Состав для комплексного насыщения стальных изделий

 

СОСТАВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО НАСЫЩЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий борную кислоту, зслористый аммоний, ванадий и окись алюминия, о т л ич а ющий с я тем, что, с целью повышения жаростойкости и износостойкости , он дополнительно содержит окись хрома, фтористый алюминий, иттрий и аммоний при следующем соотношении компонентов, вес.%: 35,0-40,0 Окись хрома 4,0-6,0 Борная кислота 3,0-5,0 Хлористый аммоний 7,0-10,0 Фтористый алюминий 2,5-4,0 Иттрий 7,5-12,0 Алюминий 1,0-3,0 Ванадий Остальное Окись алюминия (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН

„„Su„„1006536 A

3(5 ) С 2 3 С 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К. ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4, 0-6,0

3,0-5,0

Борная кислота

Хлористый аммоний

2,5-4,0.

7,5-12,0

Иттрий

Алюминий

Ванадий

Окись алюминия

1, 0-3,0

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫПФ (21) 3362974/22-02 (22) 09. 12 ° 81 (46) 23.03.83. Бюл. М 11 (72) Ю. И. Чулков, В. Н. Баранкевич, С. Н. Семенов, В. И. Саутин и A. П. Гофман (71) Научно-производственное объединение "Агроприбор" (53) 621.785-51.06(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 411166, кл. С 23 С 9/02, 1974.

2. Авторское .свидетельство СССР

Р 549503, кл. С 23.С 9/00, 1975. (54) (57) СОСТАВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО НАСЫЩЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий борную кислоту, хлористый аммоний, ванадий и окись алюминия, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения жаростойкости и износостойкости, он дополнительно содержит окись хрома, фтористый алюминий, иттрий и аммоний при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Окись хрома 35,0-40,0

Фтористый алюминий 7,0-10,0

10065 36

7,5-12,0

1,0-3,0

Остальное

Алюминий

Ванадий

Окись алюминия

Хлористый аммоний

5 0-9,0

4,0-6,0

Алюминий

Окись кремния

4,0-7,0

Ванадий

4,0-6,0

3,0-5,0

7,0-10,0

2,5-4,0

Борная кислота

Хлористый аммоний

Фтористый алюминий

Иттрий

Изобретение относится к металлургии, и может быть использовано для повышения жаростойкости и износостойкости прессового и штампового инструмента, полученного иэ высоколегированных сталей.

Известен состав для поверхностного легирования сталей, содержащий

38-45% окиси хрома, 9-12% алюминия, 5-10% окиси кремния, 1-3% .хлористого аммония и окись алюминия — осталь- 10 ное (1).

Одним из недостатков описанной смеси является пониженный уровень свойств, характеризующий материалы по жаростойкости и иэносостойкости 15 при повышенных температурах.

Наиболее блиэким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является состав для поверхностного легирования инстру- 20 ментальных сталей 2 g, содержащий следующие компоненты, вес.%:

Хром 35,0-40,0

Борная кислота 1,0-2,0

2,0-5 0

Окись алюминия Остальное

Недостатком известного состава является невысокая износостойкость и окалиностойкость материала при температурах BbEIle 650 С. После хими- 35 ко-термической обработки при 1050 С в течение 5 ч для стали ЗХ2В8Ф, жаростойкость (привес) при 700 С эа

10 ч составляет 2 г/м2 износостойо кость (убыль) при 700 С на пути 40

2500 и — 10 г/м .

Пелью изобретения является повы- ° шение жаростойкости и износостойкости сталей при повышенных температурах.

Для достижения указанной цели в состав для комплексного насыщения сталей, содержащий борную кислоту, хлористый аммоний, ванадий и окись алюминия, дополнительно вводят окись хрома, фтористый алюминий, иттрий и алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Окись хрома 35,0-40,0

Применение укаэанной смеси образует на поверхности иэделий сложный диффузионный слой, представляющий собой многокомпонентный твердый раствор на базе насыщаемого металла.

Введение в состав смеси иттрия способствует стабилизации окислов и других фаэ на основе хрома и алюминия, образующихся на поверхности изделий.

Применение окиси хрома и фтаристого алюминия способствует более быстрой диффузии хрома и алюминия в поверхностном слое твердого раствора.

