Способ упрочнения кордиеритовых ситаллов

(я)з С 03 С 21 ИЗО СА Ен МУ СВИ ЛЪСТВУ АВТО ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Дубовик В.И, и др, Комбинированное упрочнение шлакоситаллов. - Стекло и керамика, 1989, М 5. с. 15-16.Дубовик В,И. и др, Состояние вопроса и перспективы в области изучения дефектности и прочности ситаллов. Ионный обмен в производстве стекла. - М 1988, с. 118-123. Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к способа уп,рочнения кордиеритовых ситаллов,Известен способ упрочнения стекло- кристаллических материалов путем травления поверхности в водных растворах кислот для уменьшения поверхностной дефектности и последующей термохимической обработки в расплавах солей калия.Известен способ уп рочнения кордиеритовых ситаллов путем травления и термохимической (ионообменной) обработки, в расплавах солей щелочных металлов; При этом в качестве ионообменников используют расплавы хлоридов и сульфатов лития, натрия и калия, а термохимическую обработку осуществляют при температуре 750- 850 С. Эффект упрочнения кордиеритовых ситаллов известным способом основан на; протекании ионного обмена по схеме Мд,. 50 н 1742241 А 1 2(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ КОРДИЕРИТОВЦХ СИТАЛЛОВ(57) Способ упрочнения кордиеритовых ситаллов. Сущность изобретения: упрочнение кордиеритовых ситаллов осуществляют путем травления поверхности и последующей обработки в расплаве КМСО при температуре 600-700,С в течение 2-3 ч с одновреиенной активизацией окисления КИСО. Активизацию окисления КМСО осуществляют путем чередования размещения ситалла в расплаве в течение 1-2 мин и в атмосфере печи в течение 5-15 мин или путем продувкичерез расплав КИСО кислоро(а.в количестве 1-2 см /мин на 1 г расплава; Характери 3стика кордиеритового ситэлла АСпосле упрочнения: средняя прочность при поперечном изгибе 298-333 МПа; 2 з,п.ф-лы, 1 табл. 2 Ме, где Ме - ионы О+, Йа, К из расплава. В результате описанной обработки прочность и ри поперечном изгибе кордиеритовых ситаллов увеличивается со 140-150 до 220-260 МПа, что для ряда случаев их конструкционного применения является недостаточным.Целью изобретения является повышение прочности кордиеритовых ситаллов.Поставленная цель достигается.тем, что . согласно способу упрочнения кордиеритовых ситаллов путем травления и термохимической обработки в рвсплавах Солей щелочных металлов и термохимическую обработку осуществляют в расплаве циановокислого калия (КИСО) при 600-700 С в течение 2,0 - 4,0 ч в сочетании с активизацией окисления КИСО. причем активизацию окисления КЙСО осуществляют путем чередования расположения упрочняемого обь 174224150 55 екта в толще расплава в течение 1 - 2 мин и в атмосфере печи в течение 5 - 15 мин или путем продувки через расплав кислорода в количестве 1 - 2 см /мин на 1 г расплава.В процессе термохимической обработки в расплаве КМСО помимо ионного обмена между ситаллом и расплавом по схеме2+ +Мц 2 К происходит насыщение поверхностного слоя ситалла свободными атомами углерода, образующимися в расплаве в результате окисления ККСО по реакциям2 КИСО+ 02 = К 2 СОз+ СО+ 2 М;2 СО =- С 02+ С (свободный атом).Однако скорость реакции окисления КМСО кислородом воздуха на свободной поверхности (зеркале) расплава не обеспечивает достаточную концентрацию атомов углерода в его толще, В этой связи возникает необходимость активизации окисления КИСО. Указанная активизация может быть достигнута путем чередования расположения упрочняемого обьекта (образца, элемента конструкции и т.п.) в толще расплава и в атмосфере печи, Продолжительность чередующихся операций должна обеспечивать достаточно полное окисление слоя . расплава в атмосфере печи и, как следствие этого, эффективную (по количеству атомов) диффузию углерода в поверхностный слой ситалла, а также обновление окисленного слоя реагента в толще расплава. Активизация окисления ККСО может достигаться непосредственной продувкой необходимого количества кислорода через расплав.