Состав ванны для низкотемпературной химико-термической обработки стальных изделий

 

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных изделий и может быть использовано при обработке прецизионных деталей топливных насосов. Целью изобретения является повышение эксплуатационной и коррозионной стойкости обрабатываемых изделий. Для этого в состав ванны, содержащей воду, едкий натр, серу, сернистый натрий и серноватисто-кислый натрий, вместо хромового ангидрида вводят буру и борную кислоту при следующих соотношениях компонентов, мас.% : вода 40 - 42, едкий натр 42 - 44, сера 0,9-1,1

сернистый натрий 0,9 - 1,1

серноватисто-кислый натрий 1 - 2, бура 7,5 - 8,5

борная кислота 5 - 6. Предварительно стальные изделия протравливаются в ванне с раствором едкого натрия, углекислого натрия и силиката натрия, после чего погружаются в ванну с предлагаемым составом, где выдерживаются 45-50 мин при 130-150°С. В результате сульфоборирования образуются металлические гидриды бора, которые изменяют механические свойства поверхностного слоя стальных изделий. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (.5П 4 С 23 С 8/52

В Е .О ЗЗНАЯ г», . "„,,, „; „ у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0,9-1, 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4337984/23-02 (22) 26.10.87 (46) 30.08.89. Бюл, )) 32 (71) Саратовский институт механиза-, ции сельского хозяйства им, И.И, Калинина (72) Г.П. Шаронов, В.И. Пыпцын, С.Н. Горячев и Н.А. Зубрилин (53) 621.785.51.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)) 1044678, кл. С 23 С 9/)О, 1986, (54) СОСТАВ ВАННЫ ДЛЯ НИЗКОТЕ)!ПЕРАТУРНОЙ XHMHKO-TEPМИЧЕCKOf1 ОБРАБОТКИ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к химикотермической обработке стальных изделий и может быть использовано при ,обработке прецизионных деталей топливных насосов. Цель изобретения

I повышение эксплуатационной и корроэионной стойкости обрабатываемых иэдеИзобретение относится к химикотермической обработке стальных изделий и может быть использовано при об.работке прецизионных деталей топливных насосов.

Цель изобретения — повышение эсплуатационной и коррозионной стойкости обрабатываемых иэделий °

Состав ванны содержит, мас.7:

Вода 40,0-42,0

Едкий натр 42,0-44,0

Сера 0,9-1,

Сернистый натрий

„„SU„„1504285 A 1 лий. Для этого в состав ванны, содержащей воду, едкий натр, серу, сернистый натрий и серноватисто-кислый натрий, вместо хромового ангидрида вводят буру и борную кислоту при следующих соотношениях компонентов, мас.й: вода 40-42; едкий натр 42-44; сера

0,9-),1; сернистый натрий 0,9-1,1 серноватисто-кислый натрий 1-2; бура

7,5-8,5 борная кислота 5-6, Предварительно стальные иэделия протравлива. ются в ванне с раствором едкого натрия, углекислого натрия и силиката натрия, после чего погружаются в ва (ну с предлагаемым составом, где в держиваются 45-50 мин при 130-150 С. В g результате сульфоборирования образуются металлические гидриды бора, которые изменяют механические свойства поверхностного слоя стальных иэделий. С

3 табл ° л

Серноватисто-кислый натрий ),0-2,0

Бура 7, 5-8,5

Борная кислота 5,0-6,0

Пример, Сульфоборирование осуществляется следующим образом, Детали из стали ШХ 15 предварительно протравливаются в ванне с раствором следующего состава, г/л: едкий катр

100, углекислый натрий 30-50, силикат натрия 2-!О, при 70 С в течение

5 мин. Затем детали погружаются в

150428

1,0-2,0

7,5-8,5

5,0-6,0 ванну с.предлагаемым составом, где выдерживаются 45-50 мин при 130150 С. Дпя интенсификации процесса и уплотнения слоя наносимого покры- 5 тия во время сульфоборирования на раствор воздействуют ультразвуком, Сравнительные исследования на микротвердость поверхностных слоев стальных образцов без химических 10 покрытий, обработанных в предлагаемой ванне, проводили на приборе

ПТМ-3 (ГОСТ 7865-76), Микротвердость определяли при вдавливании четырехгранной алмазной пирамиды при наг- 15 руэке ),962 Н (200 г) на поверхности образцов.

Результаты исследований образцов на микротвердость приведены в табл.1.

УСкоренные испытания на коррози- 20 онную стойкость стальных деталей проводили методом определения изменения массы образца и индекса неравномерности коррозии (ГОСТ 17322-77). Нсследованию подвергали плунжеры топливного насоса распределительного типа, обработаннЫе в известной и предлагаемой ваннах (см.табл.2).

