Состав для карбонитроборирования стальных изделий

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к химико-термической обработке, а именно к процессу диффузионного насыщения стальных изделий углеродом, азотом и бором, и может быть использовано для увеличения срока службы инструментов, деталей , машин, приборов и механизмов. Цель изобретения - увеличение износостойкости изделий и насыщающей способности состава. Карбонитроборирование осуществляют в составе, содержащем 80-90 мас.% цианата щелочного метаопа и 10-20 мас.% аммония тетрабората. Предложенный состав имеет насыщающую способность на 20- 40% выше, чем известный состав и позволяет увеличить износостойкость обработанных в нем стальных изделий в 1,5-2,0 раза по сравнению с известным составом. 2 табл. С S

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) 14 А1 (51)5 С 23 С 8/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4684490/02 (22) 25.04.89 (46) 07.03.91. Бюл. К - 9 (72) В.Г.Артемчук (53) 621.785.51.06 (088.8) ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (56) Артемчук В, Г., Чуфисгов В.Н °

Повышение стойкости инструмента методом карбониграции, — Станки и инструмент, 1977, 11 10. (54) СОСТАВ ДЛЯ КАРБОНИТРОБОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессу диффузионного насыщения стальных

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессу диффузионного насыщения стальных изделий углеродом, азотом и бором, и может быть использовано для увеличения срока службы инструментов, деталей машин, приборов и механизмов, Цель изсбре1ения — увеличение износостойкости изделий и насыщающей способности состава.

Состав пля карбонитроборирования стальных изделий, содержааий один из цианатов щелочных металлов или их смесь, дополнительно содержит аммоний тетрабора-. при следующем соотношении компонентов, мас.7.: изделий углеродом, азотом и бором, и может быть использовано для увеличения срока службы инструментов, деталей машин, приборов и механизмов.

Цель изобретения — увеличение иэносостойкости иэделий и насыщающей способности состава. Карбонитроборирование осуществляют в составе, содержа цем 80-90 ма с . 7 цианата щелочного металла и 10 20 мас.7. аммония тетрабората. Предложенный состав имеет насыщающую способность на 20407 выше, чем известный состав и позволяет увеличить износостойкость обработанных в нем стальных изделий в 1,5-2,0 раза по сравнению с известным составом. 2 табл.

Цианат щелочного металла 80-90

Аммоний тетраборат 10-20

При разложении аммония тетрабората образуется атомарный бор, который диффундируя в поверхностные слои изделий, образует диффузионный слой сложного состава, который имеет твердость 1800-2000 кг/мм, что положительно сказывается на сроке службы изделий. Кроме того, при разложении аммония тетрабората образуется атомарный азот, что увеличивает насыщающую способность состава, Назначение вводимых компонентов следующее. Калий циановокислый (KCNO) 1633014 или натрий циановокислый (ИаСИО), являются поставщиками атомарных азота и углерода, а при разложении аммония тетрабората (NHg)1132.0 4Н О образуется атомарный бор и допопнительно азот, которые диффундируют в поверх-. ностные слои изделий, Кроме того, аммоний тетраборат растворяет окисный слой, образующийся на изделиях 1ð в процессе обработки, что также положительно сказывается на увеличении насыщающей способности остава, Процесс химико-термической обработки осуществляют следующим образом. 15

Приготовленную смесь загружают в тигель небольшими порциями и расплавляют при 350-400 С. После того, как количество расплава станет равным 3/4 объема тигля, температуру расплава 2р повышают до рабочей, которая составляет 520-8500С. Изделия, предназначенные для химико-термической обработки, монтируют в специальные приспособления, обе зжиривают и нагревают 25 о до 250-300 С, Подогретые изделия вместе с приспособлениями погружают в расплав для карбонитроборирования и выдерживают в нем 5-30 мин. Режим химико-термической обработки устанав- 30 ливают в зависимости от марки стали, предваритечьной или последующей термообработки и требуемой толщины диффузионного слоя. После химико-термической обработки изделия промывают в горячей воде и сушат.

