Способ боромеднения стальных изделий в виброкипящем слое
Сущность изобретения: стальные изделия нагревают в насыщающий смеси до температуры 400 - 450° С, выдерживают 10-20 мин, затем проводят насыщение при температуре 600 - 950° С в среде, содержащей следующие компоненты, мас.%: карбид бора 5 - 35; закись меди 0,05 - 025; хлористый аммоний 0.05 - 025; корунд 64.5 - 94,9. 2 таба
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К ПАТЕНТУ
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5012874/02 (22) 21.11.91 (46) 15.12.93 Бюл. Йя 45-46 (71) Уральский политехнический институт (72) Грачев С.В.; Заваров АС„Колпаков А.С.; Баландин ЮА (73) Баландин Юрий Александрович (54) СПОСОБ БОРОМЕДНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ
ИЗДЕЛИЙ В ВИБРОКИПЯЩЕМ СЛОЕ (о) RU (ц 2ОО46Х9 Cl (51) 5 C 23 C S 70 (57) Сущность изобретения: стальные изделия нагревают в насыщающий смеси до температуры 400 — 450 С, вь держивают 10 — 20 мин, затем проводят насыщение при темпеРатуре 600 — 950 С в среде, содержащей следующие компоненты, мас%: карбид бора 5 — 35; закись меди 0,05 — 025; хлористый аммоний 0.05 — 0,25; корунд 64,5 — 94,9. 2 таба
2004619
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в любой отрасли машинострОения для повышения износостойкости изделий из сплавов на основе железа.
Известен способ диффузионного борирования, включающий нагрев, выдержку и охлаждение контейнеров:с обрабатываемы-. ми деталями и борирующей смесью с карбидом бора.
Известен состав для .боромеднения, в котором содержатся следующие компоненты, мас. :
Карбид бора 45 — 65
Окись меди 25-45
Фтористый натрий 2-10.
Боромеднение проводят в контейнерах с обрабатываемыми деталями и боромедненной смесью.
Целью изобретения является получение боромедненн ых слоев путем боромеднения в виброкипящем слое, повышение насыпающей способности состава для боромеднения, улучшение качества боромедненной поверхности стальных изделий, Поставленная цель достигается способом боромеднения стальных изделий в виброкипящем слое, включающим нагрев, процесс насыщения и охлаждение, а при. нагреве иэделий в насыщающей смеси при температуре 400 — 450 С производят выдержку 10-20 мин, процесс насыщения проводят при температуре 600 — 950 С в составе насы<цаю цей смеси, компоненты которого взяты при следующем соотношении, мас, Карбид бора . 5 — 35
Закись меди 0,05-0;25
Хлористый аммоний 0,05 — 0,25
Корунд Остальное, Выдержка при температуре 400 — 450 С производится с целью получения тонкого слоя меди на поверхности стальных изделий, которая при дальнейшем нагревании до температур насыщения диффундирует совместно с бором в поверхность стального изделия, образуя качественную ровную поверхность боромедненных слоев, При температуре выдержки ниже 400 С снижается стабильность протекания процесса адсорбции атомов меди на стальной поверхности. Медненный слой получается некачественным.
При. температуре выдержки выше 450 С ухудшается качество медненной поверхности стальных иэделий за счет образования пористого слоя меди на поверхности.
Выдержка 10 — 20 мин в интервале температур 400-450 С позволяет полностью восстановить закись меди и получить каче10
15 ственный медненный слой на стальной поверхности.
При выдержке менее 10 мин происходит частичное восстановление закиси меди и при дальнейшем нагреве насыщающей смеси до температур насыщения происходит восстановление оставшейся закиси меди с образованием на поверхности изделий пористого слоя меди, Выдержка более 20 мин нецелесообразна, так как эа время выдержки 10-20 мин закись меди восстанавливается полностью.
Процесс насыщения проводят при температуре 600-950 С. При этих температурах создаются условия для более благоприятного протекания процессов адсорбции и диффуэии атомов меди и бора в стальную поверхность.
При температуре насыщения ниже
20 600 С отсутствуют процессы диффузии атомов меди и бора в, стальную поверхность и поэтому при этих температурах образование боромедненных слоев невозможно.
Нагрев изделий до температур выше
25 950 С для процессов насыщения нецелесообразен, так как при этих температурах ухудшаются технические свойства диффузионного слоя, а также ухудшается качество боромедненной поверхности стальных иэ30 делий за счет возникновения больших термических деформаций.
Карбид бора вводится в состав компонентов с целью получения слоя с содержанием борида железа.
Присутствие в составе компонентов закиси меди позволяет получать активные атомы меди эа счет химических реакций между компонентами смеси. При этом создаются условия для более благоприятного протека40 ния процессов насыщения медью и бором стальной поверхности.