Как видно иэ полученных данных, коррозионная стойкость стальных образцов, обработанных в предлагаемой ванне, в 3-5 раз выше коррозионной стойкости стальных образцов, обработанных в известной ванне.

Проводили износные испытания образцов на машине трения 77МТ-1. Материалом для образцов служила сталь

ШХ 15, используемая дпя изготовления прецизионных деталей ° Изнашивание осуществлялось при возвратно-поступательном движении контртела по схеме втулка — вкладыш при нагрузке t

5 MIIa и скоростях скольжения 0,4;

0,6; 0,8 м/с ° Смазывающей жидкостью являлось дизтопливо марки ДЛ (ГОСТ

308-80) вязкостью 5 сСт, которое подавали в зону трения по 30-40 капель в 1 мин. Износ определяли весовым спо собом на аналитических весах марки

ВЛА-200 г с погрешностью до !О г.

5 4

Параллельно с износными исследованиями проводили усталостные испытания образцов стали ШХ 15. Испытания проводили на гладких образцах с диаметром рабочей части 9 мм на машине типа НУ (3000 об/мин), нагружение которых осуществляли по схеме чистого изгиба при вращении. У сульфоборированных образцов, обработанных в пред- . лагаемой ванне, с различным содержанием ингредиентов напряжение поверхности не изменилось и усталостные трещины отсутствуют.

Результаты испытаний представлены в табл.3.

Использование предлагаемого состава низкотемпературной ванны для хими"еского покрытия прецизионных пар топливных насосов дизельных двигателей позволяет в 2,0-5,0 раэ уменьшить их усталостное изнашивание и повысить в 3-5 раз корроэионную стойкость.

Формула из обретения

Состав ванны для низкотемпературной химико-термической обработки стальных иэделий, преимущественно прецизионных деталей топливных насосов, содержап1ий воду, едкий натр, серу, сернистый натрий и серноватисто-кислый натрий, отличающийся тем, что, с целью повьппения эксплуатационной и корроэионной стойкости обрабатываемых изделий, он дополнительно содержит буру и борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.Х;

Вода 40,0-42,0

Едкий натр 42,0-44,0

Сера 0,9-1, 1

Сернистый натрий 0,9-1,1

Серноватисто-кислый натрий

Вура

Серная кислота

1504285

Т а б л и ц а 1

Обраэцы

Состав ванны, мас.7

Диагональ отпечатка

Микротвердость кгс/мм H/ìì на поверхности обраэца, мкм

Сталь, обработанная в прототипной

НО 43

NanH 44

S 0,5

NazS 1

"аРтО, 1,5

Сrn > 10

l 8,9Â 1036

10192 ванне

Сталь, обработанная в предлагаемой ванне

16,40 1384

13556 с нижним пределом содержания ингредиентов

l6)1О 1432

14099 с среднем пределом содержания ингредиентов

16,10 1432

14099 с верхним пределом содержания ингредиентов

Табли ца2

Обработанные в прототипной ванне

Обр аб от анны е в предлагаемой ванне

39,144

Н,О

NaOH

) )а,В,Оз

))а,В407

Н,ВО, Н,О

NaOH

» В

»gSz0>

Na В О

H,an>>

Н0

NaOH

На Я

NazS<0>

На в 0

ЗВ03

42

0,9

1,0

7,5

4,5

4i

43

I

1,5

7i0

5,5

42

44

1,1

1,1

8,5

38,029 15,68 10 14,2) IO 80,92 ),10 ( ф 4

1504285

Прополжение табл.2

5 6 7 с нижним содержанием ингредиентов с средним содержанием ингредиентов с верхним со39,144

39,144 держанием ингредиентов

39,144

Таблица3

Микротвердость, кг/м

Напряжение, МПа

Число циклон

Уст алостные трещины, мкм

Стальные образцы нагружения образцов др испытания после после

Длина Глубина первичного вторичного первич- вторичных ных нагружения нагружения

Сульфохроми7 рованные 10

Сульфоборированные в ванне с

2IO

10-15 1036

I 190 1016

10

180

1387

1481 1480

10 180

1432

1574 1570 ним содержанием ингредиентов

10

180

1432

1574 1570

Составитель Л. Бурлинова

Редактор Н. Киштулинец Техред М.Моргентал Корректор М. Самборская

Заказ 5218/30 Тираж 942 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

-ФПроизводственн )-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 верхним содержанием ингредиентов

Сульфоборированные в ванне со средним содержанием ингредиентов

Сульфоборированные в ванне с ниж39,116 15,68 10 9,28 10 17,85 1,68

-4 -4

39,121 15,68 10 9,16 10 14,66 1,71

39,121 ° 15,68 IO 9,16 10 14,66 1,71