Способ химико-термической обработки сплавов

(19) (И) 5)5 С 23 С Т ВТОР СКОМУ ТЕЛЬСТВУ нию частн ванию У 28аучно-исследовачерной металлургии.Толпыго 88.8) созда ся повышчности ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ(57) Изобретение относится Изобретение относится к химико- термической обработке и может быть использовано при обработке деталей, работающих в агрессивных средах при высоких температурах.Целью изобретения являет ение жаростойкости и долговепокрытия.Согласно предлагаемому способу перед диффузионным насыщением металлом (Сг, А 1) по известному способу производится предварительная обработка - внутреннее окисление, которая заключается в атжиге изделия при 1000-1100 С в течение 5-25 ч в атмо-. сфере с парциальным давлением кислорода, равным давлению диссоцивции низшего окисла металла - основы (10 ( Па для Ре, 10-" Па для В 1). термодиффузионных покрытий, вости к хромированию и алитиросплавов на основе железа и никеля. Цель изобретения - повышение жаростойкости и долговечности покрытия. Предлагаемый способ обработки включает предварительное внутреннее окисление поверхности изделия путем нагрева и выдержки при 1000-1100 С в течение 5-25 ч в атмосфере с парциальным давлением кислорода, соответствующим давлению диссоциации низ щего окисла металла-основы, Диффузионное насыщение поверхности металлом (хромом или алюминием) производят парофазовым методом, Это позволяет повысить жаростойкость и долговечность сплавов, 3 з.п, ф-лы, 1 табл. Диффузионное насыщение поверхности металлами проводится парофазовымметодом.В качестве насыщающего металла используют хром или алюминий,Внутреннее окисление легирующихэлементов .возможно только тогда, когда парциальное давление кислородапри отжиге не больше давления диссоциации низшего окисла металла - основы. В противном случае происходитповерхностное окисление изделия собразованием окалины, состоящей изокислов металла - основы. Однакопарциальное давление кислорода недолжно быть ниже давления диссоциации низшего окисла металла - основы,так как в таких условиях либо замедляется скорость роста эоны внутрен 1581775него окисления, либо зона вообще необразуется,Нижний предел температурного интервала (1000 С) также как и минимальное время ведения процесса внутреннего окисления (5 ч) вытекают изусловия размеров зоны внутреннегоокисления; ширина зоны должна бытьдостаточно большой для того, чтобыпроявился положительный эффект от:,предварительной обработки.Отжиг при температуре выше 1100 Си выдержка более 25 ч приводит к росту внутренних окислов, их коагуляции, 1а следовательно, к ухудшению качествапокрытия.Зона внутреннего окисления в приповерхностном (шириной 0,01-0,20 мм)объеме металла-основы состоит из равномерно распределенных частиц окислалегирующего элемента размером 0,12,0 мкм.После этого проводится диффузионное насыщение хромом или алюминием ддля образования покрытия (толщиной0,05-0,30 мм) по известному способу.П р и м е р. Предлагаемый способ .химико-термической обработки реализован следующим образом30Образцы сплавов Ре 2,5 мас,ь,А 1и Ид 2,5 мас.Ф, А 1 в виде холоднокатаных пластин размером 15 х 151 мм,отжигаются по режиму с параметрами,указанными в таблице, с, целью создания зоны внутреннего окисления. Дляполучения необходимого давления кислорода образцы запаиваются в вакуумированные (10-э мм рт.ст,) кварцевыетрубки совместно с капсулами, содержащими смесь порошков (1:1) металла(железа или никеля) и его окисла.Нагрев производится в трубчатойэлектропечи сопротивления СУОЛ,25,При такой обработке создается зонавнутреннего окисления шириной 0,010,20 мм в зависимости от состава сплава и параметров процесса. Затем длявсех образцов проводится диффузионноенасыщение металлом по способу-прототипу:парофазовым методом из порошкаохрома при 1000 С в течение 9 ч в вакууме. После такой обработки формируется покрытие толщиной около 0,1 мм(в таблице 1-я строка Хр.) .парофазовым методом из порошкаферроалюминия при 1000 С в течение6 ч (в таблице 2-я строка Ал.). Для получения сравнительных данных исследуют также образцы, обработанные по способу-прототипу без предварительного внутреннего окисления,Испытания на жаростойкость образцов с покрытиями проводились прио1100 С на воздухе (открытая электро- печь СУОЛ,2) в термоциклическом режиме: нагрев в течение нескольких минут до рабочей температуры, выдержка 1 ч и быстрое охлаждение. Фиксировалось увеличение массы образцов при окислении после каждого цикла с учетом отслоившейся окалины и строились графические зависимости привеса от количества циклов. Жаростойкость покрытия определялась как абсолютный привес образцов после десяти циклов на установившейся стадии окисления. Долговечность покрытия определялась по количеству циклов до начала ускоренного (катастрофического) окисления.Из результатов исследования следу" ет, что обработка по предлагаемому способу обеспечивает повышение ка- чества покрытия путем увеличения его жаростойкости и долговечности.ф о р м у л а изобретения1. Способ химико-термической обработки сплавов преимущественно на основе железа или никеля, легированных элементами с высоким сродством к кислороду, включающий диффузионное насы" щение поверхности металлами, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения жаростойкости и долговечности покрытия, производят предварительное внутреннее окисление путем нагрева и выдержки при 1000-1100 С в течение 5-25 ч в атмосфере с парциальным давлением кислорода, соответствующим давлению диссоциации низшего окисла металла-основы,2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что диффузионное насыщение поверхности металлами производят парофазовым методом.13, Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качественасышающего металла используют хром.4, Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в качестве насыщающего металла используют алюминий.10-ф Ре,5 А 1 10 Мд,5 А 1 П р и м е ч а н и е. В скобках указаны результатытех же испытаний, обработанных по способу-прототипу без предварительного внутреннего окисления. Составитель И.Соловцев Редактор Т,Лазоренко Техред Л,Олийнык Корректор В,ГирнякЗаказ 2068 Тираж 814 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101 1000 25 1050 1 О 1100 5 1000 25 1050 10 1100 5 Хр.Ал,Хр.Ал.Хр.Ал.Хр.Ал,Хр.Ал.Хр.Ал. 2,5 (9) . 68 (15) 0,2(0,9) 128(50) 3,3(9) 60(15) 0,7(0,9) 95(50) 4,6(9) 40(15) 0,75(019) 69(50)1,5(2,5) 80(45) 0,08(0,8) 198(18)1,7(2,5) 78(45) 0,1(0,8) 186(78) 2,3(2,5) 70(45) 0,5(0,8) 131(78)