Способ нанесения покрытий начугунные и стальные изделия
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ii800231
Ф
Ф
Ф (6I ) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено09. 11.78 (2I ) 2681774/22-02 с присоединением заявки РЙ (23)Приоритет
Опубликовано 30.01.81. Бюллетень Ю 4 (5 l ) h Кд.
С 23 С 9/00
Воудеротееииый комитет
СССР ао делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621.785. .51.539 (088.8) Дата опубликовании описания 02.02.81
И. Х. Труш, Ю. E. Яковчук, В, Ф. Лоскутов и A. В. Бякова (72) Авторы изобретения Ц
Киевский ордена Ленина политехнический ин титут им . 50 .тт
Великой Октябрьской социалистической рев юции " - - - Ж т (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ЧУГУННЫЕ
И СТАЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Изобретение относится к химико-термической обработке материалов, широко применяемых в промышленности для повышения срока службы изделий.
Известен способ получения покрытйя, при котором изделия помещают в среду, содержащую диффунцирующие элементы (например молибден и цирконий) в количестве 3 вес.% и транспортный расплав.
В качестве последнего применяют натрий., Процесс вецут при 1000-1 1 00 С в атмос„фере аргона Щ.
Недостаток способа - необходимость применения в течение всего процесса защитной атмосферы.
Применение аргона неизбежно приводит к усложнению технологии процесса, выражающемуся в использовании дополнительного оборудования (баллонов, коммуникаций для очистки, сушки и подачи хв аргона в печь, вентилей и т. и.), а также специальных герметичных печей, к увеличению стоимости процесса за счет применения цополнительного оборудования, герметичных печей и необратимого расхода аргона, выбрасываемого в атмосферу.
Цель изобретения — упрощение технологии и снижение трудоемкости и себестоимости процесса.
Lleab достигается тем, что изделия помещают в камеру с диффунцирующими элементами, которую заполняют транспортным расплавом магния с висмутом при следующем соотношении компонентов, вес.7:
Магний 60-70
Висмут 30-40
Кроме того, поверхность транспортного расплава защищают от окисления расплавом хлористых солей калия, натрия и кальция при следующем соотноШении компонентов, вес.я.:
Хлористый калий 20-7 0
Хлористый натрий 20-40
Хлористый кальций 10-50
Камеру с образцами, циффундирующими элементами и расплавом помещают в за800231
3 щитный контейнер с плавким затвором, нагревают цо 9 00-12 00 С и выдержива ют 2-10 ч.
По окончании процесса нанесения покрытий изделия охлажцают в контейнере до комнатной температуры и подвергают дальнейшей термической и механической обраб от ке.
Защита расплава от окисления дости-, гается за счет того, что сплав флюса, имея плотность 2,06-2,24 гlсм меныпе
Ф
1 чем плотность транспортного расплава магния с . - 0-40 вес.% висмута (2,292,58 гlсм ), находится все время на поверхности, препятствуя соприкосновению с атмосферой.
Затем камеру помещают в защитный контейнер с плавким затвором, нагревают цо 1000 С и выдерживают 4 ч. о
В результате на поверхности изделий образуется слой карбида циркония толщиной 3 мкм, с микротвердостью
2800 кгс/мм .
П р и и е р 1. Иэцелия иэ технического железа помещают в камеру с кусочками циркония, которую заполняют транспортным расплавом магния с 30 вес.% висмута (уу. в. в твердом состоянии
2,29 г/см ). Поверхность расплава по« крывают хлористыми солями калия, натрия и кальция, при слецующем соотношу нии компонентов, вес.%:
Хлористый калий 70
Хпористый натрий 20
Хлористый кальций 1 О (уд. в. флюса в твердом состоянии 2,06 г/см ).
Затем камеру помещают в защитный контейнер с плавким затвором, нагревают до 1ООО С и выдерживают 4 ч, В результате на поверхности изделий образуются слои твердого раствора циркония в О(-железе топщиной 16 мку с микротвердостью 12016О кгс/мм .
