Состав для жидкостного боросилицирования стальных изделий

 

Использование: для поверхностного упрочнения стальных изделий. Сущность изобретения: состав содержит, мас,%: бура 40-60; силикомарганец 5-15; натрий гексафторсиликат 10-30; фтористый натрий 5-20. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 23 С 8/40, 8/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4845875/02 (22) 02.07.90 (46) 15.06.92. Бюл. N. 22 (71) Ташкентский политехнический институт им. А.P. Áåðóí è (72) B.À.Ðoãîâ и А,Ш.Шакамалов (53) 621.785.5,106 (088,8) (56) Полевой С,Н. и Евдокимов B.Ä. Упрочнение металлов. М.: Машиностроение, 1986, с. 141.

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке металлов, а именно к процессу поверхностного .асыщения сталей бором в расплаве солей с образованием защитного слоя, состоящего из боридов железа.

Известен состав для жидкостного борирования, содержащий карбид бора и буру, при следующим соотношении компонентов, M c %

Карбид бора 30 — 40

Бура Остальное

Недостатком данного состава является быстрое истощение и уменьшение его активности; при 900 С в течение 2 ч на стали У8А образуется слой толщиной 60—

70 мкм.

Известен состав для жидкостного борирования стальных изделий, содержащий буру, тетрафторборат натрия, бор аморфный при следующем соотношении компонентов, мас.оА;

Бура 51 — 53

Тетрафторборат натрия 34 — 36

Бор аморфный Остальное

„„. рЦ„„1740492 А1 (54) СОС!АВ ДЛЯ ЖИДКОСТНОГО БОРОСИЛ И ЦИ РО ВАН ИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Использование: для поверхностного упрочнения стальных изделий. Сущность изобретения: состав содержит, мас,%: бура

40 — 60; силикомарганец 5-15; натрий гексафторсиликат 10 — 30; фтористый натрий 5 — 20.

1 табл.

Данный состав используют в течение длительного времени — 180 — 200 ч. Однако активность расплава весьма низкая: при

900 С в течение 2 ч на стали У8А образуется слой толщиной 70 — 80 мкм.

Наиболее близким к изобретению является расплав для жидкостного борирования, содержащий следующее соотношение компонентов, мас.%: м

Хлористый натрий 20 ф), Силикомарганец 30 СЗ

Бура Остальное ф

Данный процесс осуществляется в тигельных печах-ваннах при 900 С, За 2 ч глубина боридного слоя на стали УВА составляет 70-80 мкм. Однако данный расплав имеет низкую жидкотекучесть, что за- lP трудняет подвод к упрочняемой поверхности активных атомов бора, Кроме того, изданного расплава возможно получение только однофазного боридного слоя из боридов FezB, что снижает микротвердость покрытия.

Целью изобретения является увеличение насыщающей способности расплава и повышение износостойкости покрытия.

1740492

Поставленная цель достигается тем, что состав для жидкостного боросилицирования, содержащий буру, силикомарганец и активатор, дополнительно содержит натрий гексафторсиликат и в качестве активатора— фтористый натрий при следующем соотношении компонентов, мас. :

Бура 40-60

Силикомарганец 5 — 15

Натрий гексафторсиликат 10-30

Фтористый натрий 5 — 20

У-данного состава повысилась насыщающая способность расплава за счет увеличения его жидкотекучести. Натрий гексафторсиликат и фтористый натрий повышаютт жидкотекучесть. Последнее свойство позволяет также получать более равномерные покрытия по толщине слоя.

Кроме того, предлагаемое соотношение компонентов NazSiFo u NaF в расплаве изменяет строение расплавленной смеси — за счет ионизации расплава уменьшается концентрация громоздких катионных и анионных группировок, -что снижает температуру плавления среды и, как следствие, понижение температуры начала диффузионного насыщения с 950 до 700 С. При этом увеличивается вероятность образования высокобористой фазы FeB, что увеличивает микротвердость покрытия, Введение в предлагаемый расплав силикомарганца в количестве 5 — 15 увеличивает активность расплава. Увеличение количества силикомарганца свыше 15 приводит к образованию осадка-шлама, загрязняющего расплав, уменьшающего жидкотекучесть, насыщающую способность, микротвердость покрытия. Уменьшение его ниже 5 не дает ощутимых результатов в интенсификации процесса.

