Способ борирования стальных деталей

5)4 С 23 С 8/7 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ й1 Ь: СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКО насыщаю я текачества боридноготрещин в поверхностжки производят допол. в этой же насыщаю.отуре на 40 - 70 С ниже еврашения перлита в аус. иГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) (57) 1. СПОСОБ БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ, включающий нагрев до температуры насьпцения и выдержку вщейсреде,о тличаюп 1 ийс мчт, с целью повышенияслоя путем исключенияном слое, после выдернительную выдержкушей среде при температемпературы начала пртенит.2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, дополнительную выдержкупроизводят после подстуживания от темлературы насыщения.3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю ш ис я тем, что дополнительную выдержкупроизводят после повторного нагрева.Изобретение относится к химико-термичес.кой ооработке металлов, в частности к способамдиффузионного борирования сталей, и может бытьиспользовано в машиностроительной, металлур.гической и приборостроительной промыць 5ленности.Целью изобретения является повышениекачества боридного слоя путем исключени,трещин в поверхностном слое.При выбранном температурном режиме 10дополнительного нагрева и выдержке во времени, расположенная под боридным слоем зона,обогащенная углеродом, находится в устойчивом состоянии перлита, что обеспечиваетменее активную диффузию и способствуетсозданию слоя без трещин и дефектов тольков указанном интервале температур.Кроме того, благодаря разности коэффициентов термического расширения стали и бори дов железа, в боридном слое возникают напряжения сжатия, затрудняющие образованиетрещин.Таким образом, при указанном режимеобеспечивается отсутствие трещин в диффузионном слое. 25Для осуществления предлагаемого способанеобходимо провести следующие операциив указанной последовательности; приготовитьборирующую смесь; нагреть деталь в насыщающей среде до температуры борированияо850 - 1050 С; выдержать деталь в нагретойпечи в течение достаточного времени для получения боридйого слоя; охладить деталь допревращения аустенита в перлит;Охлаждение можно провести двумя путя.ми. В одном случае контейнер с деталью инасыщающей смесью достают из муфеля,охлаждают, например, до комнатной темпера.туры, а затемпроводят операцию дополнительного нагрева и выдержки в течение 1,5 че 4 Опри температуре на 40 - 70 ниже температурыначала превращения перлита в аустенит. В друдругом случае снижают температуру в муфеоле соответственно на 40 - 70 С ниже темпера.туры начала превращения перлита в аустенити осуществляют выдержку в течение 1,5 ч45при установившейся температуре, после чего,как и в первом случае, контейнер с детальюохлаждают любым способом и распаковывают.После проведения всех операций детальосвобождают от насыщающей смеси,Пример осуществления способа. Борирование производят на образцах стали марки 40 Х цилиндрической формы диаметром 9 мм и высотой 20 мм. 55При проведении испытаний используются следующие вещества и оборудование:- карбид бора, порошок черного цвета;- фтористый натрий порошок белого цвета;фтористый барий, белый белый;- криолит, белый порошок;- сода кальцинированная, белый порошок;песок речной;- муфельная лечь, тип МП - 2 УМ;- микроскоп "МеорЬот - 21" с увеличением х 30.Для осуществления способа используют состав для борирования, приготовленный следующим образом: фтористый натрий, фто ристый барий и криолит ло отдельности просеивают через сито с ячейками 0,25 мм. Затем эти вещества и карбид бора взвешивают на технических весах и перемешивают для получения насыщающей смеси в следуюгцем количестве, г:Карбид бора 140Фтористый натрий 2Криолит 38Фтористый барий 20На дно контейнера внутренним диаметром 63 мм, высотой 80 мм из жаростойкой стали насыпают слой полученной смеси толщиной 20 мм, затем укладывают образцы на расстоянии 5 мм друг от друга. Сверху образцы засыпают насьщающей смесью, которую затем утрамбовывают. На насышающую смесь, для образования плавкого затвора, насыпают песок слоем в 5 мм, а поверх песка засы-, лают кальцинированную соду слоем 1 мм.Контейнер с образцами стали и насыщающей" смесью помещают в муфельную печь, нагрео тую до температуры борирования 950 С и выдерживают в ней 5 ч. Далее в одних опытах охлаждают контейнер с образцами до комнатной температуры (20 С), затем производят дополнительный нагрев и выдержку, а в других опытах производят снижениео температуры подстуживание) до 660 - 710 С и выдержку при зтой температуре. Качество ( боридного слоя определяют визуально и с помощью микроскопа "МеорЬот - 21". В таблице представлены результаты испытаОпыт 1 представляет собой осуществление известного способа борирования при реализации которого неизбежно наличие трещин в боридном слое при его толщине более 200 мкм,Опыты 2, 12 и 13 подтверждают граничные пределы дополнительного нагрева, когда качест. во боридного слоя не обеспечивается ни при охлаждении до комнатной температуры, ниопри охлаждении до 660 - 710 С (подстуживание).Опыты 3 и 11 показывают, что при распаковке контейнера и извлечении из него образ.Режим процесса Качество борндного слоя ОпытТолщина ТемпературборнуованиС О, де. ТемпеРание до тура до температур полнител ры, С ного нагоорева, С Время выдержки при . дополнительном нагН ремяыдержки трещинв боридном слое рнднослоя, мкм 50 0 950 , 5 710 280 260 20 700,5 268 50 68 н и е: Охлаждение дов опытах 1, 2нительным нчелне из него комнатной температуры (20 С) было проведено 3, 5, 8, 10 11 и 12; в опытах 3 и 11 перед допол агревом производилась распаковка контейнера и извле.образцов. име 3 1171 цов перед дополнительным нагревом цель изобретения не достигается.Опыты 5, 8 и 10 показывают, что после охлаждения контейнера с образцами до комнатной температуры ( 201 С) и дополнительного нагрева трещины отсутствуют.Опыты 4, 6, 7 и. 9 показывают, что отсутствие трещин обеспечивается и том случае, если после борирования при 950 С темпера. туру понижают до температуры на 40 - 70 фС 10 ниже температуры превращения перлита в аустенит (до 670 - 700 оС) и выдерживают нри ней.Оптимальным режимом проведения дополнив тельного нагрева является любой температур- . 15 ный режим в указанных интервалах температурного превращения перлита в аустенит 561 4(700.-670 С) при времени выдержки неменее 1,5 ч,Дальнейшее увеличение времени выдержкидополнительного нагрева более 1,5 ч не влияет на качество боридного покрытия, но экономически нецелесообразно,Использование предлагаемого способаборнровання позволяет полностью исключитьобразование, трещин в боридном слое, увеличитькоррозионную стойкость деталей; борированныхданным способом, по сравнению с базовым,в 1,4-1,6 раза.Кроме того, при использовании предлага.емого способа увеличивается межремонтныйпериод, долговечность борированных дета.лей и срок их службы за счет снижения1безвозвратных потерь металла от коррозйй.