Состав для комплексного насыщения стальных изделий

 

СОСТАВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО НАСЫЩЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, со держащий карбид вольфрама, борсодержащее вещество и фтористый натрий, отличающийс я тем, что, с целью повьшения тичности диффузионного слоя при сохранении его износостойкости, состав дополнительно , содержит кобальт и окись никеля, а в качестве борсодержащего вещества - аморфный бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид вольфрама 20-40 Аморфный бор 15-25 Фтористый натрий 2-8 Кобальт20-30 Окись никеля 15-25 г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(sl) С 23 С 12/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbffMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3676748/22-02 (22) 20. 12. 83 (46) 30. 06. 85 ° Бюл. N - 24 (72) В. А. Вогов, Н.M. Лернер, P.Ã. Березин и Н.В. Авдеев (71) Чирчикский филиал Всесоюзного научно-исследовательского проектного института тугоплавких металлов и твердых сплавов (53) 621.785.51.06(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1Ф 808553, кл. С 23 С 9/04, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 722998, кл. С 23 С 9/04, 1978.

„„SU„„3 4 35 (54) (57) СОСТАВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО НАСЫЩЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий карбид вольфрама, борсодержащее вещество и фтористый натрий, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения плас : тичности диффузионного слоя при сохранении его износостойкости, состав дополнительно. содержит кобальт и окись никеля, а в качестве борсодержащего вещества — аморфный бор при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Карбид вольфрама 20-40

Аморфный 6ор 15-25

Фтористый натрий 2-8

Кобальт 20-30

Окись никеля 15-25

1164315

0,,1-5,0

О, 1-15,0

Поставленная цель достигается тем,50 что состав для комплексного насьпцения стальных изделий, содержащий карбид вольфрама, борсодержащее вещество и фтористый натрий, дополнитель-. но содержит кобальт и окись никеля, 55 а в качестве борсодержащего веществааморфный бор, при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть применено в качестве насьпцающей среды для диффузионного упрочнения стальных изде- 5 лий.

Известна смесь для диффузионного насьнцения (1), состоящая из никель-, вольфрам-, натрий-, калийсодер>кащих веществ при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Окись никеля

Трехокись вольфрама

Эвтектическая смесь вольфраматов калия и 15 натрия .Остальное

Однако известный состав пригоден только для электрохимического насыщения, сложен в экплуатации, требует применения дорогостоящего оборудова- 20

l ния и использования источников постоянного тока. Кроме того, получаемые при насьпцении из данного состава никельвольфрамовые слои не позволяют пдлучить максимальный уровень износо-25 стойкости диффузионного покрытия, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является состав для боровольфрамирования стальных изделий (2)>3Q содержащий карбид бора, натрий фтористый и железную окалину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбид бора 40-60

Карбид вольфрама 10-15

Натрий фтористый 4-10

Железная окалина 25-30

Известный состав позволяет проводить насьпцение в окислительной среде без защитной оснастки. Однако полу- 4О чаемые при насьпцении из данного состава боровольфрамированные слои не обеспечивают получение высокого уровня пластичности диффузионного слоя.

Целью изобретения является повышение пластичности диффузионного слоя при сохранении его износостойкости.

Карбид вольфрама 20-40

Аморфный бор t5-25 фтористый натрий 2-8

Кобальт 20-30

Окись никеля 15-25

Введение в предлагаемый состав порошков кобальта и окиси никеля в количествах соответственно 20-30;

15-25 способствует образованию <4твердого раствора кобальта и никеля в железе, обладающего повьппенной пластичностью.

Содержание карбида вольфрама в смеси менее 207 не обеспечивает необходимой твердости и износостойкости получаемого слоя. При содержании карбида вольфрама более 407. резко снижается пластичность слоя„

Содержание в составе кобальта менее 20% приводит к снижению пластичности получаемого слоя. При содержании кобальта более 307. снижается твердость и износостойкость нанесенного слоя.

Содержание бора менее 157. недостаточно для образования необходимого количества боридов, что приводит к снижению износостойкости. Содержание бора более 25% приводит к снижению пластичности слоя.

