Способ электролизного борирования стальных деталей

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 201178 (21) 2712710/22-02 (51)М. Кл. с присоединением заявки Йо С 23 С 9/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторыизобретения В.Д. Коротков и А.А. Стасов Воронежский технологический институт(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗНОГО БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕИ Изобретение относится к химико- термической обработке металлов и может быть использовано для повышения надежности и долговечности деталей и инструмента из углеродистых сталей.Известен способ электролизного борирования, заключающийся в обработке в расплавленной буре при 930-950 С в течение 2-б ч при плотности тока на катоде 9,15-0,20 А/см 11 . 10Известен также способ электролизного борирования в расплавленной буре при 700-950 оС в течение 2-3 ч при плотности тока на катоде 0,040,07 А/см 215Данные способы позволяют получить борированные слои толщиной 100 мкм.Однако известные способы электролизного борирования не учитывают изменения адсорбционной способности по верхности насыщаемого металла по мере образования боридного слоя, Вследствие этого с течением времени не весь выделяющийся бор участвует в формировании покрытия, часть бора образует 25 аморфный слой, частицы которого "привариваются" к поверхности, ухудшая чистоту и препятсвуя адсборбции активного бора. При осуществлении известного способа борирования в диф фузионном покрытии формируются слои, которые обладают пониженной устойчивостью к динамическим нагрузкам.Цель изобретения - увеличение толщины покрытий и повышение их износостойкости.Поставленная цель достигается тем, что процесс борирования ведут в две стадии, На первой стадии ведут обработку в борсодержащих средах при плотности тока на катоде 0,04-0,.07 А/см в течение 8-10 мин при.700-950 С. Во время первой стадии образуются центры кристаллизации боридов, которые, сталкиваясь при росте, формируют сплошной слой, способный защищать поверхность от коррозии.На второй стадии насыщаемый металл анодно поляризуют с помощью вспомогательного электрода, который помещают в расплавленную соль. При этом анодную составляющую плотности тока на насыщаемом металле увеличивают плавно с 0 до 0,04-0,07 А/см. Во время второй стадии за счет постоянно увеличивающегося аыодного потенциала поверхность с боридными фазами поддерживается в активном состоянии, предотвращается образование аморфного слоя бора на поверхности насыщаемого метал77.3140 ла. За счет увеличения амплитуды ко.лебаний узловых комплексов кристаллической решетки увеличивается плотность дефектов, служащих дополнительными центрами адсорбции бора, что приводит к увеличению скорости наращивания боридных фаз.5 при катодной плотности тока 0,04, 0,055, 0,07; 0,03, 0,08 А/см в течение 8-10 мин. По истечении этого времени в электролизер загружают вспомогательный электрод, подсоединив к нему отрицательный полюс дополнительного источника тока, а положительный - к насыщаемым изделиям, и начинают плавно увеличивать анодную составляющую плотность тока на изделиях от 1) 0 до 0,04; 2) 0-0,055;3) 0-0,07; 4) 0-0,03; 5) 0-0,08 А/см в течение 1,5 ч в зависимости от химического состава борируемых изделий.В таблице приведены результаты борирования образцов ст. 45 с исходной чистотой поверхности Л 8 предлагаемым и известным способами. Во всех случаях на дополнительном электроде формируются боридные покрытия толщиной 60-80 мкм. В качестве вспомогательного электрода можно использовать борируемую деталь или инструмент, Вследствие этого производительность химико-термической обработки возрастает.П р и м е р . В предварительно расплавленную в графитовом электролизере борсодержащую среду помещают детали или инструмент из углеродистых сталей, подключив полОжительный полюс источника тока к электролизеру а отрицательный - к насыщаемым изде- лиям, и ведут электролиз при 900 С Результаты борирования Условия борирования Количество фаз, Ъ о 6 "1 о а д 6 Ж 6 М О Ц О о е Цо о аа и х 6 с х 2О 6 . Х б о Д О О о е х ц Н О ОЦ 6 йО ЦО Ц Х О 1 х 3 а х дОс83а"Е ОЮхОоох ьЯж ГеВ Ге В Ю. а о о а 6 е н 6 Я Е 6 Х О о о д6БОо ОО х бура 900 0,04 1-50 0-0,04 10 2 114 2 98 245 2 130 - 100 250 8 0,012 0,4 1650 0,35 1600 0,45 1700 0,5 . 1750 0,45 1780 1,0 2000 1-50 0-0,055 10 1-50 0-0,07 10 бура 900 0,55 бура 900 0,07 бура 900 0,03 нет 210 2 120 8 92 2 80 10 90 0,014 0,015 200 1-50 0-0,03 2 100 8 92 210 2 100 58 42 145 бура 900 0,08 1-50 0-0,08 10 8 0,014 б а 900 0 07 7 0,2 Как видно из таблицы предлагаемый способ позволяет Получить борированные слои толщиной в 1,5 раза больше и повысить их износостойкость в 2 раза. ти, через 8-10 мин после начала процесса в расплавленную среду вводят дополнительный электрод, анодно поляризуют деталь и плавно повышают плотность тока на детали до 0,04- 50 0,07 А/см Формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Минкевич А.Н, Химико-термичес 55 кая обработка металлов и сплавов."Машиностроение, 1965, с. 225-227.2. Скоморохов О.И. Исследованиенекоторых свойств борсодержащих среди процессов формирования диффузионных покрытий. Диссертация. Воронеж,1974. Способ электролизного борирования стальных деталей, включающий нагрев в расплавленных средах при катодной плотности тока 0,04-0,07 А/см до 700"950 фС и выдержку при этой температуре, о т л и ч а ю щ и й с я тем что, с целью увеличения толщины покрытий и повышения их износостойкосВНИИПИ Эаказ 7437/35 . Тираж 1074 Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 х д х 6 О 6 о х х ах 2 ЕО х фХ с О 6 охц РО оон ах 6 Ш 6 Хх о б д х н 6 Б йс 4 ОБЕ О ДО о о Н л О Ое ха хо а 2 хнх я х6 Я х е Ях о,о. хх х н а О О ОО х ХЕО а ц О 6 ох дои ОХХ х еох О их Е 6 6 о ад хо о ь оо6 О ы о р х О ал ОеОса ос ЦХ 6 охи ьхо ю х Х Цб О шхер