Состав для борирования стальных изделий

 

СОСТАВ ДЛЯ БОРИРОВАН11Я СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно из теплостойких сталей, включающий карбид бора, фтористый натрий и абразивно-металлическую смесь, о тл и ч а 20 щ и и с я тем, что, с целью повьяиения насыщающей способности состава и класса чистоты обра батываемой поверхности, он дополнительно содержит окись алюминия и криолит при следующем соотношении компонентов, вес.%: Абразивно-металлическая смесь 12-20 Фтористый натрий3-10 Окись алюминия 5-15 Криолит3-10 Карбид бора Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН з 5ц C 23 С 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМ .Ф СИИДЕТЕЛЬСТВУ

3-10

5-15

3-10

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЙЙ

I (21) 3373936/22-02

° ° ° ° ° ° °

22) 29. 12. 81

46) . 07.07.83. Бюл. 9 25 (72) В.И. Голубев, В.A. Кульшина, В.A. Савельев,. А.М. Ясинский .и A.Ì. Астафьев (53 ) 621.785. 51. 06 (088 . 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 775171, кл. С 23 С 9/02, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

9 755891, кл. C 23 С 9/04, 1978. (54) (57 ) СОСТАВ ДЛЯ БОРИРОВАНИЯ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, преимущественно из теплостойких сталей, включающий карбид бора, фтористый натрий и

„.Я0„„1027281 А абразивно-металлическую смесь, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения насыщающей способности состава и класса чистоты обра-" батываемой поверхности, он дополнительно содержит окись алюминия и криолит при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Абразивно-металлическая смесь 1 2- 20

Фтористый натрий

Окись алюминия

Криолит

Карбид бора

10И 281

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть применено в качестве насыщающей среды для диффузионного насыщения сталь» ных изделий, преимущественно нз тепло-$ стойких сталей, с целью повьыения качества поверхностных слоев.

Известен состав для борироваиия стальных деталей, содержащий, вес.Фг криолит 25-30, Фтористый натрий 30

3-5, карбид бора остальное (1).

В качестве связующего применяется

25%-ный раствор клея БФ-,4 в ацетоне.

Введение в состав фтористого Йат- . рия уменьшает опасность оплавления обмазки и способствует увеличению скорости борирования.

Недсстатком указанного состава asляется недостаточная прочность и

I стекание обмазки с вертикальных и острых частей изделия при 10501100 С и длительных выдержках, а также налнпанне обмазкн,на изделиях.

Это приводит к получению неравномерного слоя и увеличению трудоемкости по очистке упрочняемой поверхности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности н достигаемое му эффекту является состав для бори- . рования, содержащий следующие компо. ненты, вес.Ъ: карбид бора 45-б0, 30 абразивно-металлическую смесь 35-.52, натрий Фтористый 3-10 (.2 J данный состав позволяет проводить процесс термодиффузионного насыщения в обычной печной окислительной среде Р5 без защитной обмаэки при длительных выдержках. Входящая в состав абразивн но-металлическая смесь (отходы шлифовально-эаточного производства) имеет размер Фракции менее 0,2 мк,. 40 что исключает ее предварительный размол перед смешиванием. Обмазка замешивается на гидролизованном этнлсиликате.

Недостатком указанного состава является плохая адгезия и прилипаемость обмаэки при нанесении, а также налипание частиц обмазки на изделие после процесса химико-термической обработки и последующей вакалки.

Кроме того, общим недостатком для обоих составов является труд-ность хранения (быстрое высыхание ), высокая стоимость обмазок, токсичкая культура производства,55 при использовании в качестве связующего обмазок гидролизованного этилсиликата, клея ВФ и ацетона.

Целью изобретения является повышение насыщагоцей способности соста- 60 ва и класса чистоты обрабатываемой поверхности.

Цель достигается тем, что состав включающий карбид бора, Фтористый натрий и абраэивно-металлическую смесь, дополнительно содержит криолит и окись алюминия при следующем соотношении компонентов, вес.Ъг

Абразивно-металлическая смесь 12-20

Фтористый натрий 3-10

Окись алюминия 5-15

Криолит 3-10

Карбид бора Остальное

Обмаэка замешивается на сульфитно-спиртовой барде, что приводит к улучшению технологичности нанесения.состава на поверхность.

Введение в состав обиазки окиси алюминия способствует созданию более прочного каркаса и увеличивает жаростойкость обмазки, сохраняющейся при высокой температуре и длительной выдержке. Кроме того, контакт дисперсных тугоплавких частиц Ai O с поверхностью детали снижает налипание.

Увеличение количества А1 О в смеси против указанного умейьшается скорость борирования, а уменьшение приводит к появлению налипания обмазки.

Наличие криолита в обмаэке увеличивает активность насыщающей смеси вначале эа счет образования жидкой фазы, а затем за счет получения активной газовой среды по реакции

Иа ЗА! F -+ 3йа F + А1 F и образования сети мелких разветвленных пор.