Пример 2. Иэделия из высокопрочного чугуна марки В4602 помещают в камеру с кусочками циркония.
Камеру заполняют транспортным расплавом магния с 35 вес.% висмута (уд. в. в твердом состоянии 2,49 гlсм ). Ha поверхность расплава помещают хлористые соли калия, натрия и кальция при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Хлористый калий 50
Хлористый натрий 30
Хлористый кальций 20 (уд. и. флюса в твердом состоянии
2,13 г/см ).
1$
2$
3S
4
Затем камеру помещают в защитный контейнер с плавким затвором, нагревают цо 1000 С и выдерживают 4 ч.
В результате на поверхности изделий образуется слой твердого раствора циркония в О(- железе толщиной 14 мк2м с микротвердостью 120-160 кгс/мм . Пример 3. Изделия из высокойрочного чугуна марки В 460-2 поме- щают в камеру с кусочками циркония.
Камеру заполняют транспортным расплавом магния с 40 вес.% висмута (уд. в., в твердом состоянии 2,58 г/см ). На поверхность расплава помещают хлористые соли калия, натрия и кал ция, взятые в соотношении, вес.%:
Хлористый калий 20
Хлористый натрий 40
Хлористый кальций 40 (уд. в. фпюса в твердом состоянии
2,24 г/см )
Затем камеру помещают в защитный контейнер с плавким затвором, нагревают до 1000 С и выдерживают 4 ч.
В результате ча поверхности изделий образуется слой тверцого раствора цир« кония в Й. - железе толщиной 14 мам с микротверцостью 129-160 кгс/мм .
Пример 4. Изделия из высокопрочного чугуна марки В460-2 помещают в камеру с кусочками сплава
Х2ОН80, которую заполняют жидким расплавом магния с 30 вес.% висмута б. (уд. вес. в твердом состоянии 2,29 г/см ), Поверхность расплава покрывают хлористыми солями калия, натрия и кальция, взятыми в соотношении, вес.%:
Хлористый калий 70
Хлористый натрий 20
Хлористый кальций 10 (уд. в. флюса в твердом состоянии
2,06 г/см ).
Затем камеру помещают в защитный контейнер с главким затвором, нагревают до 1050 С и выдерживают 6 ч, В результате на поверхности изделий образуется диффузионный слой толщиной
93 мкм, который состоит из эоны легированного аустенита и зоны легированного феррита с включениями карбидной фазы. Микротвердость легированного аус» тенита изменяется от 800-802 кгс/мм на поверхности цо 500 кгс/MM H& гра2 нице раздела со споем легированного феррита, микротвердость которого составляет 280-300 кгс/мм . Микротвердость карбидной фазы в пределах 12201576 кгс/мм2.
31 6
Хлористый калий 20
Хлористый натрий 40
Хлористый кальций 40 (уд. в. флюса в твердом состоянии
2,24 г/см ).
Затем камеру помешают в защитный контейнер с плавким затвором, нагревают до 1050 С и выдерживают 6 ч.
В результате на поверхности изделий образуется слой легированного феррита толщиной 80 мкм с микротвердостью
134-200 кгс/мм .
Пример 8. Изделия иэ высокопрочного чугуна марки В460-2 помещают в камеру с кусочками меди, которую заполняют транспортным расплавом магния с 30 вес.% висмута (уд. в. в твердом состоянии 2,29 г/см ). Поверкность расплава покрывают хлористыми солями калия, натрия и кальция, взятыми в соотношении, вес.7:
Хлористый калий 70
Хлористый натрий 20
Хлористый кальций 10 (уд. в. флюса в твердом состоянчи
2,06 г/см ).
Затем камеру помещают в защитный контейнер с плавким затвором, нагревают до 1 000 С и выдерживают 6 ч.
