Способ получения диффузионных покрытий на сталях и чугуне

ВО 1 030418 СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕС ПУБЛИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ.И. Чалитекн П чт ат ода Гпа ОЛУЧЕНИЯ ДИФФУ СТАЛЯХ И ЧУГУНЕ ОПИСА Н АВТОРСНО(56) 1. Авторское свР 711164, кл. С 23 С2. "Хтоп Яйее 1 1 пм;154, р, 420,(54)(57) 1, СПОСОПОКРЫТИИ евский, ический 5.34.062(088.8). идетельство СССР9/02, 1978.0 ху", 1943,ЗИ) С 23 С 9 00 включаюций обев среде водороко-термическуюч а ю ц и и синтенсиФикацииживаюций отжигФере иониэиров600"700 С,2. Способ поцийся темваюций отжиг,рованного водордаени 13-1910-20 мА/см 2. углероживаюций отжиг а и последуюцую химиобработку, о т л итем, что, с целью, процесса, обезуглеропроизводят в атмоснного водорода при отличаю обезуглерожисФеру ионизироизводят при плотности токаИзобретение относигся к химикотермической обработке, в частностик процессам получения диффузионныхпокрытий,Известен способ получения диффузионных покрытий на чугунных изделиях, включающий обезуглероживающийотжиг в твердой засыпке из окисловжелеза при 800-950 С в течение 5-6 чи дальнейшее насыщение хромом изтвердой фазы 1Однако процесс обезуглероживаниядлится достаточно долго (5-6 ч ) ипри довольно высокой температуре(.800-950 ОС ),Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ получения диффузионных покрытий, включающий обезуглероживающий отжиг путемпропускания над изделием влажноговодорода при высокой температуре идиффузионное хромирование в порошкехрома в токе сухого водорода при1300 С в течение 4 ч (2 ).Недостатком известного способаявляется невозможность создания надеталях из средне- и высокоуглеродистых сплавов диффузионных слоев оптимальной толщины, имеющих высокуюкорроэионную и кавитационную стойкость.Целью изобретения является интенсификация процесса.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получениядиффузионных покрытий на сталях ичугуне включающему обезуглерожи"вающий отжиг в среде водорода и последующую химико-термическую обработку, обезуглероживающий отжиг производят в атмосфере ионизированного водорода при 600-700 С.При этом обезуглероживающий отжигв атмосфере ионизированного водородапроизводят при давлении 13-19 ГПа иплотности тока 10-20 мА/см 2.Способ осуществляется следующимобразом.Вакуумная камера загружается деталями. Вакуумная камера откачивается до давления 0,07 ГПа. Камеразаполняется водородом и создаетсядавление 0,07 ГПа.Затем производятся катодное распыление с целью очистки поверхностидетали в течение 15 мин при напряжении 1500 У, непрерывный запускв камеру, водорода и создание постоянного давления в камере 13-19 ГПа;нагрев деталей.с помощью нагревателя вакуумной печи до 500 С и дополнительный нагрев деталей до 600-700 Спотоком ионов водорода,Обезуглероживающий, отжиг деталейведется в течение 4 ч (выбираетсяэкспериментально ) при 600-700 С,плотности тбка 10-20 мА/см и давлении 13-19 ГПа.После 4-часового отжига электропитание отключается и после 2-часового охлаждения обезуглероженныедетали вынимаются.Для получения диффузионных .титано 5 вых покрытий заранее приготавливается ванна с жидкометаллическимасплавом эвтектики свинец - висмутРЪ) с добавкой металлическогопорошка титана в количестве 1,5%, 10 разогревается до 1000 С и выдерживается в течение 3 ч до полного растворения титана.Затем, после обезуглероживающегоотжига в среде ионизированного водорода, образцы погружают в ванну.иподвергают их титанированию в подготовленном хидкометаллическом расплаве при 1100 С и выдержке в течение 10 ч.П р и м е р 1. Обеэуглероживаниюподвергается пружинная проволокаб мм из стали 60 С 2 А в течение 2 чпри температуре 600 С, давлениио13-14 ГПа, плотности тока 12 мА/смПолучают обеэуглероженную зону 25 210 мкм. При обычном отжиге в во-.дороде.при укаэанных режимах обезуг 65 30 35 40 50 55 60 лероженной зоны не выявляется вообще При последующем насыщении слоя титаном покрытия эа 10 ч не получено.П р и м е р 2. При тех же условиях за 4 ч получена обезуглероженная зона 350 мкм. При последующем насыщении титаном за 10 ч получено покрытие 84 мкм. Для получения обезуглероженной зоны указанной толщины при обычном отжиге в водороде нужна температура 1000 С и время 6-7 чП р и м е р 3. Обезуглероживанию подвергают чугун СЧ 24-44, Температура 600 С, давление 15-16 ГПа, плотность тока 15 мА/см 2, время 5 ч. Величина обеэуглероженного слой 260 мкм, При последующем насыщении титаном в течение 10 ч получается неравномерное покрытие.П р и м е р 4. Температура обезуглероживания 700 оС. Остальные пара метры обработки согласно примеру 3., Обеэуглероженный слой 320 мкм. За 10 ч насыщения получают покрытие на основе титана толщиной 40 мкм.П р и м е р 5. Обеэуглероживают образец из Ст. 45 при 700 ОС в течение 2 ч, при давлении 15 ГПа и плотности тока 15 мА/см.Предел прочности б б = 550 МПа.П р и.м е р б. Обеэуглероживался образец иэ той же Ст. 45 при 900 С в течение 4 ч, при давлении 15 ГПа и плотности тока 15 мА/см 2. Предел прочности бй, = 420 МПа.Из приведенных примеров 5-6 видно, что при одинаковых условиях обезуглероживающего отжига повышение температуры отжига выше 700 оС нецелесообразно, так как приводит кЗаказ 5137/30 Тираж 956 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатентф, г, ужгород, ул, Проектная, 4 понижению предела прочности стали,что, как известно, связано с ростомразмеров зерен стали. Использование предлагаемого способа получения диффузионных покрытий карбидообразующих металлов на углеродистых сталях и чугУне обеспечивает по сравнению с известными. способами следующие преимущества: снижение времени, затрачиваемого на:,обезуглероживание примерно в 2 раза,снижение температуры обеэуглероживафния примерно на 300-400."С.