Использование натрия гексафторсиликата в количестве 10 — 30 способствует понижению температуры диффузионного насыщения с одновременным повышением жидкотекучести расплава. Увеличение количества натрия гексафторсиликата свыше

30 снижает активность ванны и способствует образованию боридов FezB. Уменьшение его ниже 10 не изменяет интенсивность насыщения и структуру диффузионного слоя.

Благодаря введению фтористого натрия в количестве 5-20 изменяется строение расплавленной среды, уменьшаются катионные и анионные группировки, что уменьшает вязкость и увеличивает электрическую проводимость расплава. Введение в жидкостный расплав фтористого натрия менее 5 нецелесообразно, так как строение рас5

55 плавленной среды не изменяется. Увеличение количества фтористого натрия свыше

20 снижает активность насыщающей среды.

Пример. Состав для жидкостного боросилицирования стальных изделий готовят следующим образом. Буру прокаливают при 400 С в течение 1 ч для удаления кристаллизационной влаги. Взвешивают порошкообразные компоненты состава в соответствии с указанными в таблице пределами, В жаростойкий контейнер, нагретый до рабочей температуры 900 С, засыпают буру, После ее расплавления вводят последовательно фтористый натрий, силикомарганец, натрий гексафторсиликат в соотношениях, указанных в составах 1-9.

При этой температуре упрочняемые образцы из стали У8А размером 10 х 10 х 30 мм погружают в расплав. Для активизации расплава через него пропускают постоянный ток в течение 20 мин (плотность тока на катоде-о эразце 0,15 — 0,2 А/см, напряжение

6 — 24 В). После этого ток выключают, анод в виде графитового стержня извлекают из тигля и ведут процесс диффузионного насыщения в течение 1 — 4 ч.

После окончания процесса диффузионного насыщения проводят процесс деборосилицирования в течение 5-7 мин, меняя полярность катода и анода, пропуская обратный ток, что позволяет значительно сократить время отмывки борируемых деталей.

Компоненты при приготовлении состава применяются в виде порошкообразных материалов фракцией 0,2 мм: бура техническая, NazB40z ГОСТ 8429-57; натрий гексафторсиликат NazSiF6 ТУ 6-09-1461-76; фтористый натрий марки "Ч" ГОСТ 4463-66, порошкообразный силикомарганец, Результаты диффузионного насыщения стали после обработки из составов, содержащих компоненты в различных соотношениях, представлены в таблице.

Как видно из таблицы, толщина образованного слоя на стали У8А при 900 С в течение 2 ч составляет 150-180 мкм, в то же время насыщение из известного состава при тех же условиях позволяет получить лишь 100 мкм, При этом без активизации расплава путем пропускания по нему электрического тока толщиной диффузионного слоя резко снижается до 140 мкм (состав

9).

Полученные данные свидетельствуют о повышении насыщающей способ: ости расплава из предлагаемого состава по сравнению с известным в 1,6-2,0 раза. Увеличение

1740492

Составитель И.Дашкова

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор О,Кравцова

Редактор Н.Швыдкая

Заказ 2054 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 износостойкости образуемого покрытия по сравнению с известным произошло с 42 до

30 м/см .км.

Использование состава для жидкостного борирования стальных изделий обеспечивает по сравнению с известными увеличение насыщающей способности расплава на 60 — 100, увеличение микротвердости покрытия, получение равномерного диффузионного слоя на деталях сложной конфигурации, снижение пористости покрытия, уменьшение времени отмывки борируемых деталей в 2-3 раза, обеспечивает возможность многократного его использования.

Формула изобретения

Состав для жидкостного боросилицирования стальных изделий, содержащий буру, силикомарганец и активатор, о т л и ч а ю5 шийся тем, что, с целью увеличения насыщающей способности состава и повышения износостойкости изделий, он до пол нительно содержит натрий гексафторсиликат, а в качестве активатора — фтори10 стый натрий при следующем соотношении компонентов, мас. :

Бура 40-60

Силикомарганец 5 — 15

Натрий гексафторсиликат 10 — 30

15 Фтористый натрий 5-20