Патент ссср 410136

О П И С А Н И Е 4Юв36

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABYGPCiXGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 17.111.1972 (№ 1759790/22-1) М. Кл. C 23с 9/02 с присоединением заявок № 1760628/22-1, № 1760629/22-1 и № 1764164/22-1

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР во делам изобретений и открытий

Приоритет

УДК 621.793.6(088.8) Опубликовано 051.1974. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 24.IV.1974

Авторы изобретения

Л. С. Ляхович, Л. Н. Косачевский, A. Я. Кулик и Ю. Н. Пресман

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени полт1технический институт

Заявитель

СОСТАВ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНО1 О ЛЕГИРОВАНИЯ ТИТАНОВЫХ

СПЛАВОВ

Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности,к процессам комплексного поверхностного легирования металлов углеродом и карбидообразующими элементами.

Известен состав для поверхностного легирования титановых сплавов, содержащий древесный уголь.

Предложенный состав отличается от известного тем, что, с целью снижения температуры печи, интенсификации процесса и повышения жаростойкости изделий он содержит алюминий, окись карбидообразующего металла и алюминий фтористый при следующем соотношении компонентов в смеси (в вес. %);

Уголь древесный 40 — 60

Алюминий и окись карбидообразующвго элемента 35 — 55

Алюминий фтористый 5

Для комплексного легирования титановых сплавов углеродом и вольфрамом соотношение алюминия и окиси вольфрама в смеси составляет 1:4, а для легирования углеродом и молибденом соотношение алюминия и окиси молибдена в смеси составляет 1: 2,3. Кроме того, для комплексного легирования титановых сплавов углеродом и хромом соотношение алюминия и окиси хрома в смеси составляет 1:2,8, а для комплексного легирования титановых сплавов углеродом и ниобием соотношение алюминия и окиси ниобия в смеси составляет 1: б.

Процесс комплексного поверхностного легирования углеродом и карбидообразующим элементом проводят,в контейнерах с плавким .затвором, под слоем титановой стружки при температуре печи 700 С.

10 При нагревании насыщающей смеси в интервале температур 650 — 700 С начинается алюминотермическая реакция восстановления окиси карбидообразующего элемента алюминием, который вводится в смесь .в количестве, 15 соответствующем стехиометрическому соотношению элементов по реакции восстановления.

Алюминотермическая реакция сопровождается интенсивным одновременным насыщением

20 поверхности титана углеродом и карбидообразующим элементом. Введение в смесь активизатора — фтористого алюминия приводит к бурному .выделению газов через затвор во время начала алюмипотермической реак25 ции, Вследствие высокой температуры окончания реакции (1240 — 1480 С), дальнейший процесс насыщения проводят при охлаждении контейнера па воздухе в течение 10 — 15 мин. Такой

30 технологический режим обработки: предвари410136

Тираж 875

Заказ 1017711

Изд. Ма 366

Подписпое

Типография, пр. Сапуиоаа, 2 тельный разогрев контейнера со смесью в печи, нагретой до температуры 700 С, с последующим охлаждением на воздухе после начала алюминотермической реакции позволяет избежать интенсивного роста зерна обрабатываемого металла.

Предлагаемый состав технологичен и легко регенерируется.

При однократном проведении процесса максимальная глубина слоя составляет 25—

30 мкм, При многократном повторении режима насыщения (три-пять раз) в регеперируемой смеси образуются более глубокие карбидные покрытия толщиной 50 — 100 мкм. При этом структура сердцевины практически не изменяется.

При химико-термической обработке титана образуются диффузионные слои, представляющие .комплексное соединение титана и карбидообразующего элемента с углеродом. Присутствие кислорода дает незначительное количества окиси титана.

П р им е р 1. Для комплексного поверхностного легирования титана углеродом и вольфрамом соотношение алюминия и окиси вольфрама в смеси составляет 1: 4.

При карбовольфрамировании титанового сплава BTI в смеси, содержащей (в,вес. %): древесного угля 50, алюминия 9, окиси вольфрама 36, алюминия фтористого 5, при температуре печи 700 С в течение 15 мин. После окончания алюминотермической реакции получены карбовольфра мированные покрытия глубиной 25 — 30 мкм с микротвердостью

2000 — 2200 mr/мм, составляющие из комплексных соединений титана и вольфрама с углеродом.

П р и м ер 2. Для комплексного поверхностного легирования титана углеродом и молибденом соотношение алюминия и окиси молибдена в смеси составляет — 1: 2,3.

При карбомолибденировании титанового сплава ВТ1 в смеси, содержащей (в вес. %): древесного угля 50, алюминия 15, окиси молибдена 35, алюминия фтористого 5 при температуре печи 700 С в течение 15 мин после окончания алюминотермической реакции получены кар бомолибденированные покрытия глубиной 30 — 35 мкм с микротвердостью

1400 — 1600 кг/мм, состоящие из комплексных соединений титана и молибдена с углеродом.

Пример 3. Для комплексного поверхностного легирования титана углеродом и хромом соотношение алюминия и окиси хрома в смеси составляет 1: 2,8.

При карбохромировании титана сплава ВТ1 в смеси, содержащей (в вес. o ): древесного угля 50, алюминия 13, окиси хрома 37, алюминия фтористого 5, при температуре печи

700 С в течение 15 мин после окончания алюминотермической реакции получены карбохро.

60 мированные покрытия глубиной 65 — 70 мкм с микротвердостью 1200 — 1400 m1/Mì, состоящие из комплексных соединений титана и хрома с углеродом.

Пример 4. Для комплексного поверхностного легирования титана углеродом и ниобием соотношение алюминия и окиси ниобия в смеси составляет 1: 6, При карбониобировании титанового сплава BTI в смеси, содержащей (в вес. %): древесного угля 50, алюминия 8, окиси ниобия

42, алюминия фтористого 5, при температуре печи 700 С в течение 15 мин после окончания алюминотермической реакции получены карбониобированные слои глубинной 25 — 28 мкм с микротвердостью 1800 — 200 кг/мма, состоящие из комплексных соединений титана и ниобия с утлеродом.

Таким образом, предложенный состав обеспечивает проведение низкотемпературного процесса диффузионного насыщения титано,вых сплавов углеродом и карбидообразующими элементами и может найти применение для повышения износостойкости и жаростойкости изделий из титана.

Предмет изобретения

1. Состав для поверхностного легирования титановых сплавов углеродом и карбидообразующим элементом, содержащий древесный уголь, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры печи, интенсификации процесса и повышения жаростойкости изделий в него введены алюминий, окись карбидообразующего элемента и алюминий фтористый при следующем соотношении компонентов в смеси (в вес. %):

Уголь древесный 40 — 60

Алюминий и окись .карбидообразующего элемента 35 — 55

Алюминий фтористый 5

2. Состав по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью комплексного легирования титановых сплавов углеродом и вольфрамом соотношение алюминия и окиси вольфрама в смеси составляет 1: 4.

3. Состав по п. 1, отличающий ся тем, что, с целью комплексного легирования титановых сплавов углеродом и молибденом соотношение алюминия и окиси молибдена в смеси составляет 1:2,3.

4. Состав по п. 1, отличающийся тем, что, с целью комплексного легирования титановых сплавов углеродом и хромом соотношение алюминия и окиси хрома в смеси составляет 1:2,8

5. Состав по п, 1, отличающийся тем, что, с целью комплексного легирования титановых сплавов углерод и ниобием со отношение алюминия и окиси ниобия в сме си составляет 1:6.