Способ химико-термической обработки стальных изделий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сееетскик

Социапистическик

Республик

<1954502 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04. 12. 80 (21) 3213558/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (511 М. Nn. з

С 23 С 9/00

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н отармтнй (53) УДК 621 ° 785. . 51. 539 (088. 8) Опубликовано 3008.82. Бюллетень ¹ 32

Дата опубликования описания 300882

I (72) Авторы изобретения

М.И.Чаевский и В.П.Артемьев и }: ),; ° i „, „",.„с,( (71) Заявитель

Краснодарский политехнический институт (54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термичес кой обработке стали, в частности для получения защитных диффузионных титановых, никелевых, вольфрамовых, молибденовых и т.п. покрытий на углеродистых и нержавеющих сталях и.может найти широкое применение в прибороарматуростроении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому является способ химико-термической обработки, сущность которого заключается в том, что на сталь .1Х18Н9Т наносят покрытие на основе циркония из расплава эвтектики свинец — висмут (РЪ-Bi) с добавкой в нее 3% смеси порошков циркония и титана при соотношении 3:1 (1) .

Процесс осаждения покрытия ведут при 800-900 С, которая является нецелесообразной из-эа получения покрытий малой толщины. Кроме того, недостатком этого способа является неравномерность по толщине получаемых покрытий из-за неравномерного растворения по объему транспортирующей среды осаждаемых добавок (например, циркония, титана и т.п.), так как для растворения осаждаеввях добавок в этих средах требуется какое.то время. Неравномерность по толщи-

5 не покрытий отрицательно сказывается на коррозионно-механических свойствах сталей, а также усложняет про,цесс сборки деталей в узлы.

Цель и.-обретения - повышение рав- номерности диффузионных покрытий.

Для достижения поставленной цели в способе, включающем обработку в жидкометаллическом расплаве с добавлением насыщающего металлического порошка, сначала добавляют насыщающий металлический порошок в количестве

1,5-2,0 вес.% в жидкометаллический расплав и производят его выдержку при 900-1000оС в течение 2-4 ч, эа« тем помещают иэделия в расплав и осуществляют обработку при 10001200 С в течение 3-20 ч. В результа-. те предварительной подготовки расплава происходит растворение осаждаемого металла (покрытия) и его равномерное (по концентрации) распределение по объему ванны. В качестве жидкометаллического расплава используют расплав эвтектики свинец-висмут или свинец.

954502

В результате получается диффузи-, онное покрытие с высокой равномерностью по толщине диффузионного слоя неравномерность покрытий на длине измерения 50 мм составляет 10-12 мкм, в то время как неравномерность по толщине диффузионного слоя у покрытий, полученных известными способами, на такой же базе измерения (50 мм составляет 30 мкм и более.

За счет высокой равномерности 10 по толщине диффузионного слоя получаемых покрытий увеличилась в сред- нем в 2 раза корроэионная стойкость деталей в растворах, кислот и целочей, а также улучшились показатели 15 сопряжения деталей с диффузионными гокрытиями нри их сборке в узлах, в результате чего увеличились в целом качественные показатели работы таких узлов. 20

Пример 1. Получают диффузионное титановое покрытие на образцах иэ стали ОХ18Н10Т.

Для получения титанового покрытия берут расплав эвтектики свинецвисмут (РЬ-Bi), добавляют в него металлический порошок титаиа в количестве 1,47%, далее ванну разогревают до 1000 С и выдерживают в течение 3 ч. В результате получают рабочий расплав Pb-Bi-Ti (1,47% Ti, 42,86% РЬ, 56,67% Bi) с равномерным по концентрации распределением титана по объему ванны.

После получения рабочего расплава 35

Pb-Bi-Ti в ванну помещают покрываемые детали и при 1100 С в течение

10 ч ведут диффузионное насыщение.

В результате получают титановое покрытие толщиной 220 мкм. Неравномерность по толщине диффузионного слоя на базе измерения 50мм — 10 мкм.

Пример 2. Получают многокомпонентное диффузионное никель-титановое покрытие на образцах из железа Э1ОШ.

Для получения никель-титанового покрытия берут расплав эвтектики свинец-висмут (РЪ-Вi), добавляют в него порошки металлического никеля и титана в количестве 1,92% и 1,453 соответственно. Далее ванну разогревают до 1000 С и выдерживают в тече"

О ние 3 ч. В результате получают рабо« чий расплав Pb-Bi-Ti-Ni (1,92Ъ Ni, 1,45% Ti 42,03% Pb 54,6Ъ Bi) с равномерным по концентрации распределением никеля и титана по объему ванны .

