Порошковый состав для комплексного диффузионного насыщения стальных изделий

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, в частности к комплексным процессам диффузионного насыщения стальных изделий хромом, кремнием, алюминием и редкоземельными элементами, и может быть использован в машиностроительной, химической и других отраслях промышленности. Цель - повышение жаростойкости и снижение шероховатости поверхности стальных изделий. Состав содержит, мас.%: оксид хрома 35-39, оксид кремния 3-5, полирит 1,5-2,5, порошок алюминия 16-18, порошок железа 15-17, фтористый алюминий 0,5-1,5, хлористый аммоний 0,5-1,5, аммоний титан-фтористый 1,5-2,5 и оксид алюминия - остальное. Использование состава по сравнению с известным позволяет снизить шероховатость поверхности изделий в 1,5 раза и повысить жаростойкость в 1,4-1,6 раза. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) y1) 4 С 23 С 12/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4441022/23-02 (22) 18.04.88 (46) 23. 11.89. Бюл. Р 43 (71) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии и Жодинский кузнечный завод тяжелых штамповок (72) Г.В. Борисенок, Н.А. Витязь, А.С. Новожилов, С.В. Побережный и С.Г. Якимов (53) 621.785-51.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 390196, кл. С 23 С 9/02, 1973. (54) ПОРОШКОВЫЙ СОСТАВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ДИФФУЗИОННОГО НАСЬПЦЕНИЯ СТАЛЬНЫХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, в частности к комплексным процессам диффузионного наИзобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, в частности к комплексным

1 процессам диффузионного насьпцения стальных изделий хромом с .кремнием, ° алюминием и редкоземельными металлами (РЗМ), и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отраслях промьппленности для повьппения жаро-, износо- и коррозионной стойкости деталей машин и инструментов.

Цель изобретения — увеличение жаростойкости покрытия и снижение шероховатости поверхности стальных изделий.

2 сыщения стальных иэделий хромом, кремнием, алюминием и редкоземельньг ми элементами, и может быть использо-. вано в машиностроительной, химической и других отраслях промышленности для повышения жаро-, иэносо- и коррозионной стойкости деталей машин и инструмента. Цель — увеличение жаростойкости и снижение шероховатости поверхности стальных иэделий. Состав .; содержит, мас.%: оксид хрома 35-39, оксид кремния 3-5, полирит 1,5-2,5, порошок алюминия 16-18, порошок желе за 15-17, фтористый алюминий 0,5-1,5, аммоний хлористый 0,5-1,5, титан-фтористый аммоний 1,5-2,5 оксид алюми- ф ния — остальное. Использование состава по сравнению с известным позволяет снизить шероховатость поверхности изделий в 1,5 раза и повысить жаростойкость в 1,4-1,6 раза. 1 табл.

Состав содержит оксиды хрома, кремния, алюминия, полирит, порошки алюминия и железа, фтористый алюминий, хлористый аммоний и титан-фтористый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Оксид хрома 35-39

Оксид кремния 3-5

Полирит 1,5-2,5

Порошок алюминия 16-18

Порошок железа 1 5-17

Алюминий фтористый 0,5-1,5

Аммоний хлористый 0,5-1,5

Аммоний титан-фтористый 1,5-2,5

Оксид алюминия Остальное.

1523594

Функциональное назначение: оксид хрома (Сг 0 ) — поставщик активных атомов хрома в диффузионный слой, оксид кремния (SiO ) — поставщик активных атомов кремния в диффузионный слой," полирит (П) — смесь оксидов редкоземельньм металлов состава, Ж:

Се0 51, 1аг0 25 Nd O> 17, Рг 0„ 4 - поставщик редкоземельных металлов в диффузионный слой, наличие которых в диффузионном слое повышает его жаростойкость и чистоту поверхности обрабатываемых изделий; порошок алюминия (Al) — восстановитель хрома, кремния и редкоземельных металлов из их оксидов, порошок железа (Fe) марки ПЖЧМЗ вЂ” вводится с целью снижения спекаемости состава в процессе термодиффузионного насыщения, алюминий фтористый (A1F>) — актива20 тор процесса восстановления.порошкового состава, аммоний хлористый (NH

