Способ борирования стальных деталей
1. СПОСОБ БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ, включающий нагрев до температуры насыщения и выдержку в насыщающей среде, отличающийся тем, чт, с целью повыщения качества боридного слоя путем исключения трещин в поверхност- . ном слое, после выдержки производят дополнительную выдержку в этой же насыщающей среде при температуре на 40-70 С ниже температуры начала превращения перлита в аустенит . 2.Способ по п. 1,отличающнйс я тем, что, дополнительную вьщержку производят после подстуживания от температуры насыщения. 3.Способ по п. 1, отлнчающийс я тем, что дополнительную выдержку производят после повторного нагрева. СО
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ
РЕСПУБЛИН ((9) (I I) 1
SU (S!)4 С 23 С 8/70
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ), F
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3618190/22 — 02 (22) 08.07.83 (46) 07.08,85. Бюл. N 29 (72) С. С. Заневский, С. К. Просвирова, С. Б. Шафран и М. И. Марутянц (71) Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (53) 621.785.539(088.8) (56) Самсонов Г. В. и др. Тутоплавкие покрытия. М.: Металлургия, 1973, с. 207 — 208.
Авторское свидетельство СССР (1о 540944, кл. С 23 С 9/04, 1975. (54) (57) 1. СПОСОБ БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ, включающий нагрев до температуры насьпцения и выдержку в насышаюшейсреде,о тличаюц1ийcÿ тем, чт, с целью повышения качества борндного слоя путем исключения трещин в поверхностном слое, после выдержки производят дополнительную выдержку в этой же насыщаюо шей среде при температуре на 40 — 70 С ниже температуры начала превращения перлита в аустенит.
2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, дополнительную выдержку производят после подстуживания от температуры насыщения.
3. Способ по п. l, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что дополнительную выдержку производят после повторного нагрева.
1171561
Изобретение относится к химико-термической обработке металлов, в частности к способам диффузионного борирования сталей,. и может быть использовано в машиностроительной, металлургической и приборостроительной промыш- 5 ленности.
Целью изобретения является повышение
Ь качества боридного слоя путем исключени, трещин в поверхностном слое.
При выбранном температурном режиме 10 дополнительного нагрева и выдержке во времени, расположенная под боридным слоем зона, обогащенная углеродом, находится в устойчивом состоянии перлита, что обеспечивает менее активную диффузию и способствует созданию слоя без трещин и дефектов только в указанном интервале температур.
Кроме того, благодаря разности. коэффициентов термического расширения стали и бори дов железа, в боридном слое возникают напряжения сжатия, затрудняющие образование трещин.
Таким образом, при указанном режиме обеспечивается отсутствие трещин в диффузион. ном слое. 25
Для осуществления предлагаемого способа необходимо провести следующие операции в указанной последовательности; приготовить борирующую смесь; нагреть деталь в насыщающей среде до температуры борирования о
850 — 1050 С; выдержать деталь в нагретой печи в течение достаточного времени для получения боридйого слоя; охладить деталь до превращения аустенита в перлит;
Охлаждение можно провести двумя путями. В одном случае контейнер с деталью и насыщающей смесью достают из муфеля, охлаждают, например, до комнатной температуры, а затем проводят операцию дополнительного нагрева и выдержки в течение 1,S ч
0 40 при температуре на 40 — 70 ниже температуры начала превращения перлита в аустенит. В друдругoM случае снижают температуру в муфео ле соответственно на 40 — 70. С ниже температуры начала превращения перлита в аустенит и осуществляют выдержку в течение 1,S ч
45 при установившейся температуре, после чего, как и в первом случае, контейнер с деталью охлаждают любым способом и распаковывают.
После проведения всех операций деталь освобождают от насыщающей смеси.
Пример осуществления способа. Борирование производят на образцах стали марки
40Х цилиндрической формы диаметром 9 мм и высотой 20 мм. 55
При проведении испытаний используются следующие вещества и оборудование: — карбид бора. порошок черного цвета; — фтористыи натрии порошок белого цвета; фтористый барий, белый белый; — криолит, белый порошок; — сода кальцинированная, белый порошок; песок речной; — муфельная лечь. тип МП вЂ” 2УМ; — микроскоп "Neophot — 21" с увеличением х 30.
