Способ электролизного борирования стальных деталей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 46339 А 511 С 23 С 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.4.,йй 3 а,Ф(;МЯ(щ(; щу,чающий борирование в электрс катодной плотностью тока0,7 А/см 2 в течение 15-30 мледующее отключение тока ив течение 30-120 мин, о т лщ и й с я тем, что, с цельшения экономичности процессрование в электролите прова740-760 С, а выдержку в элепри отключении тока проводяч при850-900 С,. при этом обрабатываемыедетали нагревают и поддерживают ихтемпературу на 30-50 С выае температуры электролита. 7,Б,Митроехническ анов,й клю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56 ) 1, Авторская свидетельстваР 471400,.кл. С 23 С 9/04 1968.2. Авторское свидетельство СВ 694559 кл, С 23 С 9/10, 1977,(57 ) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗНОГРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ,олите 0,5 ин пос выдержку ичаю. ю повыа, боридят при ктролитеИзобретение относится к металлургии, а именно к диффузионным способам обработки поверхности металличес.ких изделий, и может быть использовано для борирования штампов холодной и горячей штамповки и пресс-формлитья под давлением.Известен способ электролизногоборирования сталей в расплавленнойбуре, заключающийся в предварительном электролизном борировании при1223.К (950 С ) н течение 3 ч приплотности тока 0,2 А/см 2 и последующем жидкостном борировании при1253-1323 К (980-1050 С)1 Д,Однако по этому способу дляполучения борированных слоев глубиной 0,6 мм с твердостью Н =16000 МПатребуется длительное время, в резуль.тате чего из-за воздействия высокойтемпературы, и кислорода атмосферытигель и графитовые аноды часто выходят из строя, а электролит загрязняется графитом,Наиболее близким по техничесхойсущности и достигаемому эффекту кпредлагаемому является способ электролизного бориронания стальных деталей, при котором электролизноеборирование проводят при .1053-1093"К(780-820 С ) с катодной плотностьютока 0,5-0,7 А/см 2 в течение 30120 мин в зависимости от глубиныборированного слоя 2 3,Однако электролизное бориронаниепри 1053-1093 К (780-820 С) с катодной плотностью тока 0,5-0,7 А/см 2 втечение 15-30 мин происходит н условиях, когда температура борируемой детали равна температуре электролита, что при борировании легированных сталей типа 5 ХНМ, 4 Х 5 МФС и др.не всегда гарантирует получение слоязаданной глубины. Выдержка при высокой температуре 1173-1273 К в течение 30-120 мин вызывает значительный перегрев и окисление тигля(900-10000 С),Целью изобретения является повы,шение экономичности процесса.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу электролизного борирования стальных деталей, включающему борирование в электролите с катодной плотностью тока0,5-0,7 А/см 2 в течение 15-30 мин,последующее отключение тока и выдерж.ку в течение 30-120 мин, борированиев электролите ведут при 740-760 С,а выдержку при 850-900 С, при этомобрабатываемыедетали нагревают иподдерживают их температуру на 3050 С выше температуры электролита.На первЬй стадии под действиемэлектрического тока с высокой скоростью выделяют необходимое количест;во бора на борируемой детали, навторой стадии происходит его диффузия внутрь детали три отключенномтоке. Высокая плотность, тока обеспечивает высокую скорость выделениябора на детали, а следовательно,незначительное время пребывания ано 5 да в ванне; более низкая температура электролита (на 30-50 градусовниже температуры детали ) снижаетвредное воздействие кислорода атмосферы на материал тигля и материал10 анода.П р и м е р 1. Борированию подвергают штамп горячей штамповки.Размеры вкладыша 4 100 х 20 мм, Материал сталь 5 ХНМ. Борируемый вкладыш с нагревателем устанавливают втигель с распланленным в электропечи электролитом (85 буры и 15 пона.