Содержание окиси никеля менее 15% недостаточно для образования связующей фазы в необходимом количестве в получаемом слое. Содержание окиси никеля более 257. приводит к снижению твердости и износостойкости получаемого слоя.

Содержание фтористого натрия менее 27 недостаточно для образования необходимого количества флюса, что приводит к снижению износостойкости слоя. Содержание фтористого натрия более 87. приводит к получению пористого слоя вследствие избытка фторида .

В смесь указанных компонентов помещают упрочняемые детали и в атмоо сфере водорода при 1100- 1200 С в течение 4 — 10 ч осуществляют процесс химико-термической обработки.

Использование восстановительной атмо" сферы позволяет не только активировать поверхности металлических порошков и восстановление окислов металлического никеля, но и диффузию атомов элементов состава насьпцения в поверхностные слои упрочняемой детали.

Структура полученного покрытия представляет собой эвтектическую оказашель Износ, 2 рупкости, мг/см.км

100

Состав, N T-1

ЦС В, Ni0 NaF

25

0,006 30

40

34

О, 005

0,004

25

20. 24

27

0,005 35

0,004

30, 31

35

0,006 36

25

0,007

30, В С

0,008 40

0,005 58

13

27

3 11643 смесь М -твердого раствора карбидов типа (Fe, W, СО)г С6 и боридов FeB и Fe2Â, легированных кобальтом, воль- фрамом и никелем. Микротвердость такого покрытия на стали У8А 15001600 кг/мм . Микротвердость переходг ной зоны 800-900 кг/мм (Н =50).

Пример ° Состав для комплексного диффузионного насьпцения готовили смешением порошкообразных компонен-.... 10 тов фракцией 0,1-0,2 мм в обычных условиях.

Компоненты для приготовления сме-. си применяли в виде карбида вольфрама (ГОСТ 20559-.75),кобальта (ГОСТ 9721-79)15 аморфного бора (ГОСТ 10068-75), окиси никеля (ГОСТ 4331-68), фтористого натрия (марки "Ч", ГОСТ. 4463-66).

Термодиффузионное насыщение из предлагаемого состава проводили на об- 20 разцах из стали У8А размерами 10х10к х10 мм. Образцы помещали в подготовленный состав, насыпанный в керамическую лодочку с таким расчетом,чтобы на один образец приходилось по периметру 2-3 см реакционной смеси.

Лодочку с образцами помещали в печь с атмосферой водорода, нагретую до температуры процесса химико-термичесо кой обработки (1200 С) и выдерживали

6 ч. После процесса диффузионного на- сыщения проводили закалку и отпуск исследуемых образцов.

Результаты диффузионного насьпцения стали У8А после обработки из со35 ставов, содержащих -компоненты в pasСодержание компойентов, вес.%

15 ф личных соотношениях, представлены в таблице.

Как видно из таблицы, показатель хрупкости диффузионного слоя, образованного на стали У8А в течение 6 ч, составляете = 100=0,04, в то же время насьпцение из известного состава при тех же условиях позволяет получить величину 0,008.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о повышении пластичности диффузионного слоя из предлагаемого состава по сравнению с известным в 1,3-2,0 раза.

Испытания на износостойкость упрочненных образцов из стали У8А после насьпцения их-из известного и предлагаемого составов покарали, что при температуре в зоне.. трения

400 С износостойкость остаетс на

0 одном уровне.

Показатель хрупкоcTH определяли на микротвердомере ПМТ-3 по известной методике.

Использование предлагаемого состава для диффузионного упрочнения сталь. ных изделий обеспечивает по сравнению с известными составами увеличение пластичности диффузионного слоя на 30-100% возможность получения диффузионного слоя на деталях сложной конфигурации, больших габаритов и сохранение высокого уровня износостойкости покрытия.

1164315

Продолжение таблицы оказатель рупкости, 100

Износ, и мг/см км нентов, вес.й

В NiO .. NaF

42

13

15 0,012 51

32

О, 007 48

12 (прототип) 12 е

5-35 О, 008 33 железная окалина

53,В4 С

Заказ 4158/26 Тираж 900. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель С. Столпннкова

Редактор Л. Алексеенко Техред Т.Фанта Корректор Л. Бескид