Способ комплексной химико-термической обработки изделий из углеродистых сталей и спеченных материалов на основе железа

 

СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ХИМИКОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ И СПЕЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, включающий насьнцение поверхности бором и последующее хромирование, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса обработки и повышения технологичности процесса, одновременно с насыщением поверхности изделий бором проводят дополнительное насыщение ее алюминием путем обработки в алюминотермическом составе , содержащем оксиь бора, а последующее хромирование осуществляют в составе, содержащем окись хрома, окись никеля, порошок алюминия, хлористый аммоний, сернистое железо, парафин и окись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: 30-34 Окись хрома 8-16 Окись никеля ПороЬюк аллоштния 18-22 Хлористый аммоний 1-3 Сернистое железо 3-5 0,5-t,5 Парафин Окись алюминия Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4yt1 С 23 С 8/78,I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

И ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21). 3585293/22-02 (22) 26.04;83 (46) 23.05.85. Бюл. В 19 (72) Г,В.Борисенок, Н.А.Галынская и E.А.Куликовский (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт и Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии (53) 621.785.539(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 523962, кл. С 23 С .9/02, 1975.

2. Патент США Р 3622409, кл. 148-635, 1971. (54)(57) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ХИМИКОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ

УГЛЕРОДИСТЬБ СТАЛЕЙ И СПЕЧЕННЫХ. МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, включающий насыщение поверхности бором и последующее хромирование, о т л и ч а ю„„SU„„1157127 A шийся тем, что, с целью интен« сификации процесса обработки и повышения технологичности процесса, одновременно с насыщением поверхности изделий бором проводят дополнительное насыщение ее алюминием путем обработки в алюминотермическом составе, содержащем оксиь бора, а по" следующее хромирование осуществляют в составе, содержащем окись хрома, окись никеля, порошок алюминия, хлористый аммоний, сернистое железо, парафин и окись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Окись хрома 30-34

Окись никеля . 8-16

П opoDloK алюминия 1 8-2 2

Хпористый аммоний 1-3

Сернистое железо 3-5

Парафин 0,5-t 5

Окись алюминия Остальное

1157127

Изобретение относится к металлур.гии, в частности к способам получения комплексных диффузионных покрытий на основе бора и хрома, и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отраслях промьпппенности для повышения эксплуатационной стойкости деталей машин и технологической оснастки, изготовленных традиционными методами и 10 методами порошковой металлургии.

Известен способ комплексной химико-термической обработки сталей, состоящий иэ последовательных -операций борирования с последующим диф- l5 фуэионным отжигом и металлиэации борированного слоя элементами, вйбранными иэ группы, содержащей титан и цирконий, совместно с хромом или ванадием P1). 20

Однако этот способ не позволяет получить достаточно мощный диффузионный слой,, Наиболее близким .к изобретению является способ насыщения поверх- 25 ности стали бором и хромом с целью повьш ения эрозионной и корроэионной стойкости сталей. Известный способ включает операцию предварительного борирования в составе, содержащем Зр мас.X: В 99,5, KF 0,5. Процесс борирования осуществляют в ретортах при

1800-2100. F (982-1149 С) в течение 1-16 ч в атмосфере инертного ,газа. Последующее хромирование проводят в порошке хрома в вакууме . при 1950 F (1065 С) в течение 4 ч.

В результате химико-термической обработки по известному способу на поверхности сталей формируется диффузионный слой, состоящий из борида хрома Сг В и боридов железа. Наприг мер, при борохромировании стали 45 по известному способу (борирование:

Т=1000 С, Г 2 ч, хромирование:

Т 1065 С, Х =4 ч) общая толщина диф- фузионного слоя составляет 170 мкм, а толщина фазы Сг В 7 мкм. На спеченном материале марки ЖГр 1 (пористость 10-15%) общая толщина слоя составляет 240 мкм, фазы Сг В

10 мкм Р3.

Недостатками известного способа являются низкая скорость формирова- у ния борохромированного слоя, а также необходимость использования инерт" ной атмосферы и вакуума.

Цель изобретения — интенсификация процесса обработки и повышение технологичности процесса.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу комплексной химико-термической обработки изделий иэ углеродистых сталей и спеченных материалов на основе железа, включающему насыщение поверхности бором и последующее хромирование, совместно с насыщением поверхности изделий бором проводят насыщение ее алюминием путем обработки в алюминотермическом составе, содержащем окись бора, а последующее хромирование осуществляют в составе, содержащем окись хрома, окись никеля, порошок алюминия, хлористый аммоний, сернистое железо, парафин и окись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.Е:

Окись хрома

Окись никеля

Порошок алюминия

Хлористый аммоний

Сернистое железо

Парафин

Окись алюминия

30-34

8-16

18-22

1-3

3-5

0,5-1,5

Остальное

Все компоненты смесей используются в порошкообразном состоянии.

