Состав для борирования стальных изделий из расплава
Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных изделий, а именно к процессам борирования, и может быть использовано в машиностроении для повышения твердости и коррозионной стойкости инструмента. Цель - повышение стойкости. Состав содержит 50-75 мас.% карбида бора, 5-30 мас.% редкоземельного элемента и остальное иттриевой подгруппы хлорид натрия. В качестве редземельных элементов вводят гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций. Состав позволяет повысить микротвердость на 50%, а коррозионную стойкость - в 4-500 раз. 3 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУбЛИН
А1 (19) SU (II) (gI)5 С 23 С 8/70
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4444878/27-02 (22) 20.06.88 . (46) 30. 12.90. Бюл. Р 48 (72) С.В.Дозморов, В.В.Бахмат,.
И.А.Антипов, Е.В.Дозморова, А.А.Брынский и В.Я.Копачев (53) 621.785-51.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1093727, кл. С 23 С 8/52, 1982. (54) СОСТАВ ДЛЯ БОРИРОВАНИЯ CTAJIbHHX
ИЗДЕЛИЙ ИЗ РАСПЛАВА (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных изделий, а
Изобретение относится к металлур, гии, в частности к химико-термической обработке стальных изделий, а именно к процессам борирования, и может быть использовано в машиностроении для повышения твердости и коррозионной стойкости инструмента.
Цель изобретения — повышение микротвердости и корроэионной стойкости.
Состав содержит хлорид натрия, карбид бора и редкоземельный элемент, в качестве которого взят металл иттриевой подгруппы при следующем соотношении компонентов, мас.Х: .
Карбид бора 50 — 75
Металл иттриевой подгруппы 5 - 30
Хлорид натрия Остальное
Введение в состав металла иттриевой подгруппы (гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций) обеспечивает повнименно к процессам борирования, и может быть использовано в машиностроении для повышения твердости и коррознонной стойкости инструмента.
Цель изобретения — повышение стойкос" ти. Состав содержит 50 - 75 мас.Х карбида бора, 5 — 30 мас.й редкоземельного элемента и остальное иттриевой подгруппы хлорид натрия. В качестве редкоземельных элементов вводят гадолиний, тербий, диспроэий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций. °
Состав позволяет повысить микротвердость на 50Х, а коррозионную стойкость — в 4 — 500 раз. 3 табл. шение мнкротвердости борированного слоя за счет образования боридов при протекании реакции:
В4С + Ме-вМеВ +2В+С;
MeB<+ (K-1) В- МеВх Ме+хВ 3
3NaC+Me Иа МеС1 з
2Яа МеС1 +4 В 4С+50г 30а СОэ+
+ МеС1 BCy)+CO+14B
Ме+ВС1з- МеС1 +В3
2Me+Fe+2BC1> FeB<+2MeClg, где Ме — металл. нттриевой группы.
Образование боридов железа и соединений металла иттриевой подгруппы подтверждается.рентгеноструктурным исследованием борипного слоя, который проводится на дийракционном рентгеновском спектрометре "ДРОН-З7М и показал наличие таких боридов, как
FeB<, МеВ, МеВ4, МеВ и- смешанных боридов типа MeFeB< н МеВ4С . Образование этих боридов приводит к сущест161 7046
Таблица1
KOMIOHBHTbl
Содержание компонентов, мас. Ж
Металл иттриевой подгруппьФ
Карбид бора
Хлорид натрия
175 5 4
62 5 75 ?6
20 20 20
31 30
49 50
20 20 В качестве металлов иттриевой подгруппы взяты гадолиний, диспрозий, гольмий, эрбий, иттербий, лютеций. венному росту микротвердости боридно,го слоя.
Расплав готовят следующим образом. 5
В расплав, содержащий хлорид натрия и карбид бора, вводят металл ит триевой подгруппы в виде гранул размером не более 2 мм при интенсивном перемешивании без применения защитной 10 атмосферы. Затем погружают цилиндри" ческие образцы иэ стапей марок У8 и
7хЗ,. о три образца каждой марки стали, и выдерживают их ври температуре
1223 К в течение 3 ч. Дпя равномер- 15 ного насыщения расплав перемешивают
1 со скоростью 1 об/с..
