Способ диффузионного насыщения металлов и сплавов

 

(i i1 5I 5838

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОГСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТРУ

Со;оз Свитских

C"!.„,иg,:-„-;;-;i г""кy,x

Гс.".и,- б. -и к (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) 3 аявлено 28.01.74 (21) 1992990/22-1 5!) М К.1- С 23с. 9 02 с присоединением заявки ¹

Гсоударствеиимй комитет

Совета Миииотров СССР па делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.76. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 08.07.7б (53) УДК 621.785.533 (088.8) (72) Авторы изобретения Г. H. Ковальчук, В. 1|. Шаповалов, H. П. Байдак, О. М. Шаповалова и Н. С. Горбунов

Запорожский титано-магниевый комбинат и Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт титана (71) Заявители (54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО НАСЫЩЕНИЯ

МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к области химикотермической обработки, в частности к методам упрочнения поверхностных слоев изделий из металлов и сплавов, и может быть применено в машиностроении для повышения твердости, сопротивления знакопеременным нагрузкам и коррозионной стойкости изделий.

Известен способ получения нитридных слоев на металлах и сплавах, заключающийся в электролитическом осаждении титана из водного щелочного раствора двухвалентного титана и последующего азотирования в цианистой ванне при 600 — 640 С в течение 2 — 3 час.

Однако этот способ требует сложного аппаратурного оформления и предусматривает использование ядовитых цианистых соединений.

Известен также способ диффузионного насыщения стали, который заключается в следующем.

Изделия титанируют в твердом порошкообразном металлизаторе при 900 — 1150 С в атмосфере аргона при давлении 2,4 атм. Для предотвращения спекания металлизатора его смешивают с окисью алюминия в сотношении 2: 1.

Затем осуществляют карбонитрирование в засыпке из ацетиленовой сажи в среде аргона и азота под давлением 2,4 атм.

Такая обработка позволяет получить на поверхности изделия слой карбонитридов титана.

Однако слой этот оказывается загрязненным, во-первых, алюминием, поскольку окись алюминия, используемая в засыпке, разлагается при температуре металлизации, и, вовторых, примесями, содержащимися в аргоне.

Примеси эти по своим свойствам близки к

1О титану и при высоких температурах активно с ним соединяются.

Цель изобретения — повышение чистоты слоя карбонитридов титана.

Для этого титанирование ведут в вакууме

15 при 500 — 1200 С с использованием титансодержащего металлизатора с добавками кислого фтористого аммония.

Указанное соединение при нагреве выше

150 С разлагается с образованием фтористоводородной кислоты, которая взаимодействует с поверхностью образцов, восстанавливая окисные пленки, что способствует образованию чистых диффузионных слоев. Затем в реактор вводят углеродсодержащее соединение, выдерживают 0,5 — 2,0 час и вводят смесь азота с инертным газом до давления 100—

200 мм рт. ст. в реакторе. Таким образом, весь процесс проходит в одном реакторе. Нет необходимости после титанирования извлекать

39 изделия для освобождения от засыпки. Изде515830

Формула изобретения

Составитель С. Николаева

Редактор А. Купрякова Техред М. Семенов Корректор Е. Рожкова

Заказ 1455/10 Изд. 5о 1408 Тираж 1068 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 лия с титановым покрытием не соприкасаются с внешней средой, следовательно, не окисляются, и чистота получаемых диффузионных слоев значительно выше.

Отличительными признаками предложенного способа являются проведение титанирования в вакууме в присутствии кислого фтористого аммония и осуществление карбонитрирования путем последовательной подачи углеродсодержащего соединения и смеси азота с инертным газом при давлении 100—

200 мм рт. ст.

Пониженное давление в реакторе благоприятно сказывается на ускорении диффузионного насыщения.

Качество получаемых слоев карбонитридов титана более высокое, чем при контактном насыщении, за счет образования, плотных слоев с правильной структурой, характеризуемой малой плотностью дефектов на единице поверхности.

Способ был осуществлен на железоуглеродистых сплавах и характеризуется следующим примером.

Пример. В реактор загружают изделия из стали-3 и металлизатор (зубчатый титан) с добавками кислого фтористого аммония в соотношении 100: 1, вакуумируют, нагревают до 800 С, выдерживают в течение 1 час.

Зятем добавляют углеродсодержащее соединение (керосин), выдерживают 0,5 час и при 600 С вводят очищенную смесь азота с инертным газом в соотношении 1: 5 до давления 200 мм рт. ст, и выдерживают 3 час .

В результате образуется карбонитридный слой толщиной 0,2 — 0,6 мм при глубине диф10 фузии 1,2 — 2 3 мм.

Микротвердость поверхностного слоя

200 кг/мм .

Способ диффузионного насыщения металлов и сплавов, включающий титанирование и последующее карбонитрирование в среде, со20 держащей углерод и азот, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты слоя карбонитридов титана, титанирование ведутв вакууме в присутствии кислого фто|ристого аммония, а карбонитрирование осуществляют

25 при последовательной подаче углеродсодержащего соединения и смеси азота с инертным: газом при давлении 100 — 200 мм рт. ст.