Процесс химико-термической обработ- ки осуществляют с использованием предварительно восстановленных составов в контейнерах, снабженных плавким затвором. Проведение процесса не требует применения специального термического оборудования, защитных атмосфер в вакууме.

Окись, никеля в составе для хромирования позволяет создать на поверхности предварительно бороалитированной стали в процессе ее хромирования благодаря встречной диффузии железа в никель диффузионную зону с повышенной концентрацией микродефектов, что обеспечивает ускоренную диффузию хрома и повышение его концен.трации в поверхностной зоне слоя.

Введение в состав парафина предотвращает окисление предварительно борированного слоя в процессе нагрева под хромирование и, как следствие,, увеличивает толщину фазы СГ В. г

П р. и м е р . Проводят химикотермическую обработку по предлагаемому способу стали 45 и спеченного материала марки ЖГр 1 (ТУ 37,355.062.1157127 з

79), полученного из шихты, содержащей, мас.Ж:

Порошок железа

{марка ПЖ 4МЗ, ГОСТ 9849-74) 99

Графит (марка

ГКЗ, ГОСТ 4404 78) 1

Исходные компоненты шихты смешивают в смесителе в течение 4 ч, прессуют при давлении 4 5-5 тс/см и сне-10 о

Э кают при 1130 С в течение 2 ч в ат мосфере диссоциированного аммиака.

Предварительное бороалитирование осуществляют в алюминотермической смеси на основе окиси бора, содержащей, 15 мас.X. окись бора 22; порошок алюминия 18; фтороборат калия 4; окись алюминия 56 при 950 С в течвние 2 ч.

Последующее хромирование проводят в предложенном составе при 1050 С в 20 течение 4 ч, 4

Сравнительные данные по общей толщине диффузионного слоя и толщине фазы борида хрома, полученных известным и предлагаемьи способами, приведены в таблице, Таким образом, приведенйые данные показывают, что использование предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет при снижении температуры предварительной обработки на 50-250 С интенсифицировать процесс насыщения в 1,2-1,4 раза (общая точка комплексного диффузионного слоя увеличивается в 1,2-1,4 раза,. толщина фазы Ct" В, определяющей корроэионную стойкость и«жаростойкость покрытия в 2-5 раз) и отказаться от использования при прове денни процесса насыщения специального термического оборудования, защитных атмосфер и вакуума.

s4 н о о

C) С)

ОО

Ю Ф

Щ с6 ъ.

e v л

lg о

Ц о

Ц о

Гч ю о ф 5

Г о

4 и р в ф о ж о

Э

CS о

Р

3 И Г о о

4 to еМ

1 о В л °

lg

Фф

Н

10 I о

1157127 .

Ю о

v о

И Ю

С) о о

Д1 еХ И о м 8 о а

9 о t"

3 о о э

1 6

CV

CV.

ОО

C)

С>

С)

« 3

C) о е о о\ е

C)

N CV

И о о

1157127 о х а о. о а

Ю М о v О а о

Й «3

C) о е л о у е»

l i:

О аа й

1157127

3 1О

00 и

Ю 9 3 Фф в ахах х в . o - э g u ох оо о

СМ о о х х о о

Фю о ж ф ф ф у4 о о

С 1

<Ч

Ю о и л о (1 ч

СЭ о ф-е! о

I 1

1:

o g.Щ

I A A а, 0) j (Ц. о ó 6 о

1 Х щ о

i5 м

2L аи

Ю 1

4 4 л с) н

Ф х о х о е и х х & о о. х

@. о р. с о р н и о о Й х ы

Р о х А A Н м î v o а. Ы х о х о о е

1157127 о

© ао сч

cJ о

И

Р к

3 о о

Оа ч . е о о о а а о

Ch е»

00 (Ч л

a Ch о а и л л

М о о е

Ц

3 ж х

О

М Н

v o а х о

Ю С3

М Ю ахах жаков

o e e ga ох оо о о

° е

Г е о

М ж

Ю о о

М

Q о н

О е5

Ф а к

CO чФ

СЧ Ф 4М

1 1

3 ь и в

35 с3 l3

14 ь о\

Ю ь о

Ю о

v о ь ь ь а а о о

CO. Ю у. ж

t( о а

В о

Фе

О м

g о

3С

0l о

Ве

О а

lC

1157127 о

И

О ь

) %» ж (М

1/ л 3Г

Ц\ л

ch ь