Порошковый состав для хромотитанирования стальных изделий

 

Изобретение относится к металлургии, а именно, к химико-термической обработке, в частности к комплексным процессам диффузионного насыщения поверхности стальных изделий и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отраслях промышленности для упрочнения деталей машин и инструмента. Цель - увеличение жаростойкости стальных изделий и повышение насыщающей способности. Состав содержит, мас.%: оксид хрома 34 - 37, оксид титана 8 - 12, полирит 2 - 3, алюминий 18 - 21, железо 16 - 18, фтористый алюминий 0,1 - 0,3, кремнефтористый алюминий 0,5 - 1,2, хлористый аммоний 0,5 - 1,2 и оксид алюминия остальное. Использование состава позволяет повысить жаростойкость стальных изделий в 2,4 - 4,2 раза, а насыщающая способность по сравнению с известным возрастает на 30 - 40%. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 С 12/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,1-0 3

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4394444/23-02 (22) 11.01.88 (46) 30.01,90. Бюл. № 4 (71) Белорусское распубликанское научно-производственное объединение порошковой металлургии (72) Г.В.Борисенок, И.М.Маханек, A.À.Колесников, С.В.Побережньй, В.M.Êàïöåâè÷ и В.Н.Новаш (53) 621.785-51.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 870499, кл. С 23 С 9/04, 1979, (54) ПОРОШКОВЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ХРОМОТИТАНИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к метал". лургии, а именно к химико-термичес-, кой обработке, в частности к комплексным процессам диффузионного

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, в частности к комплексным процессам диффузионного насыщения поверхности стальных изделий, и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отраслях промьппленности для упрочнения деталей машин и инструмента.

Цель — повьппение жаростойкости стальных изделий и интенсификация процесса насыщения, Состав, включающий оксиды хрома, титана, алюминия, порошок алюминия и хлористый аммоний, дополнительно содержит полирит, порошок железа, фтористый алюминий и кремнефтористый

„„SU„„1539235 А1 насыщения поверхности стальных изделий, и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отраслях промьппленности для упрочнения деталей машин и инструмента. Цель — увеличение жаростойкости стальных изделий и повьппение насыщающей способности. Состав содержит, .мас.Х: оксид хрома 34-37, оксид титана 8-12, полирит 2-3, алюминий

18 — 21, железо 16-18, фтористый алюминий 0,1 — 0,3,кремнефтористьй аммоний 0,5-1,2,хлористый аммоний

0,5-1,2 и оксид алюминия остальное.

Использование состава позволяет повысить жаростойкость стальных изделий д в 2,4 — 4,2 раза, а насыщающая способность по сравнению с известным возрастает на 30-40Х. 1 табл. аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Оксид хрома 34-37

Оксид титана 8 12

Полирит 2-3

Алюминий 18-21

Железо 16-18

Фтористый алюминий

Кремнефтористый аммоний 0,5-1,2

Хлористый аммоний 0,5-1 2

Оксид алюминия Остальное

Функциональное назначение компонентов, ГОСТЫ поставки и химические формулы.

3 1539235

Оксид хрома СгО (ГОСТ 2912-73).

В составе выполняет функцию поставщика активных атомов хрома для образования на поверхности изделий комплексного диффузионного слоя, Оксид титана, TiOg (ТУ 6-09-216677). Поставщик активных атомов титана для образования комплексного диффузионноrо слоя, 1G

Полирит (ТУ 95-1161-83), Химический состав: СеО 57 ;, Lа О 25%;

1ИгОЗ 17 " Вьо„ 4%, Добавляется в состав как поставщик редкоземельных иеталлов (РЗМ), наличие которых в диффузионном слое увеличивает его жаростойкость, Порошок алюминия, Al (ТУ-48-5172-77) марка ПА-В4„ или (ГОСТ 605873) марка ПА-4. Является восстановителем оксидов хрома, титана и РЗМ.

Порошок железа, Fe (ГОСТ 9849-74).

Вводится в состав с целью образования после восстановления оксидов хрома, титана и РЗМ сплавов этих 25 компонентов, что приводит к снижению спекаемости и повышает технологичность синтезированного порошка.

Фтористый алюминий A1F (ТУ 6-091122-76) — активатор пропесса восстановления оксидов, Кремнефтористый аимоний (11Н, ) Hi1.", 1 (ТУ 6-09-1927-77) — активатор процес— са насыщения и постановщик активных атомов кремния. ! Хлористый аммоний,ИН, С1 (ГОСТ

3773-72) является ак",ватором процесса восстановления оксидов и насьгщения деталей.

Оксид апюминия, А1 О (ГОСТ 813676) выполняет функцию инертной добавки, служит для увеличения газапроницаемости порошкового состава, что облегчает транспорт элементов диффузантов к поверхности обрабатываемых

@5 деталей и снижает спекаемость порошка, Порошковые составы, содержание компонентов в которых выходит за пределы, ограниченные формулой изобретения, не удовлетворяют поставленной цели по следующим причинам.