Высокое Содержание в насыщающей смеси Сr20> приводит к хромированию сталей, что благоприятно сказывается на жаростойкости и иэносостойкости.

При содержании окиси хрома менее 35% процесс хромирования развивается недостаточно эффективно, а при содержании свыше 40% тормозится процесс насыщения другими элементами.

Применение фтористого алюминия также активизирует мощность диффузионного источника в системе Сг-AlV-Y-В. Введение укаэанных пределов ,способствует наибольшей диффузионной активности насыщения укаэанной системы. При большем количестве фтористого алюминия в смеси (10%) состав насыщения твердого раствора смещается в сторону алитирования.

Пример. Для приготовления смеси предлагаемого состава используются порошки дисперсностью 1-200 мкм, компоненты перемешиваются до получения однородного состава. Затем проводят предварительный отжиг смеси в контейнере с плавким затвором при

1050 С, в течение 5 ч, после чего проводят сам диффузионный отжиг деталей с добавкой в садку новой порции хлористого аммония в указанных количествах.

Режим химико-термической обработки включает нагрев до ЗОООC и выдержку 1 ч., подъем температуры до 850ОС за 2 ч, затем до 1100 С за 2 ч, выдержку при этой температуре 8 ч и охлаждение на воздухе, Глубина слоя при таком режиме находится в пределах 50-70 мкм.

Свойства образцов стали ЗХ2В8Ф после химико-термической обработки по указанному режиму представлены в таблице.

1006536

1

I

1

1

I

1, 1

I ь 1

I »»(I

I I4 Ф 1 ! o o

О dl ! хио

I eO ue(OocdX(1 (4 CCl W Q I

Oc- (Р,( (О оФ(1 Оь Х «.4 К.!

1 cd/ + I

Э о х о о

1 м

I o

1 (Ч

1

1 I

»

»»Ъ

I o

1 an

1 I

1 O

I

1 !

1 аА

C)

«-4

7» !

Ю а Cl

»ь»ь о

1 .I

1

1

I

I

Ф

IC!

»

g о

Ф

Е

Ф

Ф м

Са

I

1 ь о

» о

«-4

» (»

I

I

I

I

С

I Ъ(1 z

1 е

» 3»

Ю

» м о о

I ! м

I o

CCC

I »4»

1 х

»

»Г\

«(»

I

CJ

Сь а, СО м

I I

I !

»4Ь

I Ю

I e

»

CJ о

Ъ о

«»(ь о ь аА м о

»

00 м

93

Cd (ю о о о!

I

1 !

1

1

I !

А о

Э

Е

v ь ь

Cd X

1 cd 5

1 X

1 ь

1 Ф Ы

1 и Ж

1 М X ! Э Х

I И Ц

I Ф Э ! И

1 0)»4( (хх

t !

I ! !

I

I

I

I

1

1

I

1и

IO

I o

1»»Ъ g

11 Е»

1 ь

I Х И

I P»

1 И Э х X

u g

25о

I 6Ъ acl

I ь«ь Id Сь(1 о

» \ м м

1 1

».»Ъ

» » т4 «"4

+ + о о

» »

«-4 СЧ

«-4

CQ о

СЧ «-4

I I м

» »

«.4 «Ф

+ + о о

» »

М»42 о о

»

»Ч CD

«-4

Ю Ю

»

aCl о. о

» »

».О СЧ м

Э

dI й!

1

СО с

ОЪ

1 1

1

I

1

1

I

1

»О I

»

«-4 1

+ 1

I

I

1

I I (1

1 !

I

1

I I

I

1 (1

1

1

1

1

1

1

1 I

1

1

1

t 1

1

Ф I

Ф 1

COL I .g

Р (»

Cd (л Д»

ox о о и (:

1006536

Составитель Г. Бахтинова

Редактор Н. Егорова Техред С.Мигунова Корректор Е. Рошко

Заказ 2057/44 Тираж 954 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Приведенные В таблице данные свидетельствуют о том, что жаростойкость и износостойкость при повыаенной тем-. пературе превышает в 3-3,5 раза полученную на сталях, обработанных из-.. вестным способом.

Предполагаемый экономический эффект от внедрения химико-термической обработки матриц, служащих для изготовления сложных профилей из алюминиевых сплавов, по сравнению с простым хромированием сплава ЗХ2В8Ф за счет повышения износостойкости и жаростойкости составляет 1000 руб. на тонну годных полуфабрикатов.