Способ борирования стальных изделий

)5 С 23 С ЗОБРЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ СВИ ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ(71) Институт физики твердого тела и полуироводников АН БССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1046334, кл, С 23 С 870, 1982.(54) СПОСОБ БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к металлургии,а именно к химико-термической обработкеметаллов и сплавов в порошковых средах, и Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов и сплавов в порошковых средах, и может быть использовано на предприятиях металлургической, машиностроительной и в других отраслях промышленности для осуществления термодиффузионной обработки деталей машин, технологической и инстру-: ментальной оснастки,Известен способ химико-термической обработки в порошковых насыщающих средах. Однако термодиффузионная обработка по этому способу является недостаточной из-за низкой коррозионной стойкости обработанных изделий.Наиболее близким к изобретению является способ, включающий нагрев до температуры обработки в порошковых борсодержащих средах в герметичном контейнере, изотермическую выдержку и охлаждение.Наиболее существенным недостатком известного способа является низкая корроможет быть использовано на предприятиях металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности для осуществления термодиффузионной обработки деталей машин, технологической и инструментальной оснастки. Цель - повышение коррозионной стойкости за счет образования однофазного боридного слоя. Способ включает обработку иэделий у-квантами Собо дозой 3,8 - 7,6 10 квант/см, нагрев15до 900 - 1000 С в порошковых средах в герметичном контейнере, выдержку 4 - 6 ч и охлаждение, Корроэионная стойкость увеличивается в 2 раза. 1 табл. зионная стойкость, получаемых защитных покрытий на низколегированных сталях,Целью изобретения является увеличение коррозионной стойкости за счет однородности свойств покрытия по толщине.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения однофазных боридных покрытий на низколегированных сталях, включающему нагрев до 900- 1000 С в порошковых средах, в герметичном контейнере, изотермическую выдержку 4-6 ч и охлаждение, для повышения коррозионной стойкости за счет образования однофазного боридного слоя перед нагревом проводят обработку изделий у-квантами Со дозой 3,8 - 7,6 1015 квант/см 2,При облучении изделий 1-квантами осуществляется взаимодействием между -квантами и электронами атомов, входящих в состав материала изделий. Это приводит к разрыву химической связи между атомами облучаемого материала или к возбуждению электронов атомов, В случае облучения у -квантами воэмокно образование дефектов кристаллической решетки типа вакансий или атомов, находящихсяв междоуэлиях. Кроме того, происходит разрыхление решетки, обусловленное возбужденным состоянием электронов. Указанное 5взаимодействие излучения с веществом характерно только для у-квантов и отличаетих от других излучений, которые могут бытьиспользованы при облучении материалов,Так, например, взаимодействие нейтронов 10с веществом осуществляется через взаимодействие между ядрами атомов и нейтронами, что приводит к поглощению нейтроновядрами атомов, а также к возникновениюядер отдачи. 15Увеличение стойкости к атмосфернойкоррозии термодиффуэионных покрытийдостигают посредством уменьшения количества барного цементита (Ре, В)зС,находящегося между иглами ГеВ и, как следствие, 20снижения гетерогенности покрытий по толщине. Поскольку исходная энергия у-квантов высокая (1,33;2,51 МэВ), они имеютбольшую глубину проникновения и облучают весь обьем равномерно, создавая 25высокую плотность равномерно распределенных дефектов (каждыйу-квант можетсозда вать большое количество дефектов).