Состав для боромеднения железоуглеродистых сплавов

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к комплексным термодиффузионным покрытиям, получаемым из порошковых сред, и может применяться в любой отрасли машиностроения для повышения износостойкости изделий из железоуглеродистых сплавов. Цель - снижение термических деформаций за счет снижения температуры насыщения, повышение износостойкости за счет увеличения твердости диффузионного слоя, а также сокращение длительности процесса насыщения изделий из железоуглеродистых сплавов. Состав содержит, мас.%: карбид бора 40-44, окись меди 32-40, порошок титана 8-10, порошок меди 2-4 и фтористый натрий 8-12. Состав позволяет снизить температуру насыщения до 600°С, длительность в 2-4 раза, термические деформации, которые находятся в пределах допуска. Износостойкость изделий увеличивается в 1,4 раза. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 С 23 С 12 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Мип

Состав для боромеднения содержит ЯЧ карбид бора, окись меди и натрий фто- ЭфЪ ристый, порошок титана и порошок меди р@ . при следующем соотношении компонен- (ф тов, мас.%: 4й

Карбид бора 40-44 Ю.

Окись меди 32-40

Порошок титана 8-10

Порошок меди 2-4

Натрий фтористый S-12

Диффузионное боромеднение в предлагаемом составе проводят в течение

1-2 ч при 540-620 С.

Карбид бора В С вводится в состав компонентов с целью получения слоя с содержанием борида железа.

ГОСУДАРСТВЕННЬ!Й НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4373826/23-02 (22) 03.02.88 (46) 23.02.90. Бюл. 1" 7 (71) Симферопольский филиал Центрального проектно-конструкторского и технологического бюро Главсантехпрома (72) Ю.11. Эл ьяше в, А. А. Лросюк, Н.Д.Савченко и Л.11.Левит (53) 621,785-5!.OG(083,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 901348, кл, С 23 С 9/04, 1980. (54) СОСТАВ ДЛЛ ВОРОИВДНЕНИЯ 7КЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТ11Х СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-терми- ческой обработке, а именно к комплексным термодиффузионным покрытиям, получаемым иэ порошковых сред,и моИзобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к комплексным диффузионным покрытиям, получаемым из порошковых сред, и может найти применение в любой отрасли машиностроения для повьппения износостойкости железоуглеродистых сплавов. Цель изобретения — снижение термических деформаций эа счет снижения температуры насыщения, повьппение износостойкости эа счет увеличения твердости диффузионного слоя, а также сокращение длительности процесса насыщения изделий иэ железоуглеродистых сплавов.

„„SU„„154484 А1

2 жет применяться в любой отрасли машиностроения для повьппения иэносостойкости изделий из желеэоуглеродистых сплавов. Цель — снижение термических деформаций за счет снижения температуры насыщения, повьппение износостойкости эа счет увеличения твердостн диффузионного слоя, а также сокращение длительности процесса насыщения иэделий из желеэоуглеродистых сплавов. Состав содержит, мас.%: карбид бора 40-44, окись меди 32-40, порошок титана 8-10, порошок меди 2-4 и фтористый натрий 8-12. Состав позволяет снизить температуру насыщения до 600 С, длительность в 2-4 раза, термические деформации, которые находятся в пределах допуска. Износостойкость изделий увеличивается в

1,4 раза. 3 табл.

1544840

Окись меди СиО вводится как окислитель при протекании экзотермической реакции

2Cu0 + Ti TiO< + 2Cu + Q, 5

Порошок титана Ti вводится как восстановитель при протекании экзотермической реакции, Порошок меди Си вводится с целью

Получения слоя с содержанием меди.

Натрий фтористый 11аР вводится как активирующая добавка, Введение йорошков титана и меди способствует протеканию экзотермической реакции, в результате которой температура на поверхности обрабатываемой детали кратковременно (наприМер, 5-10 мин) повышается до 1000 1100 С, что полностью обеспечивает диффузию насыщающих элементов бора и 20

Меди. При этом медь диффундирует в 6верхность детали в результате вос становления из окиси меди при экзотермической реакции.

Введение в состав порошка титана 25

Менее S мас.Ж приводит к нестабильности протекания экзотермической реакции. Увеличение его свыше 10 мас.й не гарантирует хорошей поверхности, O.е, отсутствия оплавления рабочей поверхности, Уменьшение содержания порошка меди (менее 2 мас.й) снижает стабильность процесса при 540-620 С. Увеличение количества порошка меди в смеси

,(более 4 мас.й) ухудшает технические

35 свойства диффузионного слоя, .снижая поверхностную твердость, Химическая реакция между. компонентами смеси создает благоприятные условия для увели чения активности насыщающей смеси, что сокращает длительность процесса диффузионного упрочнения деталей из любого желеэоуглеродистого сплава, например чугуна или стали.

Величина термических деформаций поверхности иэделий находится в пределах допуска..

В табл. 1 представлены исследуемые составы для боромеднения, а в табл.2свойства диффузионных слоев, полученных из известного и предлагаемого составов.

Испытания на износостойкость проводили на образцах, обработанных в предлагаемом составе и известном, 55 на машине трения СМЦ-2 при трении

I скольжения.