При увеличении количества оксидов хрома и титана последние полностью не восстанавливаются, падает насы55 щающая способность состава, а при уменьшении падает насыщающая способность за счет снижения коли:ества активных атомов элементов-диффузантов, Увеличение содержания полирита не приводит к увеличению жаросToAKclc tè покрытия, а уменьшение понижает жаростойкость. При увеличении содержа. ния порошка апюминия последний полностью не расходуется на восстановление оксидов хрома, титана, и РЗМ и имеет место процесс хромотитаноалитирования а при уменьшении оксида полностью не восстанавливаются,т,е. падает насьпцающая способность, При увеличении количества vopomка железа снижается насыщающая способность состава,, а при уменьшении повышается сгекаеиость смеси,следовательно, ухудшается ее технологичность„ При увеличении количества фтористого алюминия снижается технологичность, вследствие интенсивного газовыделения в процессе восстановления оксидов, а при уменьшении повышаетс.я температура инициирования реакции восстановления оксидов, При увеличении количества фтористого и кремнефтористого аммония имеет место интенсивное газовыделение продуктов их разложения в процессе нагрева под насьпцение, что приводит к ухудшению качества поверхности обрабатываемых деталей, а при уменьшении замедляется транспорт активных атомов элементов-диффузантов к обрабатываемой поверхности, При увепичении количества оксида алюминия падает насыщающая способность состава, а при уиень|пении возиожно спекание смеси.

Порошковый состав для хроиотирова-. ния получают тщательным переиешиванием оксидов хрома, титана,полирита., порошков алюииния и железа и алюминия фтористого. После перемешивания осуществляют восстановление металлов из их оксидов методом алюмотериии в контейнерах из нержавеющей стали, Синтезированный состав размалывают при одновременном добавлении оксида алюминия, хлористого аммония и кремнефтористого аммония, l

Хроиотитанирование осуществляют в контейнерах из нержавеющей стали, снабженных плавкии затворои, при

1000 — 1100"С течение 4-6 ч без грименения вакуума или защитных атмосфер или в контейнерах без плавкого затвора в атмосфере эндогаза или циссоциированного аммиака.

Состав порошковой среды, иас.г

Cr 0. Ti0< IIiо Поли- Al Fe A1F> (ИН<)з81Р4 NII С1 рнт

Мате Увелнче- Толщина нне иассы заростойкоса

PHRlT слоя,икм

Известный

22 10 — 19 19

68 36-40

3О-34

Сталь

У8

Предлагаемый

2 18 16

0,5 20,9

0,1, 0,5

Сталь

45 ув

Сталь

У8

Сталь

45 ув

Сталь

У8

Сталь

У8

42-46

40-44

22-27

24-28 о,г

10

2,5 20 17

О,В 12,7 о,в

20-23 . 45-48

20-26 43-46

3 21 18

12

0,3

1,г

1,4 6,3

18-21 48-52

17-21 45-49

) 16 14

005 03

0,3 29,35

42-49

47-53

34-38

32-36

Состав спекается

Испытания не проводились

3В

3,5 22 19

О,4

I >4

1,4 1,3 Составитель Н,Сункина

Te>ÐeÀ Л.Сердюкова! ь

Корректор Т. Палий Редактор И. Сегляник

Заказ 193 Тираж,784 Подписное

Р 1ИИПИ Государст11енного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113(135, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-и1пательски11 комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 1539

Пример. Проводят диффузионное хромотитанирование образцов из сталей 45 и У8 в известном и предлагаемом порошковых составах. Темперао

5 тура насьпцения 1050 С, продолжительность 6 ч.

Насьпцающую способность определяют по толщине хромотитанировайного слоя методом металлографического анализа 10 на микроскопе "Polyvar"..

Жаростойкость определяют по увеличению массы образца с покрытием по отношению к единице площади его поверхности, Температура испытаний 15

1000 С, продолжительность 26 ч,атмосфера воздушная, Сравнительные данные по жаростойкости получаемых, диффузионных слоев и насыщающей способности состава при- 20 ведены в таблице, Как видно из результатов таблицы,, жаростойкость стальных изделий после насыщения в предлагаемом порошковом 25 составе повышается в 2,4-4,2 раза по сравнению с обработкой в известном составе, а насыщающая способность

235 6

Ю предлагаемого состава вьппе на 30-407 по сравнению с известным.

Формула изобретения

Порошковый состав для хромотитанирования стальных изделий, включающий оксиды хрома, титана и алюминия, порошок алюминия и хлористый аммоний, отличающийся тем, что, с целью увеличения жаростойкости стальных изделий и повышения насыщающей способности, он дополнительно содержит порошок железа, полирит, фтористый алюминий и кремнефтористый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Оксид хрома . 34-37

Оксид титана 8-12

Полирит 2-3

Порошок алюминия 18-21

Порошок железа 16-18

Фтористый алюминий 0,1-0,3

Кремнефтористый аммоний 0,5-1,2

Хлористый аммоний 0,5-1,2

Оксид алюминия Остальное