П р и и е р 1. Образцы, изготов.ленные из стали марки 38ХМЮА, подвергают карбонитроборированию в составах, массовое процентное содержание щ которых представлено в табл. 1. Температура процесса составляла 560 С, о а продолжительность выдержки б ч, После химико-термической обработки образцы подвергают испытаниям на из- 45 нос на машине трения и определяли толщину диффузионного слоя. Результаты испытания представлены в табл.1, Из полученных данных следует, что предлагаемый состав для карбонитроборирования имеет насыщающую способность на 20-407 выше, чем известный

1 состав, и позволяет увеличить изноФ о р м у л а и э о б р е т е н и я

Состав для карбонитроборирования стальных изделий, содержащий l(Hd Yd T щелочного металла, о т л и ч а ю шийся тем, что, с цепью повышения износостойкости иэделий и насыщающей способнос ги сос гава, он дополнительно содержит аммс иий гетрабораг при следующем соогношении компонентов, мас,Е:

Цианат щелочного

80-90

10-20 металла

Аммоний тетраборат состойкость иэделий в 1,5-2,0 раза по сравнению с изяестньи сос гавом.

Оптимальным является состав, "одержащий компоненты в предлагаемых пределах. При содержании компонентов менее нижних предельных значений насыщающая способность состава и износостойкость обработанных в нем иэделий увеличиваются незначительно по сравнению с известным составом, а при содержании компонентов более верхних предельных значений зти свойства состава не увеличиваются по сравнению с оптимальным составом, но происходит интенсивное газовыделение аммиака, Пример 2. Образцы, изготовленные иэ сталей марок Р6М5, Р18 и

Р6М5К5, после закалки и отпуска по оптимальным режимам подвергают химико-термической обработке в известном составе, (состав 11, табл. 1) и в предлагаемом составе (состав 4, табл, 1). Температура процесса 540 С

0 а продолжительность выдержки 20 мин.

После обработки образцы подвергают испытаниям на износ описанным способом и замеряют толщину диффузионного слоя. Результаты испытаний представлены в табл.2 °

Иэ полученных данных следует> что предлагаемый для карбонитроборирования состав поэволяеr повысить износостойкость иэделий в 1,5-2,0 раза по сравнению с известным составом и имеет более высокую насыщающую способность, чем известный состав.

1633014

Таблица 1

CQC—

Толщина диффузионного сл оА, тав

0,27

218

0,19

264

10

0,16

281

15

0,14

20 гФ

0,14

0,29

0,20

85

275

0,17

290

0,15

20

0,15

Компоненты и их содержание, мас. %

Калий циановокислый

Аммоний тетраборат

Калий циановокислый

Аммоний тетраборат

Калий циановокислый

Аммоний тетра-. борат

Калий циановокислый

Аммоний тетраборат

Калий циановокислый

Аммоний тетраборат

Натрий пиановокислый

Аммоний тетраборат

Натрий циановокислый

Аммоний тетраборат

Натрий циановокислый

Аммоний тетраборат

Натрий циановокислый

Аммоний тетраборат

Натрий циановокислый

Аммоний тетра-, борат

80 293

75 293

92 215

90 248

75 290

Иэнос, г/см2 ° ч

1633014

Продолжение табл.1

3 4

Известный состав

11 Калий циановокислый

0,28

100 210

12 Натрий циановокислый

0,30

100 205

-Ф

Интенсивное гаэовыделение аммиака, Таблица 2

Износ, г/см ° ч

Толщина диффузионного слоя, мкм

Сталь Состав среды

Известный

Предлагаемый

Составитель С.Кучерявый

Техрец H.ÄHäûê Корректор М.Пожо

Редактор H . ßöî !а

3akas 598 Тираж 561 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

"г"р""а!

Р6М5

Р18

Р6М5К5

Р6М5

Р18

Р6М5К5

32

О, 12

0,10

0,09

0,06

0 05

0,03