Состав для хромосилицирования стальных изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСН СПУБЛИН 1)5 С 23 С 12 НИЕ ИЗОБРЕТ-термическоплекснымасыщения в польэо ской и ррозио й, иэг иэ угл ано вомыш"нойтав- родисо мид уюрованияливаемых пртых сталей,алогенид ам готав ениУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯГКНТ СССР(54) СОСТАВ ДЛЯ ХРОМОСИЛИЦИРОВАНИЯСТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термическойобработке, а именно к комплекснымпроцессам диффузионного насыщения впорошках, и может быть использованов химической и металлургической промышленности для повышения коррозион"ной стойкости стальных изделий, изготавливаемых преимущественно из углеродистых сталей. Цель - повышениекоррозионной стойкости стальных изде" Изобретение относитсягии, в частности к химикообработке, а именно к компроцессам диффузионного нпорошках, и может быть исхимической и металлургичеленности для повышения костойкости стальных изделиливаемых преимущественнотых сталей.Состав для хромосилицистальных изделий, из,имущественно из углеродиссодержит хром, кремний, г 2лий. Состав для хромосилицирования стальных изделий содержит 55-60 мас.Ф хрома, 3-5 мас.3 кремния, 5-7 мас.Й гидрида кальция, 1-2 мас.В галогенида аммония и остальное - окись алюминия.8 качестве галогенида аммония взаты хлорид или бромид, или фторид, или иодид аммония. Введение гидрида кальция в состав для хромосилицирования практически предотвращает образование на поверхности обрабатываемых углеродистых сталей карбонитридов хрома типа Сг (ИС), ухудшающих коррозионную стойкость. Использование данного состава позволяет повысить коррозионную стойкость стальных изделий хромосилицированных углеродистых сталей в раст- Ж ворах 983-ной серной кислоты в 12,5 раза, а в растворах 27-65-ной азот" %УФ ной кислоты " в - 3,5-5 раз по сравне- С нию с насыщением в известном составе,ветственно увеличить срок службы флий в высокоагрессивных средах.бл.1 еВ ония, окись алюминия и гид аия при следующем соотношен ментов, мас.Ф:Хром 55-60Кремний 3-5Гидрид кальция 5-7Галогенид аммония 1-2Окись алюминия ОстальноВ качестве галогенида аммониябыть введены хлорид, Фторид,или иодид аммония, имеющие слее функциональное назначение,Хром (ТУ 14-5-76-76) злектоолиеский рафинированный (перед введем в шихту измельченный в шаровой мельнице в порошок) является поставщиком активных атомов хрома, взаимодействующих с углеродом основы с обм5 ра зова нием коррозионно-стои ких ка рбидов хрома.Кремний кристаллический (ТУ 2169- -69) способствует повышению коррозионной стойкости в сильноокислительных средах за счет образования устойчивых пассивирующих пленок, состоящих в основном из 80.Галогениды аммония ИНС 1 (ТУ 3773- -72), ИНР (ТУ 4518-75), Ин (ТУ 3764- -75) являются активаторами процесса.Окись алюминия (ТУ 8136-85) - инертный наполнитель.Введением гидрида кальция (ТУ 14-1- 1737-76) в состав смеси практически подавляется образование на поверхности .обрабатываемых углеродистых сталей карбонитридов хрома типа Сг (ИС), ухудшающих коррозионную стойкость. Согласно результатам рентгеновского фазового анализа, проведенного на ус" тановке ДРОН(Си Кю-излучение, никелевый фильтр), количество карбонитри" дов хрома на поверхности углеродистой стали 45 уменьшается при этом с .- 100 до 103, а основной фазой внешней зоны диффузионного слоя становится бо" лее коррозионно-стойкий карбид хрома типа Сг С.гоПри температуре - 600 С гидрид кальция разлагается на кальций и водород, Пои температуре химико-термической обработки кальций, по-видимому, взаимодействует с азотом активатора с образованием тугоплавкого соединения СазБ и таким образом препятствует диффузии азота в сталь. Помимо взаимодействия с азотом активатора, кальций может частично окисляться кис" лородом воздуха, находящимся в контейнере, с образованием тугоплавкой окиси кальция, а также с окисью алюминия и кремнием, В результате в состав вводится некоторое избыточное количество гидрида кальция по сравнению с тем, которое требуется для связыва ния им азота активатора.