машинострОения для повышения износостойкости изделий из сплавов на основе железа.

Известен способ диффузионного борирования, включающий нагрев, выдержку и охлаждение контейнеров:с обрабатываемы-. ми деталями и борирующей смесью с карбидом бора.

Известен состав для .боромеднения, в котором содержатся следующие компоненты, мас. :

Карбид бора 45 — 65

Окись меди 25-45

Фтористый натрий 2-10.

Боромеднение проводят в контейнерах с обрабатываемыми деталями и боромедненной смесью.

Целью изобретения является получение боромедненн ых слоев путем боромеднения в виброкипящем слое, повышение насыпающей способности состава для боромеднения, улучшение качества боромедненной поверхности стальных изделий, Поставленная цель достигается способом боромеднения стальных изделий в виброкипящем слое, включающим нагрев, процесс насыщения и охлаждение, а при. нагреве иэделий в насыщающей смеси при температуре 400 — 450 С производят выдержку 10-20 мин, процесс насыщения проводят при температуре 600 — 950 С в составе насы<цаю цей смеси, компоненты которого взяты при следующем соотношении, мас, Карбид бора . 5 — 35

Закись меди 0,05-0;25

Хлористый аммоний 0,05 — 0,25

Корунд Остальное, Выдержка при температуре 400 — 450 С производится с целью получения тонкого слоя меди на поверхности стальных изделий, которая при дальнейшем нагревании до температур насыщения диффундирует совместно с бором в поверхность стального изделия, образуя качественную ровную поверхность боромедненных слоев, При температуре выдержки ниже 400 С снижается стабильность протекания процесса адсорбции атомов меди на стальной поверхности. Медненный слой получается некачественным.

При. температуре выдержки выше 450 С ухудшается качество медненной поверхности стальных иэделий за счет образования пористого слоя меди на поверхности.

Выдержка 10 — 20 мин в интервале температур 400-450 С позволяет полностью восстановить закись меди и получить каче10

15 ственный медненный слой на стальной поверхности.

При выдержке менее 10 мин происходит частичное восстановление закиси меди и при дальнейшем нагреве насыщающей смеси до температур насыщения происходит восстановление оставшейся закиси меди с образованием на поверхности изделий пористого слоя меди, Выдержка более 20 мин нецелесообразна, так как эа время выдержки 10-20 мин закись меди восстанавливается полностью.

Процесс насыщения проводят при температуре 600-950 С. При этих температурах создаются условия для более благоприятного протекания процессов адсорбции и диффуэии атомов меди и бора в стальную поверхность.

При температуре насыщения ниже

20 600 С отсутствуют процессы диффузии атомов меди и бора в, стальную поверхность и поэтому при этих температурах образование боромедненных слоев невозможно.

Нагрев изделий до температур выше

25 950 С для процессов насыщения нецелесообразен, так как при этих температурах ухудшаются технические свойства диффузионного слоя, а также ухудшается качество боромедненной поверхности стальных иэ30 делий за счет возникновения больших термических деформаций.

Карбид бора вводится в состав компонентов с целью получения слоя с содержанием борида железа.

Присутствие в составе компонентов закиси меди позволяет получать активные атомы меди эа счет химических реакций между компонентами смеси. При этом создаются условия для более благоприятного протека40 ния процессов насыщения медью и бором стальной поверхности.

Хлористый аммоний вводится как активирующая добавка. позволяющая проводить процесс боромеднения стальных

45 изделий в виброкипящем слое беэ спекания насыщающей смеси.

Введение в состав насыщающей смеси карбида бора менее 5 мас. приводит к нестабильности протекания процесса насыщения поверхности бором и к снижению поверхностной твердости. Увеличение содержания карбида бора более 35 мас. нецелесообразно в целях экономии материала.

