Состав для жидкостного борирования стальных изделий, преимущественно электролизного

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 С 8/70

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

i) )

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 йьц (21) 4880441/02 (22) 30.10.90 (46) 30.06,92. Бюл. М 24 (71) Ташкентский политехнический институт им, А, Р, Бируни (72) В.А. Рогов и А.Ш. Шакамалов (53) 621.785,51.06(088.8) (56) Ляхович Л,С. Многокомпонентные диффузионные покрытия. Минск, 1974, с. 183.

Авторское свидетельство СССР

N 1548264, кл, С 23 С 8/70, 1988.

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано для повышения стойкости технологической оснастки и деталей оборудования.

Известен расплав для электролизного борирования, содержащий буру и окись марганца в следующих соотношениях, мас.%: бура 90 — 95; окись марганца 5 — 10.

Данный расплав при плотности тока на катоде 0,1-0,3 А/см при температуре 900 С в течение 2-4 ч позволяет получить толщину боридного слоя 60 — 100 мкм.

Однако насыщающая способность данного расплава относительно низкая вследствие малой его жидкотекучести. Кроме того, отсутствие активатора и веществ ката литического действия не позволяет интенсифицировать процесс насыщения.

Известен расплав.для электролизного боромолибденирования, содержащий буру молибденовокислый натрий в следующих соотношениях, мас.%: бура 0-100; молибденовокислый натрий 100-0. Данный расплав

„„5U 1744144 А1 (54) СОСТАВ ДЛЯ ЖИДКОСТНОГО БОРИ. РОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ЭЛЕКТРОЛИЗНОГО (57) Использование: в металлургической, машиностроительной, авиационной и других отраслях промышленности при упрочнении стальных изделий, работающих в условиях абразивного износа при высоких температурах в зоне трения 600 С, Состав содержит, мас.%: бура 45 — 60; барный ангидрид 10-20; трехокись молибдена 5 — 20; силикомарганец 5 — 15; фтористый натрий

10-20. 1 табл, позволяет получать слои двух типов — борированные и молибденированные, При этом борированные слои толщиной 60 — 80 мкм образуются при плотности тока на катоде

0,05 — 0,55 А/см и температуре 950 — 1100 С в течение 2 — 4 ч. Легированные бориды обладают относительно высокой износостойкостью.

Однако. насыщающая способность данного расплава относительно низкая. вследствие малой его жидкотекучести. Кроме того, данное соотношение компонентов расплава приводит к быстрому его истощению.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является расплав для борирования, содержащий следующее соотношение компонентов, мас.%:

Бура . 40 — 60

Сил икомарганец 5 — 15

Борнокислый литий 10 — 30

Фтористый натрий 5 — 20

1744144

20

Данный расплав при электролизном борировании стали У8А при температуре

900 С в течение 2 ч позволяет получить толщину диффузионного слоя 190 мкм. Однако износостойкость данного покрытия от. носительно невелика — 60 10 кг/м ° км.

Кроме того, недостаточное содержание компонентов бора в расплаве приводит к быстрому его истощению и, как следствие, уменьшению насыщающей способности расплава.

Цель изобретения — повышение износо- стойкости диффузионного покрытия при сохранении высокой насыщающей способности расплава.

Поставленная цель достигается тем, что расплав для злектролизного боромолибденирования стальных изделий, содержащий буру, силикомарганец и фтористый натрий, дополнительно содержит борный ангидрид и трехокись молибдена при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бура 45 — 60

Борный ангидрид 10 — 20

Трехокись молибдена 5 — 20

Сил икомарганец 5 — 15

Фтористый натрий 10 — 20

У технического решения появилось новое свойство — повысилась износостойкость диффузионного покрытия при сохранении высокой насыщающей способности расплава за счет повышения боро- и молибденосодержащих веществ и более медленного их разложения до активных атомов бора и молибдена. Кроме того, предлагаемое соотношение компонентов буры, борного ангидрида и трехокиси молибдена 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 диффузионного насыщения с 1100 С до 900 С. При этом увеличивается вероятность образования высокобористой фазы FeB, легированной молибденом, что увеличивает микротвердость и износостойкость покрытия, Введение в предлагаемый расплав . трехокиси молибдена в количестве 5 — 20% способствует легированию боридов FeB u

Ге2В, что ведет к повышению износостойкости покрытия. Увеличение количества трехокиси молибдена свыше 20% снижает активность ванны и уменьшает жидкотекучесть расплава. Уменьшение его ниже 5% не приводит к ощутимым результатам в износостойкости покрытия.