П8сле получения рабочего расплава

Pb-Bi-Ti-Ni в ванну помещают покрыва-60 емые детали и при 1100 С в течение

10 ч ведут диффузионное насыщение.

В результате получают никель-тита-, новое покрытие толщиной 350 мкм.. Неравномерность по толщине диффузион- 65,ного слоя на базе измерения 50 мм—

10-12 мкм.

Пример 3. Получают диффузионное никелевое (Ni) покрытие на деталях из стали 45.

Для получения никелевого покрытия берут расплав свинца (Pb), добавляют в него порошок металлическсго никеля (Ni) в количестве 2%, далее ванну разогревают до 1000 С и выдерживают в течение 3 ч. В результате получают рабочий расплав Pb-Ni (2 .Ni, 98 . Pb) с равномерным по концентрации распределением никеля по объему ванны.

После получения рабочего расплава Pb-Ni в ванну помещают покрываемые детали и при 1100 С в течение

10 ч ведут диффузионное насыщение.

В результате получают никелевое покрытие толщиной 120 мкм. Неравномерность по толщине диффузионного слоя на базе измерения 50 мм—

12 мкм.

Пример 4. Получают диффузионное молибденовое покрытие на образцах иэ стали 20.

Для получения молибденового покрытия берут расплав свинца (Pb), добавляют в него металлический порошок молибдена в количестве 2% далее ванну разогревают до 1000 С и выдерживают в течение 3 ч для растворения порошка молибдена в расплава свинца. В результате получают рабочий расплав РЬ-Мо с равномерным по концентрации распределением молибдена по объему ванны. После получения рабочего расплава Pb-Ìî в ванну помещают покрываемые детали и при 1100 С в течение 10 ч ведут диффузионное насыщение.

В результате получают диффузионное молибденовое покрытие толщиной

180 мкм. Неравномерность по толщине диффузиониого слоя на базе измерения 50 мм составила 12 мкм.

Пример 5. Получают диффузионное вольфрамовое покрытие на образцах иэ стали 20.

Для получения вольфрамового покрытия берут расплав свинца, добавляли в него металлический порошок вольфрама в количестве 2%, далее ванну разогревают до 1000 С и <выдерживают о в течение 3 ч для растворения порошка вольфрама в расплаве свинца. В результате получают рабочий расплав

РЪ-М с равномерным по концентрации распределением вольфрама по объему ванны. После получения рабочего расплава. Pb-W в ванну помещают покрыва.емые детали и при 1100 С в течение

10 ч ведут диффузионное насыщение.

В результате получают диффузионное вольфрамовое покрытие толщиной

170 мкм. Неравномерность по толщине

954502 с

Составитель Л.Бурлинова

Редактор Е.Лушникова Техред А.Aч Корректор С.Шекмар

Эаказ 6377/26 Тираж 1053 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 диффузионного слоя на базе измерения 50 мм составила 10 мкм.

Уменьшение количества порошка-диффузанта меньше 1,5 вес.Ъ приводит к уменьшению толщины покрытия (при всех прочих равных условиях: температура,время), а увеличение порошкадиффузанта свьаае 1,5 вес.% не приводит к увеличению толщины покрытия.

Поэтому оптимальное количество порошка-диффузанта должно соответствовать

1,5-2 вес.Ъ.

При приготовлении расплава дпядиффузионного насыщения наиболее оптимальный режим, при котором происходит равномерное растворение по объему ванны порошка-диффузанта 9001000 С, время 2-4 ч.

Снижение температуры обработки ниже 1000ОC приводит к уменьшению толщины покрытия при постоянном времени насыщения. Увеличение температуры свыше 1200 С нецелесообразно изза усложнения технологического оборудования, увеличения энергозатрат, а также из-за возможного коробления изделий.

Сравнительные измерения показали, что в предлагаемом способе разброс по толщине покрытий на длине 50 мм не превышал 10-12 мкм, а в известном способе разброс по толщине покрытий } составлял 20-30 мкм.

Формула изобретения

1. Способ химико-термической обработки стальных иэделий, включающий обработку в жидкометаллическом расплаве с добавлением насыщающего о металлического порошка, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения равномерности диффузионных покрытий, сначала добавляют насыщающий металлический порошок 1,52,0 вес.Ъ в жидкометаллический расплав и производят его выдержку при

900-1000 С 2-4 ч, затем помещают иэделия в расплав и осуществляют обработку при 1000-1200 С 3-20 ч.

2. Способ по п.1, о т л и ч а20 ю шийся тем, что в качестве жидкометаллического расплава используют расплав эвтектики свинец-wcмут.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю25 шийся тем, что в качестве жидкометаллического расплава используют расплав свинца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3Q 1. Авторское свидетельство СССР

9 280158, кл. С 23 С 9/00, 1970.