Уменьшение содержания закиси меди (менее 0,05 мас. ) в насыщающей смеси, снижает стабильность протекания процессов адсорбции и диффузии атомов меди в стальную поверхность, Увеличение содержания закиси меди (более 0,25 мас. ) сни2004619 жает поверхностную твердость и ухудшает качество боромедненной поверхности, Уменьшение содержания хлористого . аммония (менее 0,05 мас.%) приводит к нестабильности протекания процесса восста- 5 новления закиси меди, а также к нестабильности протекания процессов переноса бора и меди к насыщаемой поверхности и диффузии в нее. Увеличение его.свыше 0,25 мас.% нецелесообразно в целях экономии 10 материала.

Корунд вводится для создания системы, в котором путем наложения вибрации создается интенсивное перемешивание час- 15 тиц.

Диффузионное боромеднение проводят в течение 1-2 ч, Для приготовления смесей используют компоненты с размером фракции 0,10-0,15 20

В табл. 1 представлены исследуемые составы для боромеднения и свойства диффу25

Таблица1

Состав смеси, режим насыщения и результаты исследования

Показатели по и име ам

Карбид бора, мас. %

Закись меди, мас, %

Хлористый аммоний, мас.

Корунд, мас. %

Температура, С

Время выдержки, ч

Толщина слоя, мкм

Состояние поверхности

2,0

0.01

40.0

0,40

3,0

0,02

5,0

0,05

35,0

0,25

45,0

0,60

15,0

0.09

0,30

Ост.

90 †1

0,25

Ост.

90-110

0,02

Ост.

0,01

Ост, 500

0,1

Ост.

800

80 †1

0,05

Ост.

70-80

0,5

Ост.

1000

90-110

По

Уд.

flo

Таблица2

Состав смеси, режим насыщения и результаты исследования

Показатели я способов

П е лагаемый

Известный

5,0

15,0

35,0

40,0

54,0

36.0

2,0

10,0

0,5

0,4

Ост.

90-110

0,1

0,09

Ост.

900 .

90-110

0,01

0,01

Ост.

40 — 50

0,05

0,05

Ост.

90-100

0,25

0.25

Ост.

90 — 110

900

90-100

Карбид бора, мас. %

Окись меди, мас.

Фтористый натрий. мас, %

Хлористый аммоний, мас.

Закись меди, мас.

Корунд, мас, %

Температура, С

Время выдержки, ч

Тол ина слоя, мкм зионных слоев, полученных предлагаемым способом.

Пример. Образцы из стали 45 диаметром 5 мм и длиной 50 мм подвергали химико-термической обработке известным и предлагаемым способом в соответствующих составах при сопоставительных режимах с целью определения насыщающей способности смеси, определения твердости диффузионных слоев и их качества.

Результаты металлографических исследований приведены в табл. 2, Иэ приведенных данных следует, что химико-термическая обработка стальных изделий и редлагаемым способом по сравнению с известным способом улучшает качество обработанной поверхности стальных иэделий, увеличивает поверхностную твердость изделий в 1;4 раза, сокращает время обработки в 2-4 раза. (56) Авторское свидетельство СССР

М 901348, кл. С 23 С 8/70, 1982

2004619

Продолжение табл. 2 формула изобретения

5- 35

0.05 - 0,25

0,05 - 0,25

64,5 - 94,9

Составитель C.Ãðà÷å8

Техред M.Ìoðãåíòàë

Редактор P.Måëüíèêîâà

Корректор А,Мотыль

Заказ 3381 Тираж

НПО "Поиск" Роспатента

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

Подписное

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101

СПОСОБ БОРОМЕДНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ В ВИБРОКИПЯЩЕМ

СЛОЕ, включающий насыщение в среде, содержащей карбид бора и активатор, отличающийся тем, что предварительно проводят нагрев изделий в насыщающей смеси до 400 - 450 С с выдержкой 10 - 20.мин, а насыщение проводят при 600

950 С в среде, дополнительно содержащей закись меди и корунд. а в качестве активатора - хлористый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас. :

Карбид бора . Закись меди

Хлористый аммоний

Корунд