Состав для алитирования стальных изделий

 

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А

3(Я) С 23 С 9 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 )3513561/22-02 (22)23.11.82 (46)15.02.84. Бюл. 9 б (72)В.A. Рогов, В.В. Бутов и И.В. Мухина (53).621.785.51.06(088.8) (56)1 . Авторское свидетельство СССР

Р 707990, кл. С 23 С 9/02, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 727710, кл. С 23 С 9/04, 1978. (54 )(57) 1. СОСТАВ ДЛЯ AJIHTRPOBAHHH СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий алюмосодержащее вещество, фтористый натрий, отличающийся тем, что, с целью снижения шероховатости обрабатываемого изделия и повышения надежности диффузионного насыщения в окислительной среде, он дополнительно содержит наполнитель — отходы катализаторного пРоизводства,а в качестве алюмосодержащего вещества — ферроалюминий и алюминиевокислый кальций, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ферроалюминий 5-40

Алюминиевокислый кальций 5-16, Фтористый натрий 3-10

Наполнитель — отходы каталиэаторного производства Осталь ное

2. Состав по п. 1, о т л и ч а ю- . шийся тем, что отходы катализаторного производства имеют следующий состав компонентов, мас.Ъ:

Окись железа 31-38

Окись калия - . 0,7-1,0 Е

Окись кальция . 2-3

Окись алюминия 3-4

Закись железа .. Остальное

1073331

Ферроалюминий 5-40

Алюминиевокислый кальций

Фтористый натрий

Наполнитель — отходы катализаторного производства Остальное

При этом отходы катализаторного производства (согласно OCT 6-03-71-78) имеют состав мас.Ъ: Feo 31-38; К О

0,7-1,0; СаО 2-3, А0>О 3-4, е. 0, Fe 0 — остальное.

Введение в предлагаемый состав алюминиевокислого кальция в количестве 5-16% улучшает сцепляемость

-!5 обмаэки с упрочняемым изделием и повышает ее прочность при высоких температурах. Увеличение количества алюминиевокислого кальция свыше

16% приводит к уменьшению и алюмо70 содержащего компонента, что способствует подавлению процесса алитирования. Уменьшение его ниже 5% не позволяет получить надежных результатов по диффузионному насыщению в

-25 условиях окислительной печной среды. и- Применение и качестве алюмосодержащего вещества ферроалюминия вместо порошкообразного алюминия снижает активность насыщающей среды, способствует подавлению процесса алитирования, а также снижает способность восстановления окислов железа алюминием. Это приводит к снижению количества активных атомов алюминия, которые в меньшей степени реагируют с компонентами смеси и диффундируют вглубь насыщаемой поверхности, образуя диффузионный слой с малой величиной шероховатости.

Использование отходов катализаторного производства с размером частиц не более 0,2 мм позволяет упростить процесс подготовки смеси для диффузионного насыщения, так как не требует предварительной операции измельчения

45 железосодержащего компонента.

P. р и м е р. Состав алитирования готовят смешением порошкообразных компонентов фракцией 0,1-0,2 мм в обычных условиях.

50 Для нанесения состава на образцы из стали готовят обмазку, где связующим для порошкообразной смеси является вода. !

Компоненты для приготовления обмазки: фтористый натрий марки "Ч" по ГОСТ 4463-66, порошкообразный ферроалюминий, алюминиевокислый кальций марки "Ч" по MPTУ 6-09-496-63, отходы катализаторного производства

60 по ОСТ 6-03-71-78.

5-16

3-10

Изобретение относится к металлур гии, а именно к химико-термической обработке, и может быть применено в качестве насыщающей среды для диффузионного алитирования стальных изделий.

