Состав для цирконоалитирования стальных изделий

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке в порошковых средах, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения изделий, изготовленных из углеродистых сталей. Цель изобретения - повышения кислотостойкости и износостойкости обработанных изделий. Состав для химико-термической обработки содержит, мас.%: порошок циркония (ZR) 25 - 35, порошок алюминия (AL) 20 - 25, аммоний молибдосиликат [2(NH<SB POS="POST">4</SB>)<SB POS="POST">2</SB>O<SP POS="POST">.</SP>SI<SP POS="POST">.</SP>O<SB POS="POST">2</SB><SP POS="POST">.</SP>12MOO<SB POS="POST">3</SB><SP POS="POST">.</SP>H<SB POS="POST">2</SB>O] 12 - 16, хлористый аммоний (NH<SB POS="POST">4</SB>CL) 3 - 5 и окись алюминия остальное. Обработку проводят при 900 - 1150°С в течение 2 - 10ч. Использование данного состава обеспечивает повышение износостойкости в 3,1 - 4,5 раза и кислотостойкости - в 2 - 2,4 раза по сравнению с изделиями, обработанными в известном составе. 2 табл.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИН (51)5 С 23 С 10 52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

25-35

20-25

12-16

3-5

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4359934/23-02 (22) 05.01.88 (46) 23,01.90. Бюл . Р 3 (72) В.Г.Артемчук (53) 621.785.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 541896, кл. С 23 С 9/00, 1975. (54) СОСТАВ ДЛЯ ЦИРКОНОАЛИТИРОВАНИЯ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке в порошковых средах, и может быть использовано в машино" строении для поверхностного упрочнения изделий, изготовленных из углеро3

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессу диффузионного насыщения стальных изделий цирконием, алюминием, кремнием, молибденом и азотом, и может быть использовано для увеличения долговечности иэделий, работающих в агрессивных средах.

Цель изобретения - увеличение кислотостойкости и износостойкости изделий.

Поставленная цель достигается тем, что состав для цирконоалитирования стальных изделий, содержащий порошок циркония, порошок алюминия и наполнитель, дополнительно содержит аммоний молибдосиликат и аммоний хлористый, а в качестве наполнителя — окись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.X:

„„SU„» 1537708 А 1

2 дистых сталей. Цель изобретения — по" вьппение кислотостойкости и износостойкости обработанных иэделий. Состав для химико-термической обработки содержит, мас.Ж: порошок циркония (г)

25-35, порошок алюминия (Аl) 20-25, аммоний молибдосиликат 201Н, ) -О Si 0 .12МоО-Н О 12-16, хлористый аммоний (NH Cl) 3-5, окись алюминия остальное. Обработку проводят при

900-1150 С в течение 2-10 ч. Использование данного состава обеспечивает повьппение иэносостойкости в 3,1-4,5 раза.и кислотостойкости — в 2-2,4 раза по сравнению с изделиями, обработанными в известном составе. 2 табл.

Порошок циркония (Zr)

Порошок алюминия (Аl)

Аммоний молибдосиликат (2(ИНд) О «

«Я О 12КоО Н,О)

Аммония хлористый

ИН1С1

Окись алюминия

А1 0 у

Процесс цирконоалитирования осуществляют при 900-1100 С в течение 210 ч. В результате обработки в таком составе на поверхности изделий образуется диффузионный слой, состоящий из силицидов циркония, легированных азотом, алюминием и молибденом, имеющий высокую твердость н кислотостойкость °

1-16

3-5

Остальное

3 153?70

IIopoIIIoK циркОния и алюминия ввОдят > с целью голучения атомарных циркония и алюминия, которые диффундируют в поверхностные слои изделий и образуют

5 сложные соединения, имеющие высокую твердость и кислотостойкость.

Лммоний хлористый является активатором.

При разложении аммония молибдосили-10

Ката образуется атомарные азот, молибен и кремний, которые, диффундируя в

I oaepxnoczIlIIe слои иэделий, образуют ожные соединения, имеющие высокую твердость и кислотостойкость. 15

Окись алюминия вводят в состав с целью предотвращения спекания частиц состава и их приваривания к поверхно<" ти I -3целий, Процесс цирк о ноалитир ования ocyme" 20 ствляют следующим образом.