Использование силикомарганца в количестве 5.— 15% увеличивает активность расплава. Увеличение количества силикомарганца свыше 15% приводит к образованию осадка — шлама, загрязняющего расплав, уменьшающего его жидкотекучесть, насыщающую способность, микротвердость покрытия.-Уменьшение его ниже

5 не дает ощутимых результатов в интенсификации процесса.

Благодаря введению фтористого натрия в количестве 10 — 20% изменяется строение расплавленной среды, уменьшаются катионные и анионные группировки, что уменьшает вязкость и увеличивает электрическую проводимость расплава. Введение в жидкостны1 расплав фтористого натрия менее

10% нецелесообразно, так как строение расплавленной среды не изменяется, Увеличение количества фтористого натрия свыше 20% снижает активность насыщающей среды.

Использование борного ангидрида в количестве 10 — 20% способствует повышению насыщающей способности расплава.

Увеличение количества барного ангидрида свыше 20% приводит к подавлению процесса боромолибденирования, а уменьшение его ниже 10% снижает насыщающую способность расплава, Пример. Расплав для злектролиэного боромолибденирования стальных изделий готовят следующим образом, Буру прокаливают при 400 С,в течение 4 ч для удаления кристаллизационной влаги. Взвешивают порошкообразные компоненты состава в соответствии с указанными в таблице пределами. В жаростойкий контейнер, нагретый до температуры -700 С, засыпают буру и борный ангидрид, а затем повышают температуру до 900 С. После их расплавления вводят последовательно фтористый натрий, силикомарганец, трехокись молибдена в соотношениях, указанных в таблице. При этой температуре упрочняемые образцы из стали

У8А размером 10 х 10 х 30 мм погружают в расплав, Для активизации расплава через него пропускают. обратный постоянный ток в течение 5 мин. Затем меняют полярность и проводят в течение всего периода диффу-. зионное упрочнение, 1 — 4 ч (плотность тока на катоде-образце 0,15 — 0,2 А/см, 2 напряжение 6 — 24. В). Процесс диффузионного насыщения ведут в течение 1 — 4 ч.

По окончании процесса диффузионного насыщения проводят процесс деборомолибденирования в течение 5 — 7 мин, меняя полярность катода и анода, пропуская обратный ток, что позволяет значительно сократить время отмывки боромолибденированных деталей.

1744144

Составитель В.Рогов

Редактор M.Ïåòðîâà Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 2170 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

Закалку проводят с температуры диффузионного насыщения в масло.

Компоненты при приготовлении состава применяются в виде порошкообразных материалов фракцией 0,2 мм. Состав со- 5 держит буру техническую (NazB407). ГОСТ

8429-57; фтористый натрий марки "Ч", ГОСТ

4463-66; силикомарганец (31Мп), ГОСТ 475677, марки СМн20; порошкообраэную трех. окись молибдена (МоОэ) и борный ангидрид 10 (ВгОэ).

Результаты диффузионного насыщения стали после обработки составом, содержащим компоненты в различных соотношениях, представлены в таблице. 15

Как видно из данных таблицы, толщина образованного слоя на стали У8А при температуре 900 С в течение 2 ч остается на том же уровне, что и у известного. Однако износостойкость покрытия в сравнении с иэвест- 20 ным увеличивается в 1,33 — 1,50 раза..

Использование предлагаемого распла-. ва для злектролиэного боромолибденирования стальных изделий обеспечивает по сравнению с известными повышение износостойкости покрытия на 33 — 50/, при сохранении высокой насыщающей способности расплава, снижение пористости покрытия, уменьшение времени отмывки борируемых деталей в 2 — 3 раза, обеспечение возможности многократного его использования.

Формула изобретения

Состав для жидкостного борирования стальных изделий, преимущественно злектролизного, содержащий буру, силикомарганец и фтористый натрий, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения износостойкости покрытия при сохранении насыщающей способности расплава, он дополнительно содержит борный ангидрид и трехокись молибдена при следующем соотношении компонентов, мас, Д:

Бура 45 — 60

Барный ангидрид 10 — 20

Трехокись молибдена 5 — 20

Сил и комар ганец 5 — 15

Фтористый натрий 10 — 20