Способ химико-термической обработки тугоплавких металлов и сплавов

й 16636 етСоюз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30.05.79по делам изобретен и открытий(54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТК ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Изобретение относится к области химикотермической обработки металлов, в частности к повышению смазочных свойств защитных покрытий, применяемых при горяченобработке давлением туч оилавких металлови сплавов.Известны способы получения диффузионных покрытий на тугоплавких металлах,включающие полу чение силицированногоили Ооросилицированного слоя, обладающих повышеннои жаростоикостью 1 и 2,11 рототипом предложенного является способ, включающии нанесение на диффузионный слой, полученный оорированием и ооросилицированием, дополнительного защитного покрытия, состоящего из Ио 51 з и боросиликатного стекла путем окунания в шликер с последующим отжигом при 14 о 0 -1500.С 3.Недостатками способа являются: нетехно злогичность из-за многочисленных операций,недостаточная пластичность, что вызываетскалывание слоя при транспортировке, загрузке и выгрузке заготовок из печи, трсщинообразование при горячей объемной деформации.Цель изобретения - упрощение технологии и исключение растрескивания заготовокпри горячей объемной деформации за счетсовмещения процессов боросилицированияи нанесение стеклосмазки,Поставленная цель достигается тем, что в шликер, обеспечивающий получение боросилицидного защитного покрытия при отжиге в вакууме, дополнительно вводят элементы стеклосмазки в виде металлических порошков, например кремния, бора, марганца,химико-термическую обработку производят в два этапа: вначале в вакууме при 1450 в 16"С для формования боросилицированного слоя, а затем - на воздухе при э 00 - 1700 С.Способ осуществляют следующим образом, В сос 1 ав шликера боросилицидного покрытия дополнительно вводят элементы, входящие в состав стеклосмазки (кремний, бор, марганец и др.) в виде порошков крупностью 5 40 мкм и тщательно перемешивают. Вязкость шликера должна составлять 13 - 15 сек. На поверхность заготовок шликер наносят любым известным методом (окунанием, распылением и др.), сушат на воздухе при ЬО - 80"С 10 - 20 мин и обжигают при 110 -мм рт. ст. и 1450 - 1600"С в течение 3 мин. Образующееся защитное диффузионное покрытие, состоящее из силицидов и боросилицидов, содержит дополнительно кремний, бор, марганец и другие в виде металлических составляющих.Формирование стеклосмазки в составе боросилицидного покрытия на поверхности665021 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 СССР Типография, пр. Сапунова, 2 3штампуемой заготовки производят путем нагрева ее на воздухе при 900 в 17 С в течение 30 мин, причем эту операцию можно совмещать с нагревом под штамповку.При этом происходит окисление входящих в состав покрытия свободных кремния, бора, марганца и других до 510 В,Оз, МпО соответственно, и образование боросиликатного стекла требуемого состава. Наличие жидкого стекла в покрытии способствует повышению пластичности покрыгия и исключает его растрескивание при воздействии ударных нагрузок.Граничные значения температур формирования стеклосмазки в составе боросилицидного защитного покрытия при нагреве под деформацию обусловлены следующим: температурный интервал формирования стеклосмазки на воздухе 900 - 1700"С включает все температурные интервалы нагрева под деформацию различных тугоплавких металлов. Например, деформирование ниобия и его сплавов достаточно удовлетворительно производятся при 1350 в 9 С, а вольфрама при 17 ЬО - 1 ЬООС; с другой сто роны температура 900 С является достаточной для образования в составе покрытия легкоплавкой стеклосмазки (для деформации менее тугоплавких металлов), а при 1700 С происходит формирование тугоплавкой стеклосмазки для деформации оолее тугоплавких металлов).Время выдержки 30 мин при 900 - 1700 С на воздухе достаточно для образования на всю толщину боросилицидного покрытия (40 - 60 мкм) стеклосмазки любого требуемого состава. Выдержка более 30 мин существенно не влияет на качество покрытия и определяется только сечением нагреваемой заготовки.1 емпература боросилицирования зависит от конкретного состава покрытия, которое различно для разных тугоплавких металлов и сплавов. Например, для защиты от окисления вольфрама требуется покрытие с температурой формирования 1600 С, а для ниобия 1450 - 1500"С.П р и м с р, В шликер, состоящий из порошков пиобия, хрома, кремния и бора, при соотношении, вес. 7 о;Ниобий 26Хром 37Кремний 34Бор 3и обеспечивающий при отжиге в вакуумс получение боросилицидного покрытия типа МЬЯз(Мз, Сг) Вз 1, вводят дополнительно по отношению к весу твердой составляющей шликера) металлические порошки кремния, бора и марганца крупностью 5 - 40 мкм в количестве, вес. 7 о:Кремний 8,7Бор 53Марганец 6,2 Заказ 1139/4 Изд. Мз 343 4В качестве жидкой фазы используют смесь изопропилового спирта 90 вес, "/о с 5 о -ным раствором нитроцеллюлозы в амилацетате 10 вес, ф. Вязкость шликера 13 - 15 сек по вискозиметру ВЗ,Полученный шликер наносят на заготовки из ниобиевого сплава ВН 2 АЭ диаметром 60 мм и высотой 110 мм путем распыления из пульверизатора, Сушку напыленного слоя осуществляют на воздухе при 60 - 80"С в течение 20 - 30 мин. Для образования диффузионного боросилицидного покрытия производят отжиг заготовок при 1 10- мм рт. ст. и 155050 С в течение 3 мин. Печь снабжена шлюзовым устройством, что поз. воляет производить загрузку и выгрузку заготовок без ее отключения. Толщина образующегося диффузионного боросилицидно-, го покрытия на заготовке равна 40 - 60 мкм.Формирование стеклосмазки производят нагревом на воздухе в обычной газовой печи при 1200+-50"С в течение не менее 30 мин. При этом происходит окисление свободных кремния, бора, марганца до их окислов и ооразование боросиликатного стекла,г 1 агретую заготовку с образовавшейся пленкой боросиликатного стекла устанавливают в штамп и производят горячую объемную штамповку на молоте или механическом ковочном прессе.Детали после штамповки имеют чистую поверхность без трещин и других дефектов.Микротвердость по всей плоскости шлифа одинакова. Слой газонасыщения отсутствует.Ф Формула изобретения 1, Способ химико-термической обработки тугоплавких металлов и сплавов, включающий боросилицирование и нанесение стеклосмазки, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии и исключения растрескивания заготовок при горячей объемной деформации за счет совмещения процессов боросилицирования и нанесения стеклосмазки, боросилицирование производят в среде, в которую дополнительно вводяз элементы стеклосмазки в виде порошков, например кремния, бора, марганца.2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что химико-термическую обработку производят в два этапа: вначале в вакууме при 1450 в 16 С для формирования боросилицированного слоя, затем - на воздухе при 900 в 17 С для формирования смазки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Сб. Защитные покрытия на металлах. Киев, Наукова Думка, вып. 10, 1976, с. 57 - 59.2, Авторское свидетельство СССР М 443118, С 23 С 9/04, 1973.3, Авторское свидетельствоМа 431266, С 23 С 17/00, 1974,Тираж 1138 Подписное