Порошкообразный состав для борирования стальных изделий

 

Изобретение относится к металлургий^ в частности к химико-термической обработке металлов, и может быть использовано при упрочнении поверхностных слоев стальных из/^лий в машиностроении, станкостроении и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение насыщающей способности состава и кратности его использования. Порошкообразный состав для борирования стальных изделий содержит, следующие кр|!лпоненты. мае,%: карбид бора 45-65; фтористый натрий 4-7; железная Окалина 20-25; графит 4-8; доломит 7-15. Дополнительное введение в состав доломита Позволяет интенсифицировать процесс насыщения и повысить его насыщающую способность в процессе Зксплуатации. 3 табл. '(ЛсИзобретение относится к металлургии^, а именно к химико-Термической обработке* и может быть применено для повышения износострйкости поверхностных cnoejB сплава на основе железа в машиностроении, станкостроении, предприятиях строи-_ Т(вльной индустрии и других отраслях промышленности.Известен состав для бориров^амня стальных деталей, содержащий следуюфю компоненты, мае.%:Карбид бора75-90Фтористый натрий5-10Графит5 - t5Однако порошкообразная смесь укдзанного состава теряет свою насыщаюи^!^ способность вследствие быстрого окисления 8 процессе зксплуатации. Кроме тоге. смесь спекается в процессе упро«^нвнйя изделий, что затрудняет ее повторное использование.Наиболее близким к изобретению явля- •ется порошкообразный состав для борирования стальных изделий, включающий следующие компоненты, мас.%:Карбид бора40-^50Фтористый натрий ~ 3-7Железная окалина30 - 50Графит2-5Карбонат кальция5-10Однако для этого состава характерна недостаточная скорость насыщения поверхности бором, а также снижение насыщающей способности после 5-кратного использования .смеси.Цель изобретения - повышение насыщающей способности состава и кратности его использования.К)Ji^ о го

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (19) (11) (я)з С 23 С 8/70

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ Г

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

1 2 (21) 4792103/02, .:.,ке металлов, и может быть использовано (22) 13. 02.90 .; при упрочнении поверхностных слоев (46) 15.02.92. Бюл, М 6 .. ; .. стальных изделий в машиностроении, стан(71) Камское объединение по производегвф. костроении и других отраслях промышленбольшегрузных автомобилей -: кости. Цель изобретения —. повышение (72) Г,И. Янцен, 8;И. Астащенко, E.È, C()pii- .: насыщающей способности состава и кратева, А,И, Федоров, H.È. Пичурин и М.И. Го- . ности его использования. Порошкообразлубятников . ный состав для борирования стальных (53) 621.785.51,06(088,8) ., -". изделий содержит, следующие ком»поненты. (56) Авторское свидетельство СССР: .: мас.fo. карбид бора 45-65; фтористый на-.

%1171562, кл. С23 СЗ/72, 1985..... трий 4-7; железная окалина 20-25; графит ,Авторское свидетельство СССР .:: -8; доломит 7-15. Дополнительное введеth 1627587, кл. С 23 С 8/70; 1988.. " ние в состав доломита позволяет интенси(54) ПОРОШКООБРАЗНЫИ СОСТАВ ДЛЯ, фицировать процесс насыщения и повысить

БОРИРОВАНИЙ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ.," : ею насыщающую способность в процессе (57) Изобретение относится к металлургий, эксплуатации. 3 табл. в частности к химико-термической обработ- ..

Цель изобретения — повышение насыщающей способности состава и кратности его использования.

Изобретение относится к металлургив, а именно к химико-термической обработке, и может быть применено для повышения. изноаостойкости поверхностных слоев сплава на осйове железа в машинострое- нии, станкостроении, предприятиях строи-: тельной индустрии и других отраслях . промышленности, (Известен состав для борировунйа: стальных деталей, содержащий следуефив компоненты, мас. :

Карбид бора . - 75" 9О

Фтористый натрий 5 — 10 ., Графит 5- 15

Однако порошкообразная смесь указанного состава теряет свою насыщак)щуа способность вследствие быстрого оки@ае-ния в процессе эксплуатации. Кроме аког@, смесь спекается в процессе упроч)(вния изделий, что затрудняет ее повторное использование.

