Способ хромирования стальных изделий в муфельных печах с воздушной атмосферой

Изобретение относится к способу химико-термической обработки и может быть использовано для повышения эксплуатационной стойкости изделий и технологической оснастки из конструкционных сталей в машиностроительной, приборостроительной, пищевой и химической отраслях промышленности. Готовят насыщающую смесь, содержащую порошок, полученный предварительным восстановлением алюмотермического состава, содержащего Al 20-25 мас.% и Cr2O3 75-80 мас.%, гранулы размером не более 1-1,5 мм, полученные с использованием связующего из жидкого стекла или водного сахарного сиропа из алюмотермического состава, содержащего Al 25 мас.% и Cr2O3 75 мас.%, хлористый аммоний в качестве активатора и отработанную шихту для хромирования при следующем соотношении компонентов, вес. части: порошок 20-40, гранулы 20-40, NH4Cl 1,5, отработанная шихта для хромирования остальное. Детали упаковывают в муфель с затвором и термообрабатывают при температуре 950-980°С с выдержкой в печи в течение 2-3 часов с осуществлением в гранулах экзотермической реакции восстановления оксида хрома алюминием. Сокращается время получения покрытия, обладающего высокой коррозионной стойкостью.

 

Изобретение относится к способу химико-термической обработки и может быть использовано для повышения эксплуатационной стойкости изделий и технологической оснастки из конструкционных сталей в машиностроительной, приборостроительной, пищевой и химической отраслях промышленности.

Известен способ хромирования стальных деталей (Л.С.Ляхович и др. Металлотермический метод получения диффузионных покрытий. - В сб. «Структура и свойства металлов и сплавов», Минск, 1974), который включает приготовление насыщающей смеси путем предварительного восстановления и размола состава 75 мас.% Cr2O3 + 25 мас.% Al и добавления активатора, упаковку деталей в муфель с затвором и термообработку с выдержкой в муфельной печи при температуре 1100-1200°С в течение 4-6 часов. Недостатками данного способа является высокая температура процесса, значительно снижающая ресурс муфельных печей с воздушной атмосферой в камере, высокая продолжительность разогрева муфеля с деталями, накопление большого количества отработанной смеси (шихты).

Наиболее близким к предлагаемому является П/т РФ №1356527 «Состав для комплексного насыщения стальных изделий», в котором процесс насыщения ведут в смеси, включающей 35-55 мас.% оловянистой бронзы (БрО-10), 2-3 мас.% оксида алюминия (Al2O3), в качестве активатора 1,5 мас.% смеси хлористого аммония и тетрафторобората калия в соотношении 1:3 и оксид хрома (Cr2O3) остальное, детали упаковывают в муфель с затвором, муфель помещают в горячую печь и выдерживают при температуре 930±20°С в течение 3-5 часов. Прототипу присущи следующие недостатки - низкая реакционная способность шихты из-за разделения оксида хрома и алюминия за счет дополнительного ведения оловянистой бронзы, спекаемость смеси при проведении ХТО.

Технический результат изобретения - сокращение времени выдержки и увеличение скорости нагрева муфеля за счет использования экзотермической реакции восстановления оксида хрома алюминием при проведении ХТО, исключение добавок, обеспечение сыпучести насыщающей смеси после термообработки, сокращение количества отходов за счет их частичного использования.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе хромирования, включающем приготовление насыщающей смеси, упаковку деталей в муфель с затвором и термообработку в муфельной печи при температуре 950-980°С в течение 2-3 часов, процесс насыщения ведут в смеси, включающей отработанную шихту для хромирования, порошок из предварительно восстановленного и размолотого алюмотермического состава, содержащего Al 20-25 мас.% и Cr2O3 75-80 мас.%, гранулы, полученные с использованием связующего из жидкого стекла или водного сахарного сиропа из алюмотермического состава, содержащего Al 25 мас.% и Cr2O3 75 мас.%, и хлористый аммоний в качестве активатора при следующем соотношении компонентов, вес. части:

гранулы 20-40
порошок 20-40
NH4Cl 1,5
отработанная шихта для хромирования остальное

Способ осуществляется следующим образом.

25 мас.% Al смешивается с 75 мас.% Cr2O3 до получения однородной по цвету массы. Готовится смесь на водном сахарном сиропе из расчета 1-2 мас.% сахара и 98-99 мас.% порошкового состава из алюминия и оксида хрома. Смесь замешивается до однородной массы и растирается через сито на горячий противень с получением гранул размером не более 1-1,5 мм. Гранулы можно получать иным способом.

В качестве разделительной смеси используется состав, состоящий из 50-70 мас.% отработанной шихты для хромирования и 30-50 мас.% предварительно восстановленного состава, который готовят следующим образом: 20-25 мас.% порошка алюминия смешивается с 75-80 мас.% Cr2O3 до получения однородной по цвету массы, приготовленная смесь засыпается и утрамбовывается в стальной контейнер, смесь поджигается электрической дугой сварочного аппарата для возбуждения реакции алюмотермического восстановления, затем контейнер охлаждается до комнатной температуры, смесь кусками выбивается, крошится и размалывается в шаровой мельнице.

В разделительную смесь вводится активатор. В состав с активатором добавляют 20-40 мас.% гранул и перемешивают с приготовлением насыщающего смеси для термодиффузионного хромирования.

