Порошкообразный состав для борирования изделий из углеродистых сталей

 

ПОРОШКООБРАЗНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ БОРИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ, содержащий карбид бора, фтористый и окись алюминия, о тличающийся тем, что, с целью повьшения износостойкости борированных изделий из углеродистых сталей, работающих в условиях сухого трения скольжения, он дополнительно содержит , порошок железа при .следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид бора15-17 Фтористьй aJBoминий 2г-4 Порошок железа 65-75 Окись алюминия Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1 А

4(s)) С 23 С 12 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОИ1У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) "3652246/22-02 (22) 14. 10. 83 (46) 30.06.85. Бюл. )) 24 (72) С.Е. Ващев, Л.Г. Ворошнин, Б.С. Кухарев и Г.В. Стасевич (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621. 785. 51. 06 (088. 8) (56) Ворошнин Л.Г., Ляхович Л.С. Борирование сталей. М., "Металлургия", 1978; с. 20-28.

Авторское свццетельство СССР

У 920079, кл. С 23 С 9/04, 1980. (54) (57) ПОРОШКООБРАЗНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ

БОРИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ

СТАЛЕЙ, содержащий карбид бора, Фтористый алюминий и окись алюминия, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения износостойкости борирован.ных изделий Hs углеродистых сталей, работающих в условиях сухого трения скольжения, он дополнительно содержит порошок железа при .следующем соотношении компонентов, мас.у

Карбид бора 15-17

Фторнстый алюминий 2;4

Порошок железа 65-75

Окись алнииния Остальное

I i1б4314

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической. обработке металлов и сплавов из порошковых насьпцающих сред, в частности к диффузионному борираванию, и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности.

Цель изобретения — повышение изнасостайкости борированных изделий из углеродистых сталей, работающих в условиях сухого трения скольжения.

В порошковой среде, включающей порошки карбида бора, фтористога алюминия и окиси алюминия, дополнительно используется порошок железа.

Бориравание осуществляется при

800-1000 С в течение 2-12 ч в контейсоотношения соответствует 0,23. Если это соотношение меньше 0 23 то наблюдается уменьшение величины бори;,нога слоя, соответственно ухудшаются его свойства.

Уменьшение процентного содержания парашка железа и карбида бора ниже казанных значений при сохранении соотношения между ними в пределах

0.,23-0, 24 нецелесообразно, так как это приводит к снижению толщины борнцного слоя.

Использование предлагаемого состава не приводит к ухудшению технологичности процесса по сравнению с прототипам, т.е. смесь не спекается, не налипает на изделие, и, таким образом, не ухудшает качество поверхности. Даже при таком большом содержании порошка железа в смеси (до 757) применение в качестве активатора фтористого алюминия в сочетании с герметизацией контейнера за счет использования плавкага затвора обеспечивает высокие технологические свай1Д

25 ства смеси и сохраняет чистоту поверхности на уровне 0,4-08. В табл.1. приведены некоторые сведения па технологичности процесса борирования с использованием известного и предлагаемага составов.

Пример. Бариравание проводят при 950 С в течение .4 ч. о нерах с плавким затвором. функциональное назначение KoMgoHpH"

"тов в новом составе следующее: В С— основной поставщик бора, в результате термической диссациации которого образуется атомарный активный бар; А1à — активатор процесса, обеспечивающий интенсификацию роста боридного слоя и препятствующий спеканию смеси, А120 инертная добавка.

Использование в предлагаемой порошковой среде для борирования парашка железа приводит к изменению характера твердафазных реакций в порошковой Среде, а в итоге к образованию на упрачняемай поверхности изделий из углеродистых сталей аднофазного бориднаго слоя. Учитывая меньшую хрупкость однафазных боридных слоев и большую прочность связи их с ocíoííûì металлам, можно ожидать более высокой работоспособности их в условиях малых скоростей скольжения и высоких удельных нагрузок по сравнению с двухфазными баридными слоями, образующимися на поверхности изделий при борировании их из известного состава, При этом его стабилизирующее,цействие проявляется лишь в том случае, если соотношение между количеством порошка железа и карбидом бора не превышает 0,24. В случае превьппения этого соотношения при использовании данной насыщающей среды происходит формирование двухфазного слоя (FeB+Fe В) на поверхности обрабатываемых изделий, которые характеризуются повьппейнай хрупкостью, при данных условиях испытаний слой не работоспособен. Нижний предел этого

Износостойкость одно- и двухфазных слоев определяют по удельной потере массы образцов и уменьшению их линейных размеров. Испытания проводят на машине УТТВ-1. Условия испытания: пара трения втулка — плоскость,, скорость скольжения Ч=О, б3 м/с, нормальная нагрузка ц д = 0,25 дан/мм, г температура воздуха t=20 С. Сравните ьные данные па изнасастайкасти барираванной стали 45, эксплуатирующеися в условиях сухого трения скольжения при использовании известного и предлагаемого составов, приведены в табл. 2.

Таким образом, использование в качестве насьпцающей среды для барирования предлагаемого состава позволяет увеличить износостойкость барированных иэделий из углеродистых сталей, эксплуатирующихся в условиях сухого трения скольжения, в 2 раза по сравнению с изделиями из углеродистых сталей, борированных в известной порошковаи среде.

1164314

Таблица 1

Технологичность процесса

Состав насыщающей среды, мас.%

Состояние насыщающей среды после

ХТО

Состояние поОперации приготовления верхности упроч.изделий

«\ смеси

Известный Просушка ис- : Налипание сме-.

50 В4С+44 А0 0 +4 NiO + ходных ком- си отсутствует

+2 АРР понентов

Спекание смеси отсутствует

Смешивание компонентов среды

Смешивание ком- Налипание смепонентов смеси си отсутствует

Спекание смеси отсутствует

Т а б л и ц а 2

Я4

Удельная потеря массы,г/см

Уменьшение размеров, мм

Состав насыщающей Режим ХТО средь мас.%

t С

С, ч

Путь трения, м

10000

2000 6000

Известный

50 В4С+44 АКзоэ+

+ 4 NiO+2 AVP 900

РеВ+ О, 062 О, 161 О «21

4 150 +Ре В 0,060 0,150 0,24

О, 120 О, 220 О, 400

0,100 0,230 0,380

4 10 Fe В

2.15 В4С + 18 Af О+

+ 65 Fe+2 AIP> 950

0,087 0,109

О 065 0,100

О, 083 О, 105

150 Ре В

3.16 В4С + 11 Af о+

+ 70 Fe+3 АРР 950

ИО F B

0 090

0,107

0,060

0,084

0,030

0,033

4.17 В4С+4 AEгоз+

+ 75 .Fe+4 A2F

150 Ре В

950

0,035

5 18 В4С+ 1 ARО+ н

+ 76 Pe + 5 ARF> 950

Fe В

180

РегВ При заниженном количестве карбида бора и железа в смеси на сталях формируется тонкий боридный слой, который при данных условиях износа разрушается. М

При использовании состава с количеством В С выше заявленных пределов на изде-. лиях формируется двухфазный боридный слой, который является достаточно хрупким и при данных условиях эксплуатации скалывается.

Предлагаемый

15 В4С + 18 AEãоз+

+ 65 Pe+2 АМР

Предлагаемый

1. 14 В4С+21 Арго+

Ф

+64 Pe+1 АЕР> 950

Толщина слоя, .мкмжд на стали 45

Фазовый состав слоя на стали

0 034

0,035

0,032

0,029

0,052

0,060

0,168

О, 170

0,095

0,240

0,260