Составы исследуемых расплавов приведены в табл. 1..
В табл. 2 представлены результаты 20 испытата и боридного слоя, усредненные по трем образцам, Все измерения проводили по стандартным методикам.
Из табл, 2 следует, что для составов 1 и 5, содержащих согласно табл.1 25 более 30 и менее 5Х металла иттриевой подгруппы, насьацающая способность состава уменьшается.
Наиболее оптймальным является сос1.. тав, содержащий от 5 до ЗОЖ металла 30 иттриевой подгруппы.
При этом микротвердость увеличи вается до 21740 - 22500 ИПа, что по сравнению с известным составом (14700 ИПа) соответствует увеличению более чем на 50X..B табл. 3 представлены результаты лабораторных испытаний на коррозиониую стойкость и микротвердость.
Скорость коррозии определяют по увеличению массы образцов после выдержки при Т=800аС в течение 48 ч.
Массу налипшего алняиния определяют после вырубки 1000 деталей размерами 50х50 мм на опытном штампе. После штамповки поверхность штампа обрабатывают раствором щелочи в течение
1 ч. Содержание алюминия определяют во всем объеме комплексонометрическим титрованием с алюминоном.
Из данных, табл. 3 следует, что скорость газовой коррозии уменьшается в, 5 10 раз.
Таким образом, предлагаемый состав по сравнению с известным позволяет увеличить микротвердость боридного слоя на 50Х и коррозионную стойкость в 4 " 500 раз.
Формула изобретения
Состав для борирования стальных изделий из расплава, содержащий борсодержащее вещество, редкоземельный элемент и хлорид натрия, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения микротверд сти и корроэионной стойкости, он в качестве борсодержащего вещества содержит карбид бора, а в качестве редкоземельного элемента содержит один из металлов иттриевой подгруппы при следующем со-отношении компонентов, мас.3:
Карбид бора 50- 75
Иеталл ит" триевой подгруппы 5-30
161 7046
Состав
Результаты измерений
Толщина Микротвер- Обнаруслоя, дость, женные мкм HIIa борнды
Предлагаемый состав
Гадолиний
: 21680
21780
2
4
8
16
У8
Ре В, CdB
В2
Диспрозий
У8
Ре В, DyB<
Гол ьмий У8
Fe2B, Нов,, Эрбий У8
Ре В, Егв,, Иттербий
Fe В, УЬВ+
; Лют еций У8
2В, LuB4
Извест- . ный сос460
14700
Fe В, LuB4
Ре,В, ааВ„ тав
Гадоли= ний
48
48
3530
22200
3
Диспрозий
44
7ХЗ
22540
Ре В, ayB1Z
Металл Марка иттрие- стали вой подгруппы
2
4
1
3
5
3
5 t
3
4 5
4
13
11
11
13
13
11
11
12
14 . 11
12
14
14
12
13
14
16
12
21? 20
21 780
21720
21 740
21 780
21 700
21720
Таблица 2
1ь i 7046
Продолжение табл.2
Состав Результаты измерений еее
Толщина Обнаруслоа, женные мкм бориды
Марка стали
Металл иттриевой под группы
Микротвердость, МПа
Гол ьмий 7ХЗ.
Fe В, НоВ .=.1рбий 7Х3
Fe В, ЕгБ„
Иттербий
46
49
22360
2
4
Ре В, УЪВ, Лвтеций
2
4
22300
42
43
38 . 35
7ХЗ
Fe В» хл13)g
Таблица3
Масса налипшего
Скорость коррозии, мг /см ч (Т=800 C) Легирукш(ий редкоземельный элемент
Микротвердость, МПа алюминия у (г/см, после выруб" ки 1000 деталей на штампе
Известный
7,5 10
8,9 ° 10 „
9 0 10
0,37
0,50
0,48
14400
1,3 ° 10
1,2 ° 10
0,7 10
1,5 10
1,9 10
2,7 10
0,07
О, 04
0,05
0,09
0,19
0,23
21800 ,21760
21800 состав
Лантан
Празеодим
Неодим
Предлагаемый состав
Гадолиний
Диспрозий
Гол ьмий
Эрбий
Иттербий
Лют еций
5
2
4
1
3
39
38
42
43
43
Зб
33
41
43
44
37
22300