Наиболее близким к изобретению является порошкообразный состав для борирования стальных: изделий., включающий следующие компоненты, мас. :

Карбид бора 40 — 50

Фтористый натрий 3 — 7

Железная окалина 30 — 50 ,Графит 2-5

Карбонат кальция 5 — 10

Однако для этого состава характерна недостаточная скорость насыщения поверхности бором, а также снижение насыщающей способности после 5-кратного использования, смеси.

1712462

Поставленная цель достигается тем, что порошкообразный состав для борирования стальных изделий, содержащий карбид бора, фтористый натрий, железную окалину и графит, дополнительно содержит доломит при,следующем соотношении компонентов, мас. :

Карбид бора . 45 — 65

Фтористый натрий 4 - 7

Железная окалина 20 — 25

Графит 4 — 8

Доломит, 7 — 15

За счет введения в порошкообразный состав доломита йовышается насыщающая способность и кратность использования смеси.

В процессе нагрева смеси (начиная с температуры 300 С) происходит окисление бора кислородом воздуха что приводит к образованию окисла — ВзОз. Чем выше степень окисления бора, тем в большей степени снижается насыщающая активность смесй

Доломит — это природный минерал, содержащий в своем составе МдСОз и СаСОз в соотношении (Q 30:70.

При нагреве насыщающей смеси, содержащей доломит, происходит диссоциа. ция этого компонента в две стадии. На первой стадии наблюдается диссоциация

МцСОз на М90 и COz, Причем начало диссоциации Mg СОз идет при 510 С, а интенсивнйй распад приходится на интервал

590-600 С. Заканчивается диссоциация

М9СОз при 800 С.

На второй стадии идет диссоциация

СаСОз на СаО и С02. Начало распада наблюдается при 724 С, а активная диссоциация происходит при 900 С.

Наличие в порошкообразном составе такого компонента позволяет уже при тем.пературе смеси 510 С..предохранить ее окисление и тем самым сохранить насыщающую способность состава на протяжении более длительного срока эксплуатации.

Кроме того, за счет образования газовой фазы (двуокиси углерода) при распаде доломита интенсифицируется доставка бора к насыщаемой поверхности стальных изделийй.

Таким образом, введенный в предложенный состав доломит уменьшает окисление сме:и и тем Самым длительное время сохраняет ее насыщающую способность, а также интенсифицирует процесс насыщения поверхности. Образование окислов М90 и СаО обеспечивает высокую технологичность заявляемого состава ввиду предохранения смеси от спекания и исключения налипания ее на поверхность борируемых изделий;

Карбид бора

Фтористый натрий

Железная окалина

Графит

Карбонат кальция

Доломит

При упрочнении стали 20 в смеси, со-. держащей доломит, твердость. поверхности составила 1625-1981 HYo,з, в то время, как после борирования в смеси известного со5 става она находилась в пределах 1572-1611

НУо,з. Наличие пор в упрочненном слое во всех случаях не выявлено, Получение более высокой твердости повышает соответственно и износостойкость поверхности стальных

10 изделий.

При содержании доломита в смеси в количестве менее 7 снижается ее насыщающая способность. за счет преждевремен ного окисления и низкой активности.

15 газообразной фазы по борированию сталь- . ной поверхности.

Введение доломита в количестве более

15,5, как показали испытания смеси, также привело к уменьшению глубины борирован20 ногослоя.

Пример. Проводят подготовку смеси путем смешивания порошкообразных компонентов: карбид бора, фтористый натрий, железная окалина (отходы кузнечно-терми25 ческого производства), графита и доломита;

Диффузионное насыщение образцов

40х40х10 мм из стали 20(химсостав, мас. g; углерод 0,19; кремний 0,31; марганец 0,27; сера 0,019, фосфор 0,016) ведут в герметич-

30 ном контейнере в подготовительных составах смеси; . Продолжительность однократного.насыщения 8 ч. Нагрев до 700;

800, 850, 940, С проводят в термической печи.с электрическим обогревом, После на35 сыщения контейнер извлекают из печи, охлаждают до комнатной температуры, извлекают образцы и исследуют. Для изучения стойкости смеси новую партию образцов укладывают в контейнер, повторно

40 засыпают смесью и проводят насыщение. О потере. насыщающей способности смеси судят по отсутствию упрочненного слоя на исследуемых образцах, В табл. 1 и 2 представлены результаты

45 исследований по влиянию температуры борирования на глубину упрочненного слоя и изменение глубины упрочненного слоя в зависимости от кратности использования смеси предложенного и известного составовуА

50 Содержание компонентов исследуемых составов следующее, мас. $:

