Способ упрочнения поверхностей стальных деталей сульфидированием

Изобретение относится к области упрочнения восстановленных поверхностей стальных деталей сульфидированием. Сульфидирование проводят в течение 1-4 ч при температуре 550-600°С с использованием обмазки следующего состава, мас.%: серный колчедан 50, шамот 50. Перед сульфидированием электроосаждают слой железо-молибденового покрытия. Повышают износостойкость и прочность поверхностей стальных деталей.

 

Изобретение относится к области упрочнения восстановленных поверхностей стальных деталей.

Известен способ электролитического осаждения сплава железо-молибден из электролита, содержащего хлорид железа, соль молибденовой кислоты, лимонную кислоту.

Процесс осаждения покрытия на изношенные поверхности проходит на переменном асимметричном токе с коэффициентом асимметрии 1,2…6 при температуре 20…50°С и интервале катодных плотностей тока 35…40 А/дм² (Патент на изобретение №2169799, МПК С25В 3/56, Электролит для осаждения покрытия. Авт. Серебровский В.И., Серебровская Л.Н., Серебровский В.В. и Коняев Н.В.). Недостатком данного способа является недостаточно высокая микротвердость поверхности, не превышающая 8000-8200 МПа, что в ряде случаев является причиной ограниченной износостойкости покрытий. Повышение износостойкости покрытий может быть достигнуто их химико-термической обработкой.

За прототип взят способ химико-термической обработки стальных деталей сульфидированием (Прогрессивные методы термической и химико-термической обработки. Под. ред. Ю.М.Лахтина и Я.Д.Когана. М.: Машиностроение, 1972. С.156-159). Сульфидирование выполняется с использованием серного колчедана и шамота (15 и 85% соответственно) при температуре 550°С в течение 3 часов.

Полученные упрочненные слои обладают недостаточно высокой микротвердостью и износостойкостью.

Для получения повышенной износостойкости восстановленных поверхностей стальных деталей предлагается обработка электролитического железо-молибденового покрытия сульфидированием.

Новым является то, что сульфидированию подвергается электроосажденный слой железо-молибденового покрытия. Температура сульфидирования изменялась в пределах 550…600°С. Нижний предел температуры 550°С ограничен образованием дисульфидов молибдена, а верхний предел 600°С обусловлен тем, что выше этого предела происходит образование окислов молибдена. Длительность процесса составляла 1…4 часов. Этот интервал обусловлен глубиной образования дисульфидов молибдена. Так за время обработки в 1 час глубина слоя дисульфидов молибдена достигла 0,04 мм, а за время 4 часа - 0,4 мм. Для сульфидирования использовалась паста следующего состава (мас.%): серный колчедан 50%, шамот 50%. Данное содержание компонентов в пасте обеспечивает максимально возможную толщину как зоны сульфидов, так и всего диффузного слоя, включающего зону дисульфидов молибдена и зону твердого раствора. Сульфидированное железо-молибденовое покрытие имеет износостойкость в 3…4 раза выше износостойкости электролитического железа. Данное увеличение износостойкости объясняется тем, что наряду с сульфидами железа в покрытии образуется дисульфид молибдена, который, являясь твердой смазкой, обеспечивает высокую износостойкость.

Данный способ включает в себя следующие операции. Для получения обмазки хорошо перемешенные компоненты, находящиеся в порошкообразном состоянии, разводятся крахмальным клейстером до консистенции густой сметаны. Детали, восстановленные электролитическим железо-молибденовым покрытием, погружаются в сосуд с обмазкой, в результате чего на поверхности детали остается слой пасты толщиной 1,5…2 мм. После сушки при 60…80°С детали с сухим слоем обмазки упаковываются в контейнер. После чего детали засыпают нейтральной засыпкой для плотной изоляции деталей друг от друга, а также от стенок, дна и крышки контейнера. Наполнителем служит смесь следующего состава (мас.%): кварцевый песок 70; сажа 20; древесно-угольная зола 10. Наполнитель выполняет роль песочного затвора, удерживающего продукты распада у сульфидируемой поверхности, а также препятствующего их выходу из контейнера. Закрытый крышкой контейнер вместе с деталями помещают в электропечь, разогретую до температуры процесса. После прогрева контейнера до 550…600°С и выдержки при этой температуре контейнер извлекают из печи, снимают с него крышку и высыпают содержимое на решетку. Наполнитель просыпается через решетку, а детали остаются на ней. Их вместе с решеткой быстро помещают в емкость с холодной водой с целью закалки полученных слоев.

На основании проведенных исследований оптимальными условиями являются следующие: известное электроосаждение железо-молибденового покрытия на переменном асимметричном токе, сульфидирование в обмазке следующего состава (мас.%): серный колчедан 50, шамот 50. Сульфидирование протекает при температуре 550°С. Время процесса длится 4 часа. Глубина слоя сульфидов достигает толщины электроосажденного покрытия 0,4 мм.

Предлагаемый способ экономически эффективен. Покрытия обладают высокой износостойкостью, превышающей показатели сплава электролитического сплава железо-молибден в 3…4 раза, что позволяет их использовать в народном хозяйстве для восстановления и упрочнения поверхностей деталей машин.

Способ упрочнения поверхностей стальных деталей сульфидированием, отличающийся тем, что сульфидирование проводят в течение 1-4 ч при температуре 550-600°С с использованием обмазки следующего состава, мас.%: серный колчедан 50, шамот 50, при этом перед сульфидированием электроосаждают слой железо-молибденового покрытия.