В этом случае бор, диффундируя по вакантным узлам в кристаллической решетке, 30распределяется с однородной плотностью, что способствует преимущественному образованию в приповерхностном слоекоррозийно- стойого РеВ,Кроме того,в дефектной решетке уменьшается энергия активации,П р и м е р . Образцы непосредственно. перед химико-термической обработкой подвергают облегчению у-квантами Со дозой3,8 - 7,6 10 квант/см . После облучения 40образцы упаковывают в контейнер с рабочей смесью. На поверхности смеси создаютгерметизирующий плавкий затвор. Контейнер помещают в печь и проводят процессхимико-термической обработки при 900- 451000 С. Плавкий затвор расплавляется итем самым предотвращает окисление рабочей смеси и образцов. Из рабочей смеси бордиффундирует в дефектную кристаллическую решетку и образует поверхностный 50корроэионно.стойкий диффузионный слой.После окончания изотермической выдержки, контейнер извлекают из печи, охлаждают и распаковываютего.55Лабораторные испытания подтвердилиполезность и эффективность предложенного способа, так как он в сравнении с известным позволяет увеличить коррозионную стойкость и тем самым повысить работоспособность обработанных изделий. Коррозионную стойкость покрытий оценивали весовым методом в 10 ф-ном водном растворе соляной кислоты в соответствии с ГОСТ 9.908 - 85. Сравнительные данные коррозионной стойкости однофазных боридных слоев на стали 08 кп при насыщающем составе, : ВгОз 17, А 11, ПЖ 4 М 28, КВР 4 4, АЬОз 40, приведены в таблице,Время иэатермической выдержки для всех образцов составляло 4 ч,Как следует иэ. таблицы, уДельная потеря массы уменьшается с ростом дозы облучения до 7,6 10 квант/см, достигая 1415гг/м, дальнейшее увеличение дозы облучения в пределах статистического разброса не приводит к дальнейшему уменьшению потери массы, Это означает, что достигнуто насыщение указанного свойства при дозе 7,6 10 квант/см, Таким образом. доза15 г7,6 10 квант/см является верхним15пределом дозы облучения. Эта доза является и оптимальной потому, что уменьшение дозы от указанного значения приводит к увеличению удельной потери массы. Нижний предел дозы облучения указан по тем соображениям, что только с этой дозы наблюдается регистрируемое уменьшение потери массы.Параметр времени облучения не является самостоятельным, поскольку, как видно из таблицы, увеличение времени облучения приводит и к увеличению дозы облучения. Таким образом, данные параметры являются эквивалентными,Интервал температур при изотермической выдержке и время выдержки совпадают с данными прототипа. Для проверки действия у -квантов использовалась средняя температура 950 С и время выдержки 4 ч. Другие времена изотермической выдержки не представляют интереса, поскольку с точки зрения знергегических затрат желательно проведение процесса при более низких температурах и времени, поэтому другие температуры и время не исследовались, Однако можно считать, что изменение температуры и времени в пределах данных прототипа не может существенно повлиять на результат облучения у-квантами,Из приведенных в таблице данных видно, что использование предлагаемого способа для получения однофаэных боридных покрытий на изделиях из низколегированных сталей действительно позволяет увеличить их коррозионную стойкость и таким образом расширяет область применения процесса борирования.1715885 Формула изобретенияСпособ борирования стальных изделий, преимущественно из низколегированных сталей, включающий нагрев до 900-1000 С в порошковых средах в герметичном контейнере, выдержку в течение 4-6 ч и охлаждение, о тл ича ющи йс я тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости за счет образования однофазного боридного слоя, перед нагревом проводят обработку изделий у квантами Со 0 дозой 3,8 - 7,6 10 квант/см 2. Состав фаз в слое Ф Удельнаяиотерямассы, гчерез 1 Оа теа е известныйПр м Темлер тура, ф Толци слос РеВ, 30 (Ре, В) С й способ 22 ф,7 О 5 0 А ,8 10 15 10 (Ре, В) С 10 (Ре, В)т С 00 24 Составитель И,ДашковаРедактор Н.Швыдкая Техред М.Моргентал Корректор Л.Пата аказ 882 Тираж ВНИИПИ Государственного коми 113035, МосквПодписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРЗБ, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 5,7 О 7,6 10 1,5 1 Оз 2, 31 Оф З,а 1 Оф75 РеВ;85 Ревз 90 Рев 1 90 РеВ;90 РеВ;90 РеВ; 90 Рев;90 РеВ 1 90 РеВ;90 Рев 1 25 (Ре, В)з С15 (Ре, В), С.,10 (Рг, в), сО (Ре, В)ЗС 0 (Ре, В)зс 0 (Ре, В)з С а (Ре, В),С О (Ре, В)З С