В результате на поверхности изделия. образуется легированный слой сорбитообразного перлита толщиной 50 мкм с микротвердостью 300-400 кгсlмм .
Пример 9. Иэделия из технического железа помешают в камеру с кусочками меди, которую заполняют транспортным расплавом магния с 30 вес.% висмута (уд. в. в твердом состоянии
2,29 г/см ). Поверхность расплава яекрывают хлористыми солями калия, нат рия и кальция, взятыми в соотношений, вес.%:
Хлористый калий 50
Хлористый натрий 30
Хлористый кальций 20 (уд. в. флюса в твердом состоянии
2,06 гlсм ).
Затем камеру помещают в защитный контейнер с плавким затвором, нагревают до 1000 С и выдерживают 6 ч.
В результате на поверхности образуется слой твердого раствора меди в (-железе толщиной 50 мкм с микротвердостью 250-300 кгс/мм .
Пример 10. Изделия из высокопрочного чугуна марки В460-2 помещают в камеру с кусочками меди, камеру заполняют транспортным расплавом магния с 35 вес.% висмута (уд. в. q твердом сос-.
5 8002
Пример 5. Иэделия из технического железа помещают в камеру с кусочками сплава Х2ОН80, которую заполняют расплавом магния с 30 вес.Ж висмута (уд. в. в твердом состоянии
Ф
2,29 гlсм ).
Поверхность расплава покрывают хло-. ристыми солями калия, натрия и кальция, взятыми в соотношении, вес.7:
Хлористый калий 70 iO
Хлористый натрий 20
Хлористый кальций 10 (уц. в. флюса в твердом состоянии
2 06 г/см ).
Затем камеру помещают в защитный t5 контейнер с плавким затвором, нагреваб
Ъ ют до 1050 С и выдерживают Ь ч.
В результате на поверхности изделий образуется слой легированного феррита толщиной 80 мкм, с микротвердостью 20
134-200 кгс/мм .
Пример 6. Изг. лия иэ высокопрочного чугуна марки В460-2 помещают в камеру с кусочками сплава X2OHBOÄ которую заполняют транспортным распла- 25 вом магния с 40 вес.% висмута (уд. в. в твердом состоянии 2,58 гlсм, ). Поб верхность расплава покрывают хлористыми солями калия, натрия и кальция, взятыми в соотношении, вес.%: 30
Хлористый калий 20
Хлористый натрий 40
Хлористый кальций 40 (уд. в. в твердом состоянии 2,24 г/см ).
Затем камеру помешают в защитный 35 контейнер с плавким затвором, нагревают до 1050 С и выдерживают 6 ч.
Р
В результате на поверхности иэделий образуется диффузионный слой толщиной
93 мкм, который состоит иэ зоны легированного аустенита и зоны легированного феррита с включениями карбидной фазы. Микротвердость ле гированного аустенита изменяется от 800- 02 кгсlмм на поверхности до 500 кгс/MM на гра- ® нице раздела со слоем легированного феррита, микротвердость которого составляет 280-300 кгсlмм . Микротвердость карбидной фазы лежит в пределак 12261576 кгс/мм .
56
Пример 7. Иэделия из техиичес кого железа помещают в камеру с кусочкамн сплава Х2Н80, которую заполняют транспортным расплавом магния с
40 вес.7 висмута (уд. в. в твердом состоянии 2,58 г/см ). Поверхность распла3 ва покрывают хлористыми солями калия, натрия и кальция, взятыми в соотношении, вес.%:
0231 8 спортным расплавом магния с 40 вес.7 висмута (уц. в. в тверцом состоянии
2,58 г/см ). Ha поверхность расплава помещают хлористые соли калия, натрия и кальция, взятые в соотношении, вес. 7
Хлористый калий 20
Хлористый натрий 40
Хлористый кальций 40 (уд. в. флюса в твердом состоянии
2,24 г/см ).