Алюминий, отлагающийся на поверхности иэделия, частично диффундирует,внутрь, а большей частью окисля" ется с образованием тонкой окиси

А120,препятствующей налипанию час тиц обмаэки.

Превышение количества криолита против укаэанного уменьшает прочность обмазки и способствует ее стеканию при повышенных температурах. Применение в качестве связующего обмазки сульфнтно-спиртовой барды способствует хорошей смачиваемости и прилипаемости обмаэки при нанесении на иэделие. Являясь отходами бумажно-целлюлозного производства, сульфитно-спиртовая барда дешева, нетоксична, обмазка на ее основе не имеет трудностей приготовления и хранения.

Прецлагаемый состав позволяет прсводить процесс борирования в обычной печной окислительной среде при повышенных температурах (10001100 С ) и длительных выдержках.

Обычно процесс химико-термической обработки совмещается с нагревом под термическую обработку.

Пример. Проводят термодиффузнонное насыщение из смеси предложенного состава в обмазках на образцах ф 12 н Р = 40 мм при 1050 и 1100 С. Обмаэку готовят смешиванио

1027281

Таблица 1

ВреМя процесса, ч

136

116

243

122

270

158

134

292

124

180

113

170

260

120

100 ем порошкообраэных компонентов сульфитно-спиртовой бардой. Обмазку толщийой.4;б ьм наносят на образцы окунанием и шпателем, затем сушат при 80; 120 С в течение 1 ч. Затем образцы помещают в злектропечь, нагретую до температуры процесса борирования, и выдерживают 4;8 ч.

Закалку проводили с температуры насыщения. При закалке обмазка отделялась с поверхности образцов. 10

КомпоиейФМ для насыщения смеси применялись в следуки ем виде: технический карбйд бора по ГОСТ 3647-71 и 5744-74, фт0ристый натрий марки

"ч" - ГОСТ 4463-66, абразивно-метал- 15 лическая смесь, просушенная при

250-300 С в течение 1 ч, окись алюминия безводная, криолит.

В табл. 1 представлены результаты .диффузионного насыщения образцов сталей 5ХЗВЗМФС и ЗХ2В8Ф, Из табл. 1 видно, что у теплостойких сталей ДИ-23 и. ЗХ2В8Ф насыщаюСостав обмазки, вес.Ъ

1. Известный 25 Ма Al F

+5 Na F + В С остальное

2. Известный (прототип )

60В С + 35 абразивнометаллическая смесь.+ 5 Na F

Предлагаемые варианты: а ) 15-абразивно-металли- . 4 ческая смесь + 5 Ма F + 10 А1 О 8

+ 5 ИазА! F6+ В4С остальное б) 20 абразивно металлическая смесь + 10 йа F +

+5 А1 03 + 10 Иа ЗА1 F

+ В4С > >Ное в ) 10 абразивно-металлическая смесь + 3 йа F +

+ 15 А1203+ 3 Ма Л1Г

+ В 6 остальное щая способность борирования в предло3кенном составе на 5-10% выше.

Табл. 2 показывает, что чистота поверхности после окончания химикотермической обработки и закалки для всех легированных сталей выше по сравнению с сопоставленными.

Рассмотрение и сопоставление ре зультатов состояния поверхности при борировании матриц для прессования, а также образцов после медленного охлаждения показывает, что поверхность обмазки ровная, без трещин, раковин и глубоких пор и хорошо удерживается на острых частях детали.

Это говорит об малой окисляемости обмазки в процессе химико-термической обработки, что приводит к появлению равномерного диффузионного слоя, без сколов. трещин, пор и раковин, состоящего из борида Ге2В и незначительного количества FeB.

Именно такие покрытия гокаэывают наибольшую работоспособность при эксплуатации штампового инструмента.

1027281

Ъ

Таблица 2

Состав обмазки, вес.В

1. Известный

25 йа ЗА! F6

+ 5 йаР + В4С остальное .2. Прототип;

60 В С + 35 абразивнометаллическая смесь

+ 5йаГ

18-20.12-15

20-22

18-22

Предлагаемые варианты: а) 15 абразивнометаллическая смесь + 5 NaF

+ 10 А1 О + 5. йа А1F6

+ В С остальное

4-6 б ) 20 абразивно-металли« ческая смесь + 10 йа F + 5 А12ОЗ

+ 10 йа А1 Г6 + В С остальное

12-15

12-15 в 10 абразивно-металлическая смесь+ 3 NaF+ 15 Ai О+

+ 3 Na>A1F6 +.В С остальное

8-10

8-10

Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий .

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

Закай 4679/31

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

Составитель Л; Бурлинова, Редактор С. Патрушева Техред С.Мигунова Корректор Г.Решетник