Режим испытаний:

Нагрузка на обра-. зец, кгс

Число оборотов опытного образца, об/мин

Процент проскальзывания, 7

Эталонный образец

500

Сталь ШХ

15 HRC

60-62

Износостойкость в предлагаемом составе, как видно из данных табл.2, в 1,4 раза выше, чем в известном составе. Обработку в известном составе осуществляли при 900 С s течение 4 ч о для получения толщины слоя 150 мкм, так как в результате механической обработки деформированной поверхности детали значительную часть слоя необходимо снимать, П, р и м е р 1. Образцы из ковкого чугуна размерами 5 20м30. мм н стали

У8 диаметром 15 мм и длиной 100 мм подвергали химико-термической обработке в предлагаемом составе, в контейнере с плавким затвором при температуре насыщения 600 С и времени выдержки 1 ч.

Пример 2, Детали формообразующего штампа из стали У8 для изготовления корпуса замка 3Н2А диаметром 15 мм и длиной 100 мм подвергают химико-термической обработке в предлагаемом и известном срставах при с0» ответствующих сопоставительных режимах с целью выявления термических деформаций изделий, определения твердости диффузионного слоя и насыщающей способности. Результаты испытаний приввдены в табл. 3.

Из приведенных данных в табл.1-3 следует, что химико-термическая обработка стальных и чугунных деталей, работающих в условиях интенсивного износа, например формообразующих штампов, в предлагаемом составе по сравнению с обработкой в известном составе снижает терническую деформацию поверхности этих деталей до минимума (в пределах допуска), время обработки насыщающей смесью сокращается в 2 4 раза, а также увеличивает поверхностную твердость этих деталей при низкой температуре, что позволяет повысить их износостойкость в 1,4 pasa и.увеличивает срок годности этих изделий.

Таблнщв 1

Карбид бора, мвс. I

Окись меди, мас. I

Пороаок тнтвна, мас.I

Порощок медн, мвс,I

Натрий фторнстый > мвс. I

Температура насьщ!ення> ьС

Время вылеряхн, ч

Толщннв слоя, мкм: на чугуне нв стали

Состоянне поверхности

46,0

32,0

6,0

6,0

1О,О

38,0

36,0

4,0

8,0

14,О

40,0

36,0

8,0

4,0 .12,0

42,0 эг,о

1О,О

4,О

1г,о

600 !

42,0

38,0

9,0 э,о

8,0

40,0 . 4О,О

9,0. э,о

8,0

44,0

34,0

10,0

2,0 ! о,о

38,0

44,0

II 3

0,3

6,0

20-30 20-30

30-40 30-40

Оплввленне отсутствует

20-30

30-40

Слой не обравуется го-эо

30-40 го-эо

30-4 О

Оппвв6-18

23-26

Огл!авленне ление

Таблица 2

Известный

Предлагаемый

54,0

36,0

40,0

36,0

8,0

4,0

12,0

42,0

36,0

9,0

3,0

10,0

44,0

36,0 !

0,0

2,0

8,0

10,0

30-40 .

13000

30-40

13000

30-40

)50

10000

0,95

В пределах допуска

30-40

0,35

0,50

30-40

0 35

30-40

0 35

5 154

Формула и э о б р е т е н и я

Состав для боромеднения желеэоуглеродистых сплавов, содержащий карбид бора, окись меди, фтористый натрий, отличающийся тем, что, с целью снижения термических деформаций эа счет снижения температуры насыщения, повышения износостойкости за счет увеличения твердости диффузиСостав снеся, ревим насыщения н ревультаты нсследовання

Состав смеси, режим насыщения и результаты исследования

Карбид бора, мас.7

Окись меди, мас.7

Порошок титана, мас.Е

Порошок меди, мас.7

Натрий фтористый, мас.7

О

Температура насыщения, С

Время выдержки, ч

Толщина слоя (на стали), МК M

Микротвердость, ИПа

Величина деформации, мм (допуск 0,01 мм)

Толщина слоя после шли- фования для устранения деформации, мкм

Скорость износа, мг/с

4840 6 онного слоя, а также сокращения дли» тельности процесса насыщения, он дополнительно содержит порошок титана и порошок меди при следующем соотно5 шении компонентов, мас. X:

Карбид бора 40-44

Окись меди 32-40

Порошок титана 8-10 !

О Порошок меди

2-4

Фтористый натрий 8-12

Показатели для состава

1544840

Таблица 3

Показатели для состава

Состав смеси, режим насыщения и результаты испытания

Извест- Предланый гаемый

54,0 42,0

36,0 36,0

Карбид бора, мас.7

Окись меди, мас.7.

Порошок титана, мас.

Порошок меди, мас. 7.

Натрий фтористый, мас.7

Температура насыщения,, С

Время выдержки, ч

Толщина слоя, мкм

Величина деформации, мм (допуск 0,01 мм)

Микротвердость, à

Толщина слоя

После шлифования для усгранения деформации, мкм

Скорость износа, мг/с

9,0

3,0

l0,0 10,0

900 600

4 l

150 35

0,95 0,01

)0000 13000

15 35

050 0 35

Составитель Н,Сункина

Техред Л. Олийнык Корректор М Кучерявая

Редактор В,Данко

Заказ 473 Тираж 799 Подписное

BHHHIM Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 1 КНТ СССР

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

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