11зделия., предназначенные для химико-термической обработки, Обеэжири ают в горячем (80-90 С) 5%-ном щелочном растворе и сушат при 100-150 С.25

Остывшие изделия укладывают в контейнеры с плавкими затворами, послойно

Пересыпают смесью указанного состава, загружают в электропечь, нагревают до 900-1150 С и выдерживают при этои ЗО температуре 2-10 ч. Вместе с изделияьи цирконоалитированию подвергают образцы, изготовленные иэ той же стали, что.и изделия, по которым определяют толщину диффузионного слоя и его свойства. После окончания цирконоалитирования контейнеры выгружают из печи, охлаждают до комнатной температу" ры и раэгерметизируют. Зффективность предлагаемого состава для цирконоали-,40 тирования подтверждается примерами.

П р и и е р 1. Образцы. изготовленные иэ стали марки 40Х, подвергают цирконоалитированию в составах, массовое процентное содержание которых представлено в табл. 1. Темперао

TVpñ прОцесса 1 000 С G прОдОлжит ель ность выдержки 4 ч„ После обработки

-образцы подвергают испытаниям на износ на машине трения марки "МИ", определяют толщину диффузионного слоя его твердость инспытывают на кислотостойкость в 50%-ном водном растворе азотной кислоты. 1(ислотостойкость

4 оценивают по времени полного растворения образцов в растворе кислоть .

Полученные результаты представлены в табл. 1.

Оптимальным является предлагаемый состав для цирконоалитирования.

При содержании активных компонентов менее нижних предельных значений износостойкость и кислотостойкость образцов увеличиваются незначительно по сравнению с известными образцами, а при содержании активных компонентов более верхних предельных значений износостойкость и кислотостойкость образцов не увеличиваются.

Пример 2. Образцы, изготовленные из сталей марок Ст.3, 10, 08кп, 45П, и б5Г, подвергают цирконоалитированию описанным способом. Температура процесса 900 С, а продолжительность выдержки 2 ч. После химико-термической обработки образцы подвергают испытаниям на износ и кислотостойкость, определяют толщину диффузионного слоя и его твердость.

Результаты испытания представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, износостойкость образцов после цирконоалитирования в предлагаемом составе в 3,1-4,5 раза, а кислотостойкость в 2,0-2,4 раза выше, чем износостойкость и кислотостойкость образцов после цирконоалитирования в известном составе.

Формула иэ обретения

Состав для цирконоалитирования стальных изделий, содержащий порошки цнркония и алюминия и наполнитель, отличающийся тем, что., с целью повышения кислотостойкости -и иэносостойкости обработанных изделий, он дополнительно содержит аммоний молибдосиликат и хлористый аммоний, а в качестве наполнителя содержит окись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Порошок циркония 25-35

Порошок алюминия 20-25

Аммоний молибдоси . ликат

Хлористый аммоний

Окись алюминия

1532708

Таблица 1

Содержание ком онен- Толцина Твердость Износ, Кислототов, мас. Х слоя,мкм слоя,ИПа г/см ч стойкость ч

Состав

8500 2,28 38

158

Порошок циркония 20

Порошок алюминия 15

Аммоний молибдосиликат 10

Аммоний хлористый 2

Окись алюминия 53

Порошок циркония 25

Порошок алюминия 20

Аммоний молибдосиликат 12

Аммоний хлористый 3

Окись алюминия 40

Порошок циркония 30

Порошок алюминия 22

АММоННА MQIIH6JToсиликат 15

Аммоний хлористый 4

Окись алюминия 29

Порошок циркония 35

Порошок алюминия 25

Аммоний молибдосиликат 16

Аммоний хлористый 5

Окись алюминия 19

Порошок циркония 37

Порошок алюминия 27

Аммоний молибдосиликат 18

Аммоний хлористый 6

Окись алюминия 12

14600 0,86 75

184

15200 0,68 83

198

204! 6800 0 55 87

16800 0,55 87

204

Известный состав

150 6300 2,46 32

Порошок циркония 5

Порошок алюминия 20

Связка 75

1537708

Таблица 2

Толщина Твердость слоя, слоя,ИПа мкм

Износ, Кислотог/ñì ч стойкость

Опыт Сталь Состав среды

Известный

fI

11 н и

Предлагаемый

tI и

Составитель В.Петров

Редактор Н.Рогулич Техред JI.Сердюкова Корректор И.Кучерявая

Заказ 146 Тираж 787 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

1 Ст.3

2 10

3 08кп

4 45Л

5 65Г

6 Ст.3

7 10

8 08кп

9 45Л

10 65Г7

102 4600

99 4550

100 4600

97 6000

90 8200

114 13400

109 13600

112 13800

108 14500

96 17300

5,00 15

5,03 14

4,81 14

3,62 12

3,38 10

1,72 38

1,68 34

1,65 32

1,24 28

1,10 24