Затем камеру помещают в защитный контейнер с плавким затвором, нагревают до 1000 С и выдерживают в течение
6 ч.
f5 В результате на поверхности образуется слой твердого раствора меци в (К железе толщиной 50 мкм с микротверцестью 250»300 кгс/мм .
Хл орис тый натрий 30
Хлористый кальций 20 (уд. в. флюса в твердом состоянии
2,13 гlсм ).
Затем камеру помещают в защитный контейнер с плавким затвором, нагревают до 1000"С и выдерживают 6 ч.
В результате на поверхности изделий образуется легированный слой сорбитообразного перлита толщиной 50 м м с микротвердостью 300-400 кгсlмм .
Пример 11. Иэделия из технического .железа помещают в камеру с кусочкамн меди. Камеру заполняют транспортным расплавом магния с 35 вес.% висмута (уд. в. в твердом состоянии
2,49 г/см ). Па поверхность расплава
5 помещают хлористые соли калия, натрия и кальция, взятые в соотношении, вес. :
Хлористый калий 50
Хлористый натрий 30
Хлористый кальций 20 (уд. в. в твердом состоянии 2, l 3 Г/см ) .
Затем камеру помещают в защитный контейнер с плавким затвором нагреваО
I ют до 1000 С и выдерживают 6 ч.
В результате на поверхности изделий образуется слой тверцого раствора меди в 0 — железе толщиной 50 мкм„и микротверцостью 250-300 кгсlмм .
Пример 12. Изделия из высоко— прочного чугуна марки В460-2 помещают в камеру с кусочками меди. Камеру заполняют транспортным расплавом маг» ния с 40 вес.% висмута (д. в. в твердом состоянии 2,58 г/см j. На поверхность расплава помещают хлористые соли калия, натрия и кальция, взятые в соотношении, вес. :
Хлористый калий 20
Хлористый натрий 30
Хлористый кальций 40 (уд. в. в твердом состоянии 2,24 г/см ).
Затем камеру помещают в защитный контейнер с плавким затвором, нагревают до 1000 С и выдерживают 6 ч. °
7 тоянии 2,49 t /см ). Ha поверхность расплава помещают хлористые соли калия, натрия и кальция, взятые в соотношении, вес.%:
Хлористый калий 50
В результате на поверхности образуется легированный спой сорбитообразного перлита толщиной 50 мкм с микротверцостью 300-400 кгсlмм .
2..
Пример 13. Иэделия из технического железа помещают в камеру с кусочками меди. Камеру заполняют транgg Предлагаемый способ упрощает технологию и снижает трудоемкость процесса нанесения покрытий за счет использования и эксплуатации станцартного недорогостоящего оборудования.
25. Кроме того процесс нанесения покрытий используется в произвоцственных условиях цля обработки изделий любых размеров и снижается себестоимость процесса на 32-54 в зависимости от ма5п териала покрытия.
Формула изобретения
1. Способ нанесения покрытий на чугунные и стальные изделия, включающий нагрев в среде, содержащей насыщаю.цие элементы и транспортный расплав цо температуры обработки и изотермическую выдержку при этой температуре, о тличающийся тем,что,сцелью упрощения технологии и снижения стоимости обработки, поверхность транспортного расплава покрывают расплавом хлористых солей калия, натрия и кальция и используют транспортный расплав, содержащий магний и висмут при следующем соотношении компонентов, вес. :
Магний 60-70
Висмут 30-40
2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что на поверхность транспортного расплава наносят расплав хлористых солей калия, натрия и кальция при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Хлористый калий 20-70
Хлористый натрий 20-4 0
Хлористый кальций 10-50 .
Источники информации, принятые во внимание при акспертиэе
800231 10
1. Авторское свидетельство СССР
È 298701, ыл. С 23 С 9/08, 1968.
Составитель Л. Бурлинова
Редактор И. Ковальчук Техред Л.Пекарь Корректор С. Шекмар
Заказ 10322/27 . Тираж 1059 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, 1йосква, Ж35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4