Способ электролизного борирования углеродистых сталей

Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07.10.80(51) М. Кл.С 23 С 9/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Воронежский технологический институт(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗНОГО БОРИРОВАНИФ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ,с. р 3 ф 7 Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности к электролизному борированию металлов, и можетбыть использовано для повышения надежности и долговечности деталей машин,Известен способ электролизного борирования, включающий нагрев углеродистыхсталей в расплаве буры при 800 - 950 11.Недостатком способа является низкаяскорость насыщения.Известен способ электролизного борирования сталей из расплавов с помощью применения реверсированного тока 12,Недостатком известного способа является применение специальной аппаратуры, атакже довольно сложная технология процесса.Известен также способ электролизногоборирования из расплавов, заключающийсяв проведении процесса борирования в дваэтапа: пропускание тока электролиза в течение 3 часов и отключение тока электролиза с последующей выдержкой борируемой детали в той же ванне при температуреборирования (950 С) или более высокой(980 - 1050 С) 3,Недостатком данного способа являетсявысокая хрупкость диффузионных слоев,наличие трещин в слое, ухудшение механических свойств металла под диффузионным 2слоем из-за роста зерна углеродистых сталей вследствие перегрева, Трещины в слое появляются вследствие резкого увеличения концентрации углерода под слоем, уменьшения критической скорости закалки металла под диффузионным слоем и появления напряжений при последующем охлаждении. Кроме того, длительный отжиг в электролите приводит к его загрязнению 10 железом и к коррозии деталей.Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности деталей.Для достижения поставленной целипредлагается способ электролизного борирования углеродистых сталей, включающий выдержку в расплаве для борирования при катодной плотности тока 0,2 А/см и отжиг при выключенном токе электролиза, в котором производят многократное чередование выдержки в расплаве при включенном токе электролиза в течение 40 - 60 мин и отжига при выключенном токе электролиза в течение 20 - 30 мин.При этом электролизное борирование 25 производят при 800 в 9 С.Плотность тока на катоде, равная0,2 А/см в течение 40 - 60 мин между паузами отключения тока электролиза обеспечивает получение диффузионного слоя з 0 требуемой глубины, а также осадка насы(начало трещинообразования),кгс/см 2 1 О Глубинаслоя, мкм Способ борирования 15 1 по примеру 1 по примеру 2 по пример 1 3 по примеру 4 Извсстпый способ 130 - 140 130 в 1 140 в 1 140 в 1 7080 180 180 60 60 230 Подписное Тираж 1095 Изд.519 Заказ 7475 Загорская тигография Упрполиграфпздата Мособлисполкома.3щающего элемента на повер 1 ности детали, Наличие насыщающего элемента на поверхности детали препятствует ее растворению в расплаве электролиза после отключения тока электролиза на 20 - 30 мин. В течение этих 20 - 30 мин происходит выравнивание состава в диффузионном слое и рассасывание в нем упругих напряжений. За это же время глубина диффузионного слоя увеличивается за счет диффузии насыщающего элемента из зоны богатой насыщающим элементом. Многократное отключение тока электролиза (многократный отжиг) на 20 - 30 мин после каждых 40 - 60 мин процесса электролиза приводит к созданию такого структурно-напряженного состояния, которое уменьшает хрупкость диффузионного слоя и, следовательно, повышает надежность детали при ее эксплуатации в условиях статических и динамических нагрузок. Однократное отключение тока даже на длительное время после проведения процесса насыщения и в течение 3 часов не приводит к положительному эффекту. Проведение процесса борирования углеродистых сталей при температуре выше 920 С нецелесообразно из-за значительного роста зерен стали вследствие перегрева, что ухудшает механические свойства детали в целом. Что касается уменьшения глубины диффузионного слоя за счет проведения процесса при более низкой температуре, то это не имеет существенного значения, так как практический интерес представляют диффузионные слои глубиной 50 - 60 мкм, которые вполне возможно получить при температуре 800 С,П р и м е р 1. Электролизному борированию по предлагаемому способу подвергают образцы из стали 45 в течение 4 ч в расплаве буры при плотности тока 0,2 А/см. Рабочая температура составляет 900 С. После каждых 60 мин процесса электролиза ток отключают на 30 мин.П р и м е р 2, Ток электролиза отключают на 20 мин после каждых 40 мин электролизного борирования при таких же параметрах процесса, как и в примере 1,П р и м е р 3. Электролизному борированию подвергают образцы из стали 45 в течение 4 ч в расплаве буры при плотности тока 0,2 А/см. Рабочая температура составляет 800 С. После каждых 60 мнн процесса электролиза ток отключают на 30 мин,П р и м е р 4, Ток электролиза отключают на 20 мин после каждых 40 мин электролизного борпровапия при таких же параметрах процесса, как и в примере 3.Результаты борированця по предлагаемому способу приведены в таблице. Здесь ке приведены для сравнения результаты борирования по известному методу при температуре 950 С с длительностью отжига 1 ч,Предлагаемый способ является более эффективным по сравнению с известным, так как обеспечивает получение менее хрупких диффузионных слоев, обеспечивающих более надежную работу деталей в условиях динамических нагрузок. Применение предлагаемого способа позволяет увеличить срок службы деталей в 1,5 - 2,0 раза по сравнению с известным, например, использование предлагаемого способа для упрочнения плунжерных пар может в 1,5 раза повысить ресурс топливной аппаратуры,Формула изобретения 1. Способ электролизного борированихуглеродистых сталей, включающий выдержку в расплаве для борирования при включенном токе, отличающийся тем, что, сцелью повышения эксплуатационной надежности деталей, производят многократноечередование выдержки в расплаве привключенном токе в течение 40 - 60 мин иотжига при выключенном токе в течение20 - 30 мин.2. Способ по п. 1, отличающийсятем, что электролизное борировапие производят при 800 в 9 С.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ляхович Л. С. и др. Борированиестали, М 1967, с, 41.2, Авторское свидетельство СССР491731, С 23 С 9/10, 1973,3, Авторское свидетельство СССР471400, С 23 С 9/04, 1968 (прототип).