Хлористый аммоний вводится как активирующая добавка. позволяющая проводить процесс боромеднения стальных
45 изделий в виброкипящем слое беэ спекания насыщающей смеси.
Введение в состав насыщающей смеси карбида бора менее 5 мас. приводит к нестабильности протекания процесса насыщения поверхности бором и к снижению поверхностной твердости. Увеличение содержания карбида бора более 35 мас. нецелесообразно в целях экономии материала.
Уменьшение содержания закиси меди (менее 0,05 мас. ) в насыщающей смеси, снижает стабильность протекания процессов адсорбции и диффузии атомов меди в стальную поверхность, Увеличение содержания закиси меди (более 0,25 мас. ) сни2004619 жает поверхностную твердость и ухудшает качество боромедненной поверхности, Уменьшение содержания хлористого . аммония (менее 0,05 мас.%) приводит к нестабильности протекания процесса восста- 5 новления закиси меди, а также к нестабильности протекания процессов переноса бора и меди к насыщаемой поверхности и диффузии в нее. Увеличение его.свыше 0,25 мас.% нецелесообразно в целях экономии 10 материала.
Корунд вводится для создания системы, в котором путем наложения вибрации создается интенсивное перемешивание час- 15 тиц.
Диффузионное боромеднение проводят в течение 1-2 ч, Для приготовления смесей используют компоненты с размером фракции 0,10-0,15 20
В табл. 1 представлены исследуемые составы для боромеднения и свойства диффу25
Таблица1
Состав смеси, режим насыщения и результаты исследования
Показатели по и име ам
Карбид бора, мас. %
Закись меди, мас, %
Хлористый аммоний, мас.
Корунд, мас. %
Температура, С
Время выдержки, ч
Толщина слоя, мкм
Состояние поверхности
2,0
0.01
40.0
0,40
3,0
0,02
5,0
0,05
35,0
0,25
45,0
0,60
15,0
0.09
0,30
Ост.
90 †1
0,25
Ост.
90-110
0,02
Ост.
0,01
Ост, 500
0,1
Ост.
800
80 †1
0,05
Ост.
70-80
0,5
Ост.
1000
90-110
По
Уд.
flo
Таблица2
Состав смеси, режим насыщения и результаты исследования
Показатели я способов
П е лагаемый
Известный
5,0
15,0
35,0
40,0
54,0
36.0
2,0
10,0
0,5
0,4
Ост.
90-110
0,1
0,09
Ост.
900 .
90-110
0,01
0,01
Ост.
40 — 50
0,05
0,05
Ост.
90-100
0,25
0.25
Ост.
90 — 110
900
90-100
Карбид бора, мас. %
Окись меди, мас.
Фтористый натрий. мас, %
Хлористый аммоний, мас.
Закись меди, мас.
Корунд, мас, %
Температура, С
Время выдержки, ч
Тол ина слоя, мкм зионных слоев, полученных предлагаемым способом.
Пример. Образцы из стали 45 диаметром 5 мм и длиной 50 мм подвергали химико-термической обработке известным и предлагаемым способом в соответствующих составах при сопоставительных режимах с целью определения насыщающей способности смеси, определения твердости диффузионных слоев и их качества.
Результаты металлографических исследований приведены в табл. 2, Иэ приведенных данных следует, что химико-термическая обработка стальных изделий и редлагаемым способом по сравнению с известным способом улучшает качество обработанной поверхности стальных иэделий, увеличивает поверхностную твердость изделий в 1;4 раза, сокращает время обработки в 2-4 раза. (56) Авторское свидетельство СССР
М 901348, кл. С 23 С 8/70, 1982
2004619
Продолжение табл. 2 формула изобретения
5- 35
0.05 - 0,25
0,05 - 0,25
64,5 - 94,9
Составитель C.Ãðà÷å8
Техред M.Ìoðãåíòàë
Редактор P.Måëüíèêîâà
Корректор А,Мотыль
Заказ 3381 Тираж
НПО "Поиск" Роспатента
113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
Подписное
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101
СПОСОБ БОРОМЕДНЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ В ВИБРОКИПЯЩЕМ
СЛОЕ, включающий насыщение в среде, содержащей карбид бора и активатор, отличающийся тем, что предварительно проводят нагрев изделий в насыщающей смеси до 400 - 450 С с выдержкой 10 - 20.мин, а насыщение проводят при 600
950 С в среде, дополнительно содержащей закись меди и корунд. а в качестве активатора - хлористый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас. :
Карбид бора . Закись меди
Хлористый аммоний
Корунд
