Состав для диффузионного силицирования

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

asroecxОaav iii926068

Сеюэ Советсиии

Социалистичееиии

Реепубпни (6i) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02. 07 ° 79 (21) 2788773/22-02 с присоединением заявки,%— (23) Приоритет (51)M. Кл, С 23 С 9/04 Ьеудерстыииы1 комитет

СССР ае дедам иза4ретеиий и открытий

ОпУбликовано 07. 05. 82. Бюллетень щ 17 (53) УДК 621 ° 793.. 6(088. 8) Дата опубликования описания 07.05.82 (12) Авторы изобретения (7) ) Заявители (54) СОСТАВ ДЛЯ ДИФФУЗИОННОГО СИЛИЦИРОВАНИЯ

Изобретение относится к химико,термической обработке металлов и сплавов, в частности, к диффузионному твердофазному силицированию.

Известен состав для силицирова ния, содержащий 503 кристаллического кремния, 45/, окиси алюминия в качестве инертного наполнителя и 53 активатора - хлористого аммония 113.

Наиболее близким к предлагаемому является состав, включающий,4т ферросилиций 75, шамот 20, или окись алюминия и хлористый аммоний 5.

Насыщение стали кремнием в данном составе позволяет получать глубокие диффузионные слои порядка О, 9 мм.

Наличие в указанном составе хлористого аммония обеспечивает перенос атомов кремния к насыщаемой поверхности в результате образования газовой фазы - четыреххлористого кремнияГ23.

Однако, в результате интенсивного диспропорционирования четыреххлористого кремния на поверхности железа (стали) с выделением большого количества активных атомов кремния, скорость диффузии атомов кремния вглубь железа отстает от скорости абсорб- ции на поверхности. Наблюдается накопление атомов кремния на поверхности железа с образованием силицидов железа. Таким образом, образуется хрупкая поверхностная зона, содержа1О щая фазы (например, с -фаза состава FegSi) с высокой концентрацией кремния, которая слабо связана с подложкой, поскольку легко отделяется от образца при изготовлении микро15 шлифа. Хрупкость и низкая сцепляемость снижают качество силицированного слоя. Неизбежное удаление указанной зоны с поверхности детали

2Î приводит к образованию грубой поверхности, что требует применения дополнительной операции шлифования силицированной детали, а это связано с уменьшением размеров последней. Неr

Н.Н.Ногтев, В.Д.Косков и T.M. Лукьянченко

Пермский филиал Всесоюзного ордена Трудовота 1 расного

Знамени научно-исследовательского института буровой:техники и Пермский политехнический институт

3 9260 достатком указанного состава является также то, что в результате силицирования образукщиеся диффузионные слои на стали и железе имеют пористость, снижающую защитные свойства слоя.

Цель изобретения - повышение качества силицированных слоев.

Поставленная цель достигается тем, что состав для диффузионного силицирования, включающий ферросилиций и хлористый аммоний, дополнительно содержит окись кальция и окись магния при следующем соотношении ингредиентов, вес.4: 15

Ферросилиций 69-85

Хлористый аммоний 10-12

Окись кальция 2-10

Окись магния 2-10

Проводят силицирование образцов из армко-железа и стали 20 в пред68

Ингредиенты, 3

Микротвердость си лицированного слоя

H+5g кгс/мм Микрохрупкость си

Пористость силицированного слоя

Состав

1gO

СаО ин ст

FeSi лицированного слоя, балл, при нагрузке

50 Гс

2 Нулевая 340-328

От сут ст вует

340-306

277-268

277-216

73

227-216

10

10 кой хрупкостью ° Образование таких слоев связывается с регулированием

4 количества активного кремния в зоне контакта смеси и насыщаемого железа (стали) за счет введения в смесь окиси магния и окиси кальция. Последние могут взаимодействовать с атомами кремния, образуя силициды магния и силициды кальция в смеси, что должно приводить к снижению концентрации атомов активного кремния на поверхности насыщаемого железа. Тем самым создаются оптимальные условия для образования диффузионного слоя (так как не происходит заметного превышеКак видно из таблицы, введение окиси кальция и окиси магния в коли честве 4 -203 позволяет получать нехрупкие силицированные слои. В случае увеличения содержания окиси кальция и окиси магния свыше 20ã., образования силицированного слоя не наблюдается, -а уменьшение содержания указанных ингредиентов ниже 43 приводит к охрупчиванию поверхностной эоны силицированного слоя и ее разрушению при изготовлении шлифа.

Таким образом, силицирование в предлагаемом Чоставе приводит к образованию диффузионных слоев с низложенном составе. С этой целью приготовляют 5 смесей, содержащих каждая (вес.4) хлористый аммоний - 11 и отличающихся друг от друга содержанием окиси кальция, окиси магния и ферросилиция. Ингредиенты применяются в виде порошков. Окись магния, окись кальция и хлористый аммоний предварительно просушиваются. Каждый состав тщательно перемешивают.

Процесс силицирования осуществляется в металлических контейнерах контактным способом с герметиэацией рабочего объема последних натрийсили" катным стеклом. Контейнеры загружаются в нагретую печь при 950-1050оС

Последующее охлаждение контейнеров проводится на воздухе.

В таблице приведены результаты силицирования с али 20 в предложенном составе (1 =1050 С, продолжительность 6 ч).

Формула изобретения

Составитель P.Êëûêîâà

Техред И. Гайду Корректор Е.Рошко

Редактор H.ÐîNæà

Тираж 1049 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

3 а к аз 2 895/12 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 5 9260 ния скорости абсорбции атомов кремния над скоростью диффузии их вглубь железа, приводящего к образованию охрупченной зоны силицидов железа с высокой концентрацией кремния на поверхности образца). При этом, в присутствии окиси кальция и окиси маг,ния, образуется диффузионный слой

:,кремнистого феррита с низкой хрупкостью, Кроме того, окись кальция и окись магния, вероятно, оказывают влияние на скорость диффузии атомов кремния и железа в диффузионном слое, приводя к выравниванию парциальных коэффициентов диффузии атомов кремния в железо и атомов железа к поверхности образца, навстречу диффузии кремния. Это обстоятельство сводит к минимуму эффект Киркендалла, что исключает образование пор в диффузионном силицированном слое. Отсутствие охрупченной зоны силицидов железа на поверхности позволяет исключить применение операции шлифования силицированной детали с сохранением размеров и исходной чистоты поверхности.

Следовательно, силицирование в предложенном составе позволяет на железе и стали формировать диффузионные слои с низкой хрупкостью. Кроме того, не наблюдается образование пористости в слоях.

Состав для диффузионного силицирования, содержащий ферросилиций и хлористый аммоний, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества силицированного слоя, он дополнительно содержит окись кальция и окись магния при следующем соотношении ингредиентов, вес.3:

Ферросилиций 69-85

Окись кальция 2-10

Окись магния 2-10

Хлористый аммоний 10-12

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Черная металлургия. Известия вузов, 1967, Г 7, с. 145.

2. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов.

M. 1965; с. 270.