Для осуществления способа используют состав для борирования, приготовленный следующим образом: фтористый натрий, фто ристый барий и криолит ло отдельности просеивают через сито с ячейками 0,25 мм. Затем эти вещества и карбид бора взвешивают на технических весах и перемешиван>т для получения насыщающей смеси в следующем количестве, г:
Карбид бора 140
Фтористый натрий 2
Криолит 38
Фтористый барий 20
На дно контейнера внутренним диаметром
63 мм, высотой 80 мм из жаростойкой стали насыпают слой полученной смеси толщиной 20 мм, затем укладывают образцы на расстоянии 5 мм друг от друга. Сверху образцы засыпают насыщающей смесью, которую затем утрамбовывают. На насыщающую смесь, для образования плавкого затвора, насыпают песок слоем в 5 мм, а поверх песка засы-, лают кальцинированную соду слоем 1 мм.
Контейнер с образцами стали и насыщающей" смесью помещают в муфельную печь, нагрео тую до температуры борирования 950 С и выдерживают в ней 5 ч. Далее в одних опытах охлаждают контейнер с образцами до комнатной температуры (20оС), затем производят дополнительный нагрев и выдержку, а в других опытах производят снижение о температуры (подстуживание) до 660 — 710 С и выдержку при зтой температуре. Качество ( боридного слоя определяют визуально и с помощью микроскопа "Neophot — 21".
В таблице представлены результаты испытаОпыт 1 представляет собой осуществление известного способа борирования при реализации которого неизбежно наличие трещин в боридном слое при его толщине более 200 мкм.
Опыты 2, 12 и 13 подтверждают граничные пределы дополнительного нагрева, когда качест во боридного слоя не обеспечивается ни при охлаждении до комнатной температуры, ни о при охлаждении до 660 — 710 С (подстуживание).
Опыты 3 и ll показывают, что при распаковке контейнера и извлечении из него образРежим процесса
Качество борндного слоя
Опыт! Толщина боридноТемпература Время борирования, ыдержки, С ч
Охлаждениее до температур ры, С о
Время выдержки при дополнительном нагНаличие трещин в боридном слое
Температура доолнитель го слоя, мкм ого наго рева, С реве, ч
950
260
950
710
1,5
280
260
950
2,5
950
700
2,5
Нет
273
950
690
2,5
270
950
690
690
2,5
265
950
680
680
1,5
950
20. 680
2,5
268
670
950
670
1,5
265
950. 20
670
2,5
950
670
2,5
Есть
263
950
2,5
268
950
660
3,0
268
П р и м е ч а н и е: Охлаждение до комнатной температуры (20 С) было проведено в опытах 1, 2, 3, 5, 8, 10 11 и 12; в опытах 3 и 11 перед дополнительным нагревом производилась распаковка контейнера и извлечение из него образцов.
3 1171 цов перед дополнительным нагревом цель изобретения не достигается.
Опыты 5, 8 и 10 показывают, что после охлаждения контейнера с образцами до комнатной температуры (201 С) и дополнительного нагрева трещины отсутствуют.
Опыты 4, 6, 7 и. 9 показывают, что отсутствие трещин обеспечивается и том случае, если после борирования при 950 С температуру понижают до температуры на 40 — 70 С 10 ниже температуры превращения перлита в аустенит (до 670 — 700оС) и выдерживают лри ней.
Оптимальным режимом проведения дополни тельного нагрева является любой температур- . 15 ный режим в указанных интервалах температурного превращения перлита в аустенит
561 4 (700 .-670оС) при времени выдержки не менее 1,5 ч.Дальнейшее увеличение времени выдержки дополнительного нагрева более 1,5 ч не влияет на качество боридного покрытия, но экономически нецелесообразно.
Использование предлагаемого способа борировання позволяет полностью исключить образование. трещин в боридном слое, увеличить коррозионную стойкость деталей; борированных данным способом, по сравнению с базовым, в 1,4-1,6 раза.
Кроме того, при использовании предлагаемого способа увеличивается межремонтный период, долгове вость борированных деталей и срок их службы за счет снижения
1 \ безвозвратных потерь металла от коррозйй.