Приготовленной смесью упаковывают в детали муфель с затвором и устанавливается в печь, разогретую до температуры 950-980°С, выдерживается при этой температуре в течение 2-3 часов. После термообработки муфель охлаждается на воздухе, вскрывается, шихта высыпается и выбираются детали. Шихта просеивается через сито для отделения спекшихся гранул, которые размалываются в шаровой мельнице и используются повторно в качестве восстановленного состава.

Способ хромирования, за счет экзотермической реакции гранул, позволяет сократить время разогрева тигля с 1-1,5 часов до 15-20 мин. Полученные на углеродистых сталях покрытия имеют толщину 15-20 мкм с микротвердостью 1,1-1,2 ГПа, высокую коррозионостойкость с содержанием хрома в карбидном покрытии до 70-75 мас.%, алюминия - менее 1 мас.%.

Способ хромирования стальных деталей в муфельных печах с воздушной атмосферой, включающий приготовление насыщающей смеси, упаковку деталей в муфель с затвором и термообработку с выдержкой в муфельной печи, отличающийся тем, что для приготовления насыщающей смеси используют порошок, полученный предварительным восстановлением алюмотермического состава, содержащего Al 20-25 мас.% и Cr2O3 75-80 мас.%, гранулы размером не более 1-1,5 мм, полученные с использованием связующего из жидкого стекла или водного сахарного сиропа из алюмотермического состава, содержащего Al 25 мас.% и Cr2O3 75 мас.%, хлористый аммоний в качестве активатора и отработанную шихту для хромирования при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

порошок 20-40
гранулы 20-40
NH4Cl 1,5
отработанная шихта для хромирования остальное

при этом термообработку проводят при температуре 950-980°С с выдержкой в печи в течение 2-3 ч с осуществлением в гранулах экзотермической реакции восстановления оксида хрома алюминием.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии химико-термической обработки стальных изделий , в частности к способам нанесения диффузионных покрытий на изделия из нержавеющей стали.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, инструментальном производстве для повышения эксплуатационных характеристик изделий .

Изобретение относится к металлургии , в частности к химико-термической обработке, а именно к процессу диффузионного хромирования. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке железа и его расплава, и может быть применено во всех отраслях народного хозяйства, занимающихся проектированием, производством и ремонтом электротехнических изделий, а также деталей механизмов и узлов современной техники, где требуется повышение коррозионной стойкости и износостойкости.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть использовано при производстве магнитопроводов, сердечников и т.д.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено для повышения коррозионной защиты металлических труб. Осуществляют вакуумно-диффузионное хромирование изделия, при этом сначала проводят струйно-абразивную обработку внутренней и внешней поверхности трубы, затем засыпают в трубу порошок феррохрома фракцией от 0,1 мм до 50 мм, вакуумируют ее внутренний объем и помещают трубу на перемещающий механизм, расположенный под стационарно установленными газопламенной горелкой, устройством для дробеударной обработки наружной поверхности и индуктором. Затем нагревают локальную зону трубы в пределах от 900°С до 1500°С, при этом осуществляют непрерывное вращательное движение трубы вдоль ее оси и одновременно газопламенной горелкой, установленной перед индуктором, напыляют на наружную поверхность трубы порошок феррохрома. Устройство для дробеударной обработки наружной поверхности устанавливают между горелкой и индуктором. В течение от 1 до 20 часов осуществляют от 2 до 10 циклов возвратно-поступательного движения трубы относительно индуктора, после чего разгерметизируют и быстро охлаждают трубу и удаляют засыпанный порошок феррохрома. Обеспечивается значительное снижение скорости коррозии металлических труб. 4 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области получения защитных металлических покрытий на изделиях из стали, цветных металлов и их сплавов, нанесенных термодиффузионным методом. Способ получения покрытия на изделиях из низко- или высоколегированных сталей, или цветных металлов, или их сплавов термодиффузионным методом включает следующие последовательно осуществляемые стадии: загрузку обрабатываемых изделий в постоянно вращающийся контейнер с одновременно насыщающейся порошковой смесью на основе цинкового порошка с примесью оксида цинка в виде образующегося по всему объему контейнера пылевого облака из указанной порошковой смеси, за счет трибостатического эффекта равномерное осаждение насыщающей порошковой смеси на всю поверхность изделия, при этом вышеуказанные загрузку и осаждение проводят в течение не более 15 минут при скорости вращения контейнера 7 об/мин - 10 об/мин, нагревание контейнера с изделием в диапазоне температур от 250°C до 500°C при скорости нагрева 5°C/мин - 10°C/мин и скорости вращения контейнера 5 об/мин - 8 об/мин при длительности стадии нагрева не более 50 мин, выдержку не менее 5 мин при указанных температурных режимах и при скорости вращения контейнера 2 об/мин - 6 об/мин и принудительное охлаждение контейнера с изделием при увеличении скорости вращения контейнера до 7 об/мин - 10 об/мин и скорости снижения температуры 5°C/мин - 10°C/мин и при длительности стадии охлаждения не менее 60 мин с обеспечением получения покрытия с толщиной антикоррозийного слоя от 1.5 до 16.0 мкм, регулируемой длительностью осуществления стадии (г) и (д). Обеспечивается получение на поверхности обрабатываемых изделий однородного по всей поверхности покрытия, имеющего хорошие эксплуатационные свойства, которые не нарушаются также при хранении и транспортировке изделий. 7 з.п. ф-лы, 5 пр.
Наверх