ренной соли) при 1023 К (750 С), Вэто же время опускакт в электролити графитовые аноды. тепловую мощность нагревателя регулируют н пределах от 3 до 5 кВт, обеспечивая приэтом поддержание температуры вкладыша на 30 градусов выше температуры электролита, т.е, 1053 К (780 С),Включают постоянный ток, устанавл 2 ивают плотность тока 0,5-0,7 А/см иведут электролиз в течение 15 минПосле этого ток выключают, анодыизвлекают из ванны, а температуруЗО вкладыша поддерживают на 30 градусов выше температуры ванны при нагрене и в процессе последующей выдержки н течение 30 мин при 1123 К(850 С),После выдержки штамп подвергают35 закалке, отмывке от солей и отпуску.П р и м е р 2. Борированию подвергают вкладыши пресс-форм литьяпод давлением. Размеры вкладыша300 х 250 х 70 мм. Материал сталь4 О 4 Х 5 МФС. Борируемый вкладыш с нагревателем устанавливают в тигель срасплавленным в электропечи электролитом (85 буры и 15 повареннойсоли) при 1033 К (760 С), В это жевремя опускают н электролит графито 45 вые аноды, тепловую мощность нагревателя регулируют в пределах 5-10 кВт,обеспечивающих поддержание температуры вкладыша на 50 градусов вышетемпературы электролита, т.е. 1083 К50 (810 С ). Включают постоянный ток,устанавливают плотность тока 0,5- 0,7 А/см и ведут электролиз в тече 2ие 30 мин. После этого ток выключают, аноды извлекают из нанны, а55 температуру ванны поднимают до1173 К (900 С ), поддерживая температуру вкладыша на 50 градусоввыше температуры ванны при нагревеи в процессе последующей выдержки н60 течение 120 мин,После выдержки вкладыш подвергаютзакалке, отмывке от солей и отпуску.В таблице приведены сравнительныеданные испытаний известного и пред 65 лагаемого способов.146339 Температуратигляпо наружнойповерхности,К (фс) ТемператураэлектролитаК(ОС) Глубинаслоя,мкм Плотность тока, А/см Время, мин Сталь МикротвердостьНМПа Способборирования безтока с током Из- вестный 4 Х 5 МФС 0,5 30 60 0,25 16000 1073 до 1473(900) 60 0,25 30 0,5 4 Х 5 МФС Составитель Л, БурлиноваРедактор А. Шандор Техред Т,Фанта Корректор А, Зимокосов Заказ 7670/27 Тираж 956 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москвар Ж 35 р Раушсйая нйб.р д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгородр ул, Проектная, 4 Повышение экономичности способапроисходит за счет снижения расходаэлектроэнергии, повышения стойкоститигля и анодов за счет увеличениярабочего ресурса используемого электролита,Повышение стойкости тигля оценивалось путем сопоставления среднейстойкости партии трех опытных тиглей,когда процесс проводили по известному способу, со средней стойкостьютрех опытных тиглей, процесс борирования в которых осуществляли по предлагаемому способу, Установлено, чтосредняя стойкость тиглей из стали1 Х 18 Н 10 ТЛ по известному способу составляет 600-800 ч непрерывной работы;.по предЛагаемому способу продолжительность непрерывной работы такихже тиглей увеличивается до 9001200 ч, Точно также оценивали стойкость электродов и электролита, Продолжительность непрерывной работы, 5 Ографитовых электродов по известномуспособу в среднемсоставляла 20,0 ч.г 1Снижение температуры по предлагаемому способу позволило повысить стойкость электродов до 240 ч. Снижение рабочей температуры электролитана 30-60 градусов значительно замедляет развитие процессов окисления ирастворения, в результате чего электролит не насыдается газами из атмооферы, железом и другими элементамитигля. Стойкость электролита.приэтом увеличивается с 400 до 480500 ч,Использование предлагаемого способа электролизного борирования по сравнению с известным позволяет на 30-50 градусов снизить температуру электролизной ванны, снизить температуру по наружной. поверхности тигля на 250 градусов и за счет этого повысить стойкость тигля на 30-50 р а стойкость анодов и электролита поднять на 20-30 при сохранении прочностных свойств обрабатываемых деталей.