Способ боромеднения стальных изделий в виброкипящем слое

 

Использование: изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в люлой отрасли машиностроения для повышения износостойкости стальных изделий. Сущность изобретения: способ боромеднения стальных изделий включает нагрев в среде аммиака при достижении температуры нагрева 450 - 500С производится выдержка 20 - 25 мин и после этого откачиваются газообразные продукты, а процесс насыщения проводят в составе, компоненты которого взяты при соотношении, мас. % : карбид бора 1 - 5; окись меди 0,01 - 0,05; тетрафторборат натрия 0,1 - 0,5; корунд 94,45 - 98,89. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения для повышения износостойкости стальных изделий.

Целью изобретения является повышение насыщающей способности состава для боромеднения, улучшение качества поверхности боромедненных стальных изделий.

Поставленная цель достигается способом боромеднения стальных изделий в виброкипящем слое, включающим нагрев, процесс насыщения и охлаждение, отличающийся тем, что нагрев осуществляется в атмосфере аммиака, при достижении температуры нагрева 450-500^оС производится выдержка 20-25 мин и затем откачиваются газообразные продукты из реторты, а процесс насыщения проводят в составе, компоненты которого взяты при соотношении, мас. % : Карбид бора 1-5 Окись меди 0,01-0,05 Тетрафторборат натрия 0,1-0,5 Корунд Остальное Нагрев в атмосфере аммиака обеспечивает при температуре 500^оС восстановление меди из окиси меди и адсорбцию ее к поверхности стальных изделий.

При температуре выдержки ниже 450^оС снижается стабильность протекания процессов восстановления меди и адсорбции атомов меди к стальной поверхности. Медненный слой получается некачественным. При температуре выдержки выше 500^оС ухудшается качество медненной поверхности стальных изделий за счет образования пористого слоя меди на поверхности.

Выдержка 20-25 мин в интервале температур 450-500^оС в присутствии аммиака позволяет полностью восстановить окись меди и получить качественный медненный слой на стальной поверхности.

При выдержке менее 20 мин происходит частичное восстановление окиси меди и при дальнейшем нагреве насыщающей смеси до температур насыщения происходит восстановление оставшейся части окиси меди с образованием на поверхности изделий пористого слоя меди. Выдержка более 25 мин нецелесообразна, так как за время выдержки 20-25 мин окись меди восстанавливается полностью.

После восстановления окиси меди присутствие аммиака в насыщающей среде приводит к ухудшению качества боромедненной поверхности. Поэтому после выдержки 20-25 мин производят откачку газообразных продуктов из реторты и дальнейшие процессы насыщения идут за счет активатора - тетрафторбората натрия.

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

Присутствие в составе смеси окиси меди позволяет получать активные атомы меди за счет восстановления окиси меди. При этом создаются условия для более благоприятного протекания процессов насыщения медью и бором стальной поверхности.

Тетрафторборат натрия вводится как активатор, способствующий освобождению бора, адсорбции и диффузии его в стальную поверхность.

Корунд вводится в состав компонентов как наполнитель, необходимый для создания виброкипящего слоя.

Введение в состав насыщающей смеси карбида бора менее 1 мас. % приводит к нестабильности протекания процесса насыщения поверхности бором и к снижению поверхностной твердости. Увеличение содержания карбида бора более 5 мас. % нецелесообразно в целях экономии материала.

Уменьшение содержания окиси меди менее 0,01 мас. % в насыщающей смеси, снижает стабильность протекания процессов адсорбции и диффузии атомов меди в стальную поверхность. Увеличение содержания окиси меди более 0,05 мас. % снижает поверхностную твердость и ухудшает качество боромедненной поверхности.

Уменьшение содержания тетрафторбората натрия менее 0,1 мас. % приводит к нестабильности протекания процессов освобождения бора и переноса бора и меди к насыщаемой поверхности. Увеличение его содержания свыше 0,5 мас. % нецелесообразно в целях экономии материала.

Диффузионное боромеднение проводят при температуре насыщения 900-950^оС в течении 2 ч.

Для приготовления смесей используют компоненты с размером фракции 0,10-0,15 мм.

П р и м е р. Образцы из стали 45 диаметром 5 мм и длиной 50 мм подвергали химико-термической обработке предлагаемым способом в соответствующих составах с целью определения насыщающей способности смеси.

Результаты металлографических исследований приведены в таблице.

Из приведенных данные следует, что химико-термическая обработка стальных изделий предлагаемым способом по сравнению с известным способом улучшает качество обработанной поверхности стальных изделий, сокращает время обработки в 2 раза. (56) Авторское свидетельство СССР N 1219670, кл. C 23 C 8/00, 1986.

Формула изобретения

СПОСОБ БОРОМЕДНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ В ВИБРОКИПЯЩЕМ СЛОЕ, включающий нагрев, насыщение в порошковой смеси, содержащей карбид бора и медьсодержащий компонент, и охлаждение, отличающийся тем, что нагрев проводят в атмосфере аммиака, причем при достижении 450 - 500^oС проводят выдержку в течение 20 - 25 мин, после чего откачивают газообразные продукты, а насыщение проводят в смеси, дополнительно содержащей тетрафторборат натрия и корунд, а в качестве медьсодержащего компонента - окись меди, при следующем соотношении компонентов, мас. % : Карбид бора 1 - 5 Окись меди 0,01 - 0,05 Тетрафторборат натрия 0,1 - 0,5 Корунд 94,45 - 98,89

РИСУНКИ

Рисунок 1