Насыщение поверхностного слоя ситаллоо атомами углерода, происходящее параллельно с ионообменной реакцией, сопровождается увеличением поверхностных сжимающих напряжения и повышением достигаемого уровня прочности ситэллов.П р и м е р. Упрочняют кордиеритовые ситаллы АС(система исходного стекла М 90-МпО-А 20 з-Я 02 -Т 102), СТМ(система М 90-СеО-А 20 з-%02-Т 02) и АС(система М 90-ВаО-А 20 з-ТЮ 2). Для упрочнения используют образцы размерами 60 х 7 х 7 мм, обработанные карборундовым инструментом. Средние значения прочности при поперечном изгибе указанных образцов (10 образцов на определение) в исходном (неупрочненном) состоянии составляют 148 (АС), 134 (СТМ) и 139 МПа (АС). Образцы травят в водных растворах кислот НР и Н 2504 на глубину 300 мкм, после чего подвергают термохимической обработке в расплаве КИСО, варьируя ее температуру и продолжительность. Реакцию окисления КЙСО активизируют путем с чередования расположения образцов в толще расплава и а атмосфере печи; продувки кислорода через расплав.Одну из партий образцов каждого ситалла для сравнения упрочняют известным 5 способом: термохимической обработкой врасплаве КС (50 мас.) и К 2304 (50 мас.) при 800 С в течение 2,0 ч (предварительные исследования .показали, что указанная обработка является оптимальной для упрочне ния изучаемых ситаллов известнымспособом).Упрочненные образцы испытывают напрочность при поперечном изгибе с расстоянием между подвижными опорами 50 мм, 15 Для каждого определения используют 10образцов ситалла. Как показали испытания, средняя прочность партий образцов ситаллов, упрочненных известным способом, увеличивается до 251 (АС- в 1.7 раза), 259 20 (СТМ- в 1,9 раза) и 245 МПа (АС- в 1,8раза).Результаты испытаний образцов ситаллов. упрочненных предлагаемым способом, представлены в таблице.25 Как видно из таблицы, упрочнение ситаллов в расплаве КИСО в сочетании с активизацией егоокислениясопровождается увеличением прочности при поперечном изгибе до 298 - 333 (АС- в 2,0-2,3 раза), 30 294-341 (СТМ- 2,2-2.5 раза), 311 - 345МПа (АС- в 2,2-2.5 раза). При этом оптимальными параметрами режима упрочнения следует признать: температура 600 - 700 С; общая продолжительность 2,0- 35 4,0 ч; продолжительность чередующихсяциклов: в толще расплава 1-2 мин, в атмосфере печи 5 - 15 мин; объем продуваемого кислорода на 1 г расплава 1 - 2 см /мин,Таким образом, применение предлагае мого способа позволит существенно увеличить прочность кордиеритовых ситаллов.что принципиально важно при использовании их в качестве конструкционных материалов.45. Формула изобретения1, Способ упрочнения кордиеритовых ситаллов путем травления поверхности и последующей термохимической обработки в расплавах калиевых солей, о т л и ч а ю щ ий с я тем. что, с целью повышения прочности. обработку осуществляют в расплаве КМСО при 600-700 С в течение 2-4 ч с одновременной активизацией окисления КНСО,2, Способ по и. 1, о т л и ча ю щи й с я темчто активизациюокисления КМСО осуществляют путем чередования обработки ситалла в расплаве в течение 1 - 2 мин и выдержки в атмосфере печи в течение 5-15мин.1742241 кислорода в количестве 1-2 см /мин на 1 гзрасплава. 3. Способ поп. 1, отл ич а ю щи йся тем, что активизацию окисления КИСО осуществляют путем продувки через расплаввава еееееаааеееаавСредняя прочность припоперечном изгибе МПа Режим упречнения Опыт Продолжительностьи Температура, б Активизация окисления КОСОаее еевееаве еЧередование, мин СТМАСа 31 Продувкакислорода,смз/миина 1 г ра"сплаваа а а ееа в ае ее е расллаа атмосфера 2,51,510,5 202,521,510,5 Составитель ВДубовикТехред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая Редактор Н.Рогулич Заказ 2257 ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рэушская набз 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 а1 550 2 . 600 3 о 50 4 700 5 750 6 550 7 600 8 650 9 700 10 750 5,0 4,0 3,0 2,0 1;0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 244 301 309 298 230 232 307 333 321 249 231 255 294 . 311 312 323 305 342 252 . .278 26 Э 256 328 . 345 341. 318 Э 20 332 272 2544