Порошкообразный состав для борирования стальных изделий
Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении, станкостроении, на предприятиях строительной индустрии и в других отраслях промышленности. Порошкообразный состав для борирования стальных изделий содержит следующие компоненты, мас.%: карбид бора 45-65, фтористый натрий 5-8, высокоглиноземистый коррозионно-стойкий цемент на основе алюминатов кальция ВГКЦ-75-0,5 30-35, древесный угольный карбюризатор 8-12. Получается упрочненный слой на стальных изделиях при неоднократном использовании насыщающей смеси. 2 табл.
Заявляемое изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть применено для повышения износостойкости поверхностных слоев сплавов на основе железа в машиностроении, станкостроении, на предприятиях строительной индустрии и в других отраслях промышленности.
Известны составы порошковых насыщающих сред на основе карбида бора, гологенных соединений щелочноземельных металлов в качестве активаторов, наполнителей: окиси алюминия или железной окалины [1, 2, 3, 4].
Основными недостатками известных составов, является необходимость герметизации контейнеров с борируемыми деталями, недостаточная скорость насыщения и снижение насыщающей способности смеси.
Наиболее близким к изобретению является порошкообразный состав для борирования стальных изделий [3], включающий следующие компоненты, масса в %:
| Карбид бора | 45-65 |
| Фтористый натрий | 3-7 |
| Железная окалина | 20-25 |
| Графит | 4-8 |
| Доломит | 7-15 |
Применяемый порошкообразный доломит содержит MgCO3 и CaCO3 в процентном отношении (30-70). При нагреве насыщающей смеси, содержащей доломит, происходит его диссоциация:
1) MgCO3 распадается на MgO и CO2, интервал распада от 590°С до 800°С;
2) CaCO3 распадается на CaO и CO2, интервал распада от 725°С до 930°С.
При этом положительное влияние газовой фазы (двуокиси углерода CO2), которая уменьшает окисление смеси, а также интенсифицирует доставку бора к насыщаемой поверхности изделия, уменьшается с повторным использованием порошкообразного состава, снижая тем самым насыщающую способность смеси.
Техническим результатом является повышение насыщающей способности состава и повышение его технологичности, за счет возможности использования печной атмосферы.
Это достигается тем, что порошкообразный состав, содержащий карбид бора и фтористый натрий, согласно предлагаемому изобретению дополнительно содержит следующие компоненты, масса в %:
| Карбид бора | 45-65 |
| Фтористый натрий | 5-8 |
| ВГКЦ-75-0,5 | 30-35 |
| Древесный угольный карбюризатор | 8-12 |
ВГКЦ -75-0,5 - высокоглиноземистый коррозионно-стойкий цемент на основе алюминатов кальция (ТУ 5737-006-00284345-99).
| Химический состав ВГКЦ -75-0,5 | |||||
| Al2O3 | CaO | Fe2O3 | SiO2 | SO3 | R2O |
| не менее | не менее | не более | не более | не более | не более |
| 75% | 20% | 0,5% | 1,3% | 0,15% | 0,35% |
Введенный в предложенный состав ВГКЦ -75-0,5 содержит 75% Al2O3 и 20% CaO, что обеспечивает высокую технологичность заявляемого состава, предохраняя смесь от спекания и исключая налипание ее на поверхность изделий. Введение порошкообразного древесного угольного карбюризатора (10% массы) обеспечивает стабильное образование газовой фазы CO2 при неоднократном использовании смеси, предохраняя ее от окисления, интенсифицируя доставку бора к поверхности изделия, сохраняя насыщающую способность.
Диффузионное борирование изделий предлагаемым составом производят следующим образом. Изделие очищают от ржавчины и грязи. Готовят борирующую смесь путем смешивания порошков: карбида бора, фтористого натрия, ВГКЦ -75-0,5 и добавляют древесный угольный карбюризатор, который предварительно перемалывают. Состав перемешивают в смесителе. Затем детали упаковывают в контейнер, пересыпают смесью и закрывают крышкой или асбестовым листом. Контейнер помещают в печь на 6 часов при температуре 950°С.
После насыщения контейнер извлекают из печи, охлаждают до комнатной температуры, извлекают детали и промывают водой, а образцы исследуют. Для изучения стойкости смеси новую партию образцов укладывают в контейнер повторно, засыпают смесью и проводят насыщение. О потере насыщающей способности смеси судят по уменьшению глубины упрочненного слоя в образцах-свидетелях.
В таблице 1 представлены результаты исследований изменения глубины упрочненного слоя в зависимости от кратности использования смеси известного и предложенного состава. Содержание компонентов исследуемых составов следующее, масса в %:
| Таблица 1 | ||
| Известный состав | Предлагаемый состав | |
| Карбид бора | 50 | 50 |
| Фтористый натрий | 6 | 5 |
| Железная окалина | 22 | - |
| ВГКЦ-75-0,5 | - | 35 |
| Графит | 7 | - |
| Доломит | 15 | - |
| Древесный угольный карбюризатор | - | 10 |
Изменение глубины борированного слоя в зависимости от кратности использования смеси (температура борирования 950±10°С, время 6 часов, образцы Сталь 20) представлено в таблице 2.
| Таблица 2 | ||
| Кратность использования смеси, раз | Глубина упрочненного слоя после насыщения, мкм | |
| Известного (герметичный контейнер) | Предлагаемого (не герметичный контейнер) | |
| 1 | 150 | 170 |
| 2 | 135 | 160 |
| 3 | 120 | 145 |
| 4 | 80 | 135 |
Таким образом, предлагаемый состав позволяет получить в условиях окислительной атмосферы печи, без применения герметичных контейнеров стабильный по глубине упрочненный слой при неоднократном использовании смеси.
Разница в глубине упрочненного слоя на образцах при четырехкратном использовании составляет 35 мкм.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авт.свид. №920079 (СССР) М.кл. C23C 9/04. Состав для борирования стальных изделий.
2. Авт.свид. №1627587 (СССР) М.кл. C23C 8/70. Состав для борирования стальных изделий.
3. Авт.свид. №1712462 (СССР) М.кл. C23C 8/70. Порошкообразный состав для борирования стальных изделий.
4. Химико-термическая обработка металлов и сплавов: Справочник. / Под ред. Л.С.Ляховича. М: Металлургия, 1981 - 423 с.
Порошкообразный состав для борирования стальных изделий, содержащий карбид бора, фтористый натрий, углеродосодержащее вещество, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ВГКЦ -75-0,5, а в качестве углеродосодержащего вещества - древесный угольный карбюризатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Карбид бора | 45-65 |
| Фтористый натрий | 5-8 |
| ВГКЦ - 75-0,5 | 30-35 |
| Древесный угольный карбюризатор | 8-12 |