Известный Предлосостав же нный состав

50 Ц}

6 6

32, 22

5 7

35

171,2462

В сравнении с известным предложен- логичности смеси в зависимости от содврный состав позволяет увеличить скорость жания компонентов(температура борированасыщения поверхности стальныхизделий . ния образцов из стали 20 во всех при всех исследуемых температурах насы- исследуемых составах соответствовала щения 700-940 С. Причем с увеличением 5 940ОC. время 8 ч) температуры борирования разница в глубинеупрочненногослоя наабразцахувеличи- Ф о р мул а и з обре те н и я веется с 0,02 мм при 700 С до 0.05 мм при . Порошкообразный состав для бориро940 С(табл. 1).. вания стальных изделий, содержащий карУвеличение срока эксплуатации смеси 10 бид бора, фтористый натрий, железную заявляемого состава, выраженное в получе окалину и графит, отличающийся тем, нии упрочненного слоя на стальных образ- что, с целью повышения насыщающей споцах на протяжении 9-кратного ее собности и кратности его использования,он использования, подтверждает сохранЕниб . дополнительно содержит доломит при слеее насыщающей способности в большей .15 дующемсоотношениикомпонентов, мас.ф: . степени, нежели смеси известного состава Карбид бора 45-65 (табл, 2). „: Фтористый натрий 4-7

Железная окалина 20- 25

Втабл. 3 изложены результаты исследо- Графит 4-8 ваний глубины упрочненного слоя и техно- 20 Доломит 7-15

1 Табли ца 1

Влияние температуры борирования на глубину упрочненного слоя, на стали 20 (время борирования 8 ч)

»«»» «» «»«л

Температу- Глубина упрочненного слоя,мм, ра. бориро- .после насыщения в смеси состава вания, С о

»» предложенного :известного

«

О, 030 О, 045 О 010

0,060 0,024 ,. 011 0,060

0,18 0 13

940

«» «««» «»»«»»»».Таблица2

Изменение глубины борйрованного слоя в зависимости от кратности использования смеси (температура бориро.вания 940 С., время 8 ч, образцы сталь 20) ФВВ» «Ф » «

Глубина упрочненного слоя, мм, при насыщении в смеси . состава

1.

Фв Ф»,ek»» заявляемого :известного

° » ° в»»

Кратность использования смеси, раз

3

5

7

0,18

0,16

0,16

0,13

0,10

О, 065

0 05 .0,03

0,016

6,13 .6,115

9,08

6„636.

О, 912, »

»»»»ааааа

17124 B2 юеююеавеююав

Состав смеси е аа вв «««««

° Вююеетвююавюеюааавваюеююввавюеававюеюе «юг еююввеа «ю««авва«вале е

Содержание компонентов, мас, Ф

В ааааа««ела« ю е «ав в» вв Е ю «ю IL е ю аа . Желез" Графит ная окалина е ав ю ю е ю ав ю ю е «ю ю ю ю е та Ев е аа ав аа « ю е ав ав е ю ю ав е ю ю ю ав ю е в

Глубина упрочненного слоя, мм

Твердость

НУ ююеююеею ююавюававе еее«

Карбид Фтоврисбора тый натрий

Доломит (ка рбонат кальция) е ав ю Е ю е alla as

«Ю««ее« е ее« ею а

О 13 1692

0.,18 1764

32..6

25.

23

21

14

14

1 1

0,16 1680

О, Ц 1682

О, 16 1625

0,18 О64

0,1 1981

0,18 1762

23 .

0,18 1682

6,13 1625

О, 14 1448 нию доломита в е ю ааа аа ю«ю ю ю ю »« в

Составитель Р Рыгалин»

Редактор M.Êåëåìâø Текред М.Мортемтаа Корректор M.Ïîæî т

Заказ 512 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-38, Раушская наб., 4/5

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

Известный - 59

Предлагаемый - 60.

Предлагаемый 50

55 и 45

55 ю11„ 50

I (граничные значения по содержанию доло ммт.а) .

Выходящий за пределы предлагаемогоо по 62 содержа.- . 49 .

Та блица 3

Влияние состава сиеси на глубину упрочненного слоя е ю ю ю ю ю е ю е вв е вв ав е ю ав ав ю «е ее ю вв ««е вв ав ю е ю ю ав ав е е Ю е ав ю ав ю ю е е ю аа ав ю е е ав ае ва ав