Способ подготовки электродной ванны для безэлектролизного борирования

Авторы патента:

СМОЛЬНИКОВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

САРМАНОВА ЛИЯ МИХАЙЛОВНА

КНЫШЕВ ЭДУАРД АНТОНОВИЧ

ЛИПИНСКИЙ ИВАН ЕВДОКИМОВИЧ

C23C8/42 - с введением только одного элемента

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК (1Ю <И> (sory С 23 С 8 42

30-35

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3528277/22-02 (22) 24.12.82 (46) 23.01.86. Бюл. У 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский инструментальный институт (72) E.A.Ñìîëüíèêîâ, Л.M.Ñàðìàíîâà, Э.А.Кнышев и И.Е.Липинский (53) 621.785.539(088.8) (56) Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлав и сплавов.

M.: Иашиностроение, 1965, с. 229.

Авторское свидетельство СССР

И- 996515, кл.. С 23 С .9/10, 1981. (54) (57) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЭЛЕКТРОДНОЙ ВАННЫ ДЛЯ БЕЗЭЛЕКТРОЛИЗНОГО

БОРИРОВАНИЯ, включающий наплавление насыщающей смеси трехфазным переменным током напряжением 6-30 В, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с целью экономии насыщающей смеси и предотвращения образования корки на зеркале ванны, наплавление ведут в два этапа вЂ” вначале наплавляют легкоплавкую составляющую смеси, содержащую, мас. Х:

Хлористый натрий 65-75

Хлорис тый калий Остальное а затем добавляют борирующую составляющую в количестве 8-14Х от массы легкоплавкой составляющей смеси, содержащую, мас. 7:

Бура 25-30

Бор

Фтористый натрий

1206335!

3-6, 5

2-4, 5

2,5 вЂ” 5

25-)5

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке металлов и сплавов, и может быть использовано в инструментальной и машиностроительной промышленности.

Цель изобретения вЂ” экономия насыщающей смеси и предотвращение образования корки на зеркале ванны.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу подготовки электродной ванны для безэлектролизного борирования, включающему наплавление насыщающей смеси трехфазным переменным током напряжением 6-30 В, наплавление насьпцающей смеси ведут в два этапа, вначале наплавляют легкоплавкую составляющую смеси, содержащую, мас. %:

Хлористый натрий 65-75

Хлористый калий Остальное а затем добавляют борирующую.состав- ляющую в количестве 8-147 от массы легкоплавкой составляющей смеси, содержащую, мас. X:

Бура 25-30

Бор 30-35

Фтористый натрий Остальное

Состав легкоплавкой составляющей смеси выбирают исходя из условия, что ее вязкость после расплавления должна обеспечивать равномерное распределение бора по всему объему ванны после введения в нее борирующего комплекса.

Из табл. 1 видно, что равномерное распределение бора по объему ванны достигается при использовании легкоплавких составов, содержащих 65-75 NaCf и 25-357 КСУ.

Для розжига ванны используют смесь солей, содержащую 70% NaCI u

30% KCZ вес ее в объеме ванны сос- . тавляет 25 кг, в которую, с целью выбора рационального состава борирующей составляющей, вводят смесь буры, бора и фтористого натрия в различных соотношениях и в различных массовых процентах от массы легкоплавкой смеси и проводят борирование образцов из стали 9ХС ф 10х10 мм при 870 С в течение 30 мин. После этого определяют глубину борированного слоя на образцах.

Результаты экспериментов сведены в табл. 2, Из табл 2 видно что требуемая в большинстве случаев при борировании изделий глубина слоя 100-140 мкм достигается введением в легкоплавкую смесь хлористых солей борирующего комплекса в количестве 8-147. от ее массы, содержащей 25-30 мас.X буры, 30-35 мас.7 бора и фтористый натрий остальное, при этом на зеркале ванны не образуется корка.

Увеличение содержания буры свыше

30 мас. % и бора свьппе 35 мас. X в составе борирующей составляющей не приводит к существенному повышению глубины борированного слоя.

Уменьшение содержания буры до

20 мас.X и бора до 25 мас.X в составе борирующей составляющей как и уменьшение до 57 количества последнего существенно снижает глубину слоя. Введение в легкоплавкую смесь борирующего комплекса в количестве

17% от массы легкоплавкой смеси хотя и приводит к росту глубины боридного слоя, но сопровождается об разованием корки на зеркале ванны, что затрудняет работу.

Следовательно, решение поставленной задачи достигается путем введения в легкоплавкую смесь в количестве 8-147 от ее массы борирующей составляющей, содержащей, мас.X: бура 25-30, бор 30-35; фтористый натрий остальное. Полученное в результате этого расчетное содержание буры, бора и фтористого натрия в насьпцающем расплаве представлено в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что введение

8-147 добавки борирующей составляющей указанного состава обеспечивает получение следующего содержания этих компонентов в насьпцающем расплаве, мас.X:

Фтористый натрий

Бура . Бор

Содержание хлористого калия в насыщающем расплаве расчетного сос-. тава составляет 25-35 мас.7, Следовательно, предлагаемая смесь солей для борирования имеет следующий расчетный состав, мас.X:

Хлористый калий

1206335 4

В 35 NaF 35, в количестве 1,7% от массы расплава (25 кг), при этом глубина боридного слоя на образцах постоянная (табл. 2).

Использование предлагаемого способа позволяет по сравнению с известным экономить борирующие компоненты, так как при розжиге ванны легкоплавкой смесью хлористых со1п лей, не содержащей буры, бора и фтористого натрия, не происходит выгорания этих элементов. Тому же способствует введение небольших добавок этих компонентов в ванну, позволяющее при меньших их количествах достичь той же эффективности борирования, что и при известном способе.

Фторис тый натрий 3-6 5

Бура 2-4,5

Бор 2,5-5,0

Хлористый натрий Остальное

Опыты показывают, что с повышением температуры борирования в выбранных пределах (700-1050 С) скоо рость выгорания борирующих компонентов и фтористого натрия возрастает.

Экспериментально установлено, что для поддержания борирующей активности насыщающего расплава необходи мо по мере истощения ванны вводить борирующий комплекс при следующем отношении к массе этого расплава в зависимости от температуры борирования:

700-850 С 08-1, 2Х

850-950 С 1,5-2,5Х

950-1050 С 3,0-4,0Х

Периодичность введения добавок определяют экспериментально по глубине боридного слоя на контрольных образцах, В приведенном примере борирования образцов 10х10 мм из стали 9ХС при

870 С для поддержания постоянства о состава расплава в него через каждые 2,5 ч работы вводят бориру;ощую составляющую состава, Х: Na В О 30;

Т а б л и.ц а

Состав

NaCf

То же

Содержание компонентов, мас. Х

Кроме того, вследствие резкого снижения концентрации буры и бора в ванне предлагаемый способ существенно улучшает технологичность расплава, а именно повышает его жидкотекучесть, обеспечивает одинаковое распределение борирующих компонентов по всему объему ванны, хорошее омывание расплавом поверхности обрабатываеиж изделий, формирование равномерно распределенного борированного слоя на изделиях и, устраняет образование корки на sepкале ванны.

Характер распределения бора по объему ванны

Высокая концентрация бора внизу ванны

Равномерное распределение бора по объему ванны

Высокая концентрация бора в верхних слоях расплава

1206335

Таблица

Глубина слоя, мкм, после введения борирукяцего комплекса, 7 от массы легкоплавкой смеси

Бор

Фтористый натрий

Бура

Состав борирующего комплекса, мас. Х

44 60