ЗО

Состав, в котором содержание коМпонентов выходит за предлагаемые пределы, не удовлетворяют поставленной цели, так как при увеличении содержания оксидов хрома и кремния па- 35 дает насьпцающая способность состава, в связи с чем не происходит их полного восстановления, а при уменьшении их количества — падает насыщающая способность за счет снижения ко- 40 личества активных атомов элементовдиффузантов, увеличение содержания полирита приводит к снижению жаростойкости диффузионного слоя за счет неполного восстановления, а при 45 уменьшении его количества жаростойкость падает за счет снижения содержания в нем редкоземельных металлов, при увеличении содержания алюминия, последний полностью не расходуется, 5О на восстановление оксидов хрома, кремния и редкоземельных металлов, что приводит к изменению фазового состава слоя, увеличению шероховатости поверхности, а при уменьшении содержания — оксиды полностью не восстанавливаются, что приводит к снижению насьнцающей способности состава, при увеличении содержания порошка железа в смеси падает ее насьпцающая способность, а при уменьшении порошковый состав нетехнологичен из-за сильного спекания, при увеличении содержания алюминия фтаристого, аммония хлористого или аммония титан-фтористого снижается технологичность вследствие сильного газовыделения в процессе восстановления и термодиффузионного насыщения, а при уменьшении увеличивается время реакции восстанов" ления и термодиффузионного насьпцения.

Порошковый состав для термодиффузионного насыщения готовят тщательным перемешиванием исходных компонентов. После перемешивания осуществляют восстановление в контейнерах из нержавеющей стали под песочным затвором. Синтезированный порошковыи состав размалывают при одновременном добавлении активатора и оксида алюминия.

Пример. Составы и свойства поверхности в результате обработки на сталях У8 и 5ХНМ представлены в таблице.

Диффузионное насьпцение проводят

О при 1100 С в течение 8 ч в контейнере из нержавеющей стали под плавким затвором.

Жаростойкость покрытий оценивают по увеличению массы образца, отнесенной к единице площади его начальной поверхности, температура испытаний в воздушной атмосфере 1000 С, продолжительность 26 ч.

Параметром шероховатости выбрана

R — высота неровностей профиля по десяти точкам, мкм.

Анализ данных таблицы и результаты испытаний свидетельствуют о том, что использование предлагаемого состава (составы 2-4) позволяет снизить шероховатость поверхности изделий в 1,5 раза и повысить жаростойкость в 1,41,6 раза.по сравнению с обработкой в известном составе.

1 Ф

I I

1 1

1 1

1 Х 1

1Х

I Х 1

1 а

СО л (!

С4

30 .1

3Х о

CJ о

О

0! о н х О х о

3«

Я !

>3

1 ф

I

I I ф л

Ос

CV

I о

1Н !! —

I I о

1 ф л

I иЪ о н

«4

В Ф и

cd

I. х

Ц Ф о х в о са

cd

f» о о

О.х

:03 Х Ф g

О 1

CJ

О о

1» л

0! и

I0 04 о х g

О 1.

II L л о ж х

01 о

V l

1 м

1 и

1523594

Ф с Ъ о

CJ

CJ I

I0

m ж

ЗХ

М

СЪО )CO

М! Ч О O CJ л в Х а (»Ъ «Ф IC ф I

1Ъ- .O, cd

CV. 1

g»

О ОЪ: О л л

CJ

2

0OC ge

1 I 1

30 3 Ъ и Ф

0!

Е Л Ю ГЗЪ СЧ

CJ C«l CV»- 0O С«С о

3

0! 33Ъ tlat CO сЧ

0»»«А л

0! »- СМ 3! C«l

Б

Рв

33Ъ Л О,Э л л л л о о

3Ъ ЛО

° « л л л о---о

0Ъ @лф л л л

» C3l (4 С»Ъ»алфо

3»Ъ Ф»Ъ,3»Ъ С«Ъ

СЧГЪ

1523594

Формула изобретения

Составитель Н. Сункина

Редактор Н. Яцола Техред M.Õîäàíè÷ Корректор Т. Малец

Заказ 7008/27 Тираж 942 Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101

Порошковый состав для комплексного диффузионного насыщения стальных изделий, включающий оксиды хрома, крем5 ния, алюминия, порошок алюминия и фтористый алюминий, о т л и ч а ю" шийся тем, что, с целью увеличения жаростойкости покрытия и сниже- О

) ния шероховатости поверхности изделий,; состав дополнительно содержит полирит, порошок железа, хлористый аммоний и аммоний титан-фтористый, при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Оксид хрома 38-39

Оксид кремния 3-5

Полирит 1,5-2,5

Порошок алюминия, 16-18

Порошок железа, 15-17

Алюминий фтористый 0,5-1,5

Аммоний хлористый 0,5-1,5

Аммоний титан-фтористый 1,5-2,5

Оксид алюминия Остальное