Известен состав для алитирования, содержащий алюминий и безводный хлористый алюминий при следующем содержанки компонентов, вес.%:

Алюминий 92-94

Безводный хлористый алюминий 6-8 $1)

Данный состав позволяет проводить насыщение в герметических контейнерах с плавким затвором. Однако отсут ствие огнеупорного наполнителя в названном составе не позволяет использовать его в условиях окислительного высокотемпературного печного нагрева из-за невозможности образования каркаса обмазки, наносимой на упрочняемое изделие. При этом высокая актив ность насыщающей смеси в условиях высоких температур (700-9009C) приводит к образованию шероховатой упроч ненной поверхности. Кроме того, вози кает необходимость использования дорогостоящей оснастки, затрудняется применение процесса закалки после химико-термической обработки, увеличивается расход насыщающей смеси.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является состав для алитирования стальных изделий, который представляет собой смесь порошкообразного алюминия, фтористого натрия и колчеданного огарка при следующем содержании компонентов, вес.Ъ:

Алюминий 15-35

Фтористый натрий 5-10 ..Колчеданный огарок 60-80 f2)

Данный состав позволяет проводить насыщение в окислительной среде без защитной оснастки, однако в процессе диффузионного упрочнения возможно, сползание обмазки с вертикальных стенок изделия и их интенсивное окисление. Кроме того, входящий в состав алюминий способствует активному взаимодействию компонентов обмазки и. как следствие, оплавлению и увеличению шероховатости упрочняемой поверхности деталей.

Цель изобретения — снижение шероховатости обрабатываемого иэделия.

Поставленная цель достигается тем, что состав для алитирования стальных иэделий., включающий алюмосодержащее вещество, фтористый натрий, дополнительно содержит наполнитель отходы катализаторного производства, а в качестве алюмосодержащего вещества — ферроалюминий и алюминиевокислый кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: 65

Термодиффузионное насыщение из предлагаемого состава проводят в обмазках на образцах иэ стали УВА размерами 10х10х30 мм.

1073331

Обмазку толщиной 4-5 мм наносят на образцы путем погружения последних в подготовленный состав. Сушат в течение 10.-20.мин при комнатной температуре на воздухе, затем помещают образцы в электропечь, нагретую до температуры процесса химико-термической обработки, 8500С, 1100 С и выдерживают 2-6 ч. Закалку проводят при температуре диффузионного насыщения. При закалке обмаэка теряет целостность и отделяется с поверхности. образцов. В названных условиях насыщения наблюдается усадка обмазки на величину h .

Результаты диффузионного насыще- 15 ния стали У8А после обработки из составов, содержащих компоненты в различных соотношениях, представлены в таблице.

Как видно иэ таблицы, величина усадки обмазки прн 9000С в течение

2 ч составляет 3-4 мм, в то же вре мя насыщение из известного состава при тех же условиях приводит к боль- 25 шей величине усапки — 10 мм. Полу1

Величина Шерохоусадки ватость обмазки . R

h, мм мкм

НродолжеОтходы ката- ения ч нне насылизаторного производства

Ферроалюминий

Фторнстый натрий

Алюминиевокислый кальций

Предлагаемый

4,0 30-50

40

6,0 50-70

3,5 20-40

5,5 40-60

4,0 30"50

6,0 50-70

55

20-40

60

20 40-60

30-50

11 50-70

40

20-40

40-60

76

Состав обмаэки, мас.Ъ

Ченные данные свидетельствуют об уменьшении величины усадки обмаэки из предлагаемого состава по сравнению с известным в 2,5-3 3 раза.

Величина шероховатости упрочненной поверхности из предлагаемого состава при названных условиях диффузионного насыщения составляет 20-50 мкм, в то же время насыщение из известного состава при тех же условиях приводит к увеличению шероховатости (100160 мкм). Полученные данные показывают, что величина шероховатости упрочненйой поверхности из предлагаемого состава по сравнению с известным уменьшается s 2-8 раз.

Использование предлагаемого состава для диффузионного алитирования иэ обмазок стальных иэделий обеспечивает по сравнению с известными составами уменьшение величины усадки обмазки на 200% и более, увеличение надежности процесса диффузионного насыщен, ния в окислительной среде, возможность получения алитированного слоя на деталях сложной конфигурации, больших габаритов .

1073331

Продолжение таблицы .

Состав обмаэки, мас. %

Ферроалюминий

Прототип

2 10 100-160

12 160-320

+ Состав обмазки по прототипу, мас.%: алныиний 20, фтористый натрий 7, колчеданный огарок 73.

Составитель Г. Бахтинова

Техред Т.Маточка Корректор И. Муска

Редактор N. Циткина.И

Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 279/26

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ллюми ние- Фторисвокислый тый наткальций рий

Отходы катализаторного . производства Продолжение насыщения, ч, Величина,й!ерохонасадки ватость обмазки Rg, h, мм мкм