В табл. 1 представлены результаты экспериментальной проверки 18 составов. Для хромосилицирования было составлено 7, из которых Ю 4-7, 14, 16, 55 18 показали оптимальные результаты, Все компоненты смеси (в том числе хром электролитический) использовали в виде порошков. Смесь засыпали в контейнер из нержавеющей стали, кудаодновременно загружали образцы изуглеродистой стали 45. Контейнер сплавким затвором загружали в камернуюпечь, нагретую до 1100 С, выдерживали при этой температуре 5 ч, послечего охлаждали с печью 300 С, а за"тем на воздухе. Испытания хромосилицированных образцов на коррозионнуюстойкость проводили в растворах 98 ной серной кислоты при 90 С, в 2 Д-нойазотной кислоте при 40 С в течение48 ч (табл,2) и в растворе 654-нойазотной кислоты при 40 С. Скоростькоррозии определяли по потерям массыобразцов,В табл. 1 приведены данные о скорости коррозии (К) хромосилицированной углеродистой стали 45 после испытаний в течение 72 ч в 654-ной НИОо3при 40 С.Из табл, 1 видно, что хромосилицирование углеродистой стали 45 в предлагаемом составе (по сравнению с про"тотипом) повышает ее коррозионнуюстойкость в растворе 653-ной азотнойкислоты в - 5 раз, При содержаниихрома и кремния в насыщающей смесиниже нижнего предела коррозионнаястойкость снижается, а при содержанииэтих элементов в смеси выше верхнегопредела происходит спекание смеси(У 11, 12). В случае содержания гидрида кальция в насыщающей смеси ниженижнего предела (Г 3) или при содержании хлорида аммония в смеси вышеверхнего предела (Ю 8) количество гидрида кальция оказывается недостаточным для связывания им азота активатора . При содержании гидрида кальцияв смеси выше верхнего предела (Ю 9)коррозионная стойкость снижается, апри концентрации хлорида аммония всмеси ниже нижнего предела уменьшается насыщающая способность смеси,Как видно из табл.2, хромосилицирование углеродистой стали 45 в предлагаемом составе по сравнению с известным приводит к повышению коррозионнойстойкости стальных изделий в 983-нойсерной кислоте в 12,5 раз, а в 27 о-нойазотной кислоте - в 3,5 раза.Таким образом, коррозионная стойкость стальных изделий после хромосилицирования в предлагаемом составеповышается .в 98-ной серной кислотев 12,5 раз, а в растворах 27-653-ной9 ь6ел и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения коррозионной стойкости, он дополнительно содержит гидрид кальция при следующем соотношении компонентовь массивХром 55 т 60Кремний 3 и 5Гидрид кальция 5 и 7Галогенид аммония 1 и 2Окись алюминия Остальное 15571 азотной кислоты - в - 35 т 5 раз, чтопозволит увеличить срок службы изде"лий в высокоагрессивных средах. 5 Формула и зобрет енияСостав для хромосилицироааниястальных изделий, изготавливаемых преимущественно из углеродистых сталей, содержащий хром, кремний, галогенид аммония. и окись алюминия, о та блица та и а,щ , щ ащ, а а щщщщ Состав насыщающей смеси, мас, Фиеа те и ивК, г/м ч 8 смеси яю ю е а аюи т ищаив ииве итвшттищитивииииииеею т ттюеИзвестный4 Б 1 + 2 ННС 1 + 42 А 1 ьОь, 0,0115 Б 1 + 2 ИНС 1 + ЗЗА 1 Оь1 Предлагаемый4 Б 1 + ЗСаН + 2 МНС 1+ ЗЗА 120 ь4 Б 1 + бСаН + 1 ь 5 ИН,С 1 + 30,5 А 105 Б 1 + 7 СаН + 2 ИНС 1 + 26 А 1 0ЗБ 1 + 5 СаН + 2 ИНС 1 + 35 А 1 ОЗБ 1 + 5 СаН + 1 ЯН С 1 + 36 А 1 ОЗБ 1 + 5 СаН + ЗМНС 1 + 34 А 1 О4 Б 1 + 1 ОСай + 2 МН 4.С 1 + 26 А 1 Оз2 Б 1 + 6 СаН + 2 МН+С 1 + 40 А 1 Оз6 Б 1 + 6 СаНь + 2 ИНС 1 + 21 А 10 ь10 Б 1 + 6 СаН . + 2 МНС 1 + 24 А 10 1 52 Сг + 2 60 Сг + Известный4 Б 1 + 2 ИНР +. 42 А 104 Б 1 + 6 СаН + 1,5 ВНР + 30,5 А 104 Б 1. + 2 ИНЗ + 42 А 104 Б 1 + 6 СаН + 1 ь 5 ИНЛ + ЗОь 5 А 10 з4 Б 1 + 2 МН 43 г + 42 Л 104 Б 1 + 6 СаН + 1,5 ИНВг + 30,5 А 1 Оь 13 4 15 16 17 18 52 Сг + 58 Сг + 52 Сг + 58 Сг + 52 Сг + 58 Сг + 0,010 0,002 0,008 0,002 0,015 0,003 Таблица 2е 1 Скорость коррозии г/м ч ь тт и и в е т в т и ае и т иСостав насыщающей смеси, МдС ео тт т ививею276-ная НИО ьс = 40 Стие щююиииюиттт 983-ная И БО,г = 90 С,е аии ееашиеаишаишащ Известный 52 Сг + 4 Б 1 + 2 ИН С 1 + 42 А 10 Предлагаемый 58 Сг + 4 Б 1 + бСаН + 1,5 ИНС 130 ь 5 А 1 ОО, 0280,008 0,025 0,002 Составитель Н. СункиначРедактор А. Маковская Техред Л.Олийнык Корректор Т, Палии Заказ 700 Тираж 800 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская набаь д 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патентиь г.ужгород, ул. Гагарина,10 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 58 Сг 58 Сг + бОСг + 55 Сг + 55 Сг + 55 Сг + 58 Сг + 50 Сг + 65 Сг + 58 Сг + О, 004 0,002 0,002 0,002 0,002 Оь 004 0,003 0,006 Смесь спекается Смесь спекается, образцы пористые