Способ борирования деталей

Союз СоветскихСоциалистическихУеспублии ОП ИГ АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 823456(5 )М. Кд. С 23 С 9/10 ПйуАфйееахЮ кеиятет СВВП а йеаеа нзебрещей и отефый(54 боасс борироонных гиру таи, в же гнров ие сце плениохрупчиазличием 1Изобретение относится к химико термической обработке и может быть использо вано при изготовлении пар трения из ста лей с умеевьаенной склонностью к адгезионному .: схватыванию, способных работать как в газовых средах,так и в вакууме, а также в иэделиях мащиностроительной промыщлеиности, находящихся в контакте между собой (пары трения, артерии, чер" вики и т.п.).Известны различные способы ванин углеродистых и малолегирова сталей 1.Однако применение известных способов борнрования для высоколегированных аустенитиых сталей обеспечивает получение малой глубины боридного слоя, так ка леющие элементы, особенно хром и тизамедляют скорость диффузии боралеэную матрицу. Йри борировании леоаниых сталей аустенитного классадается получить прочного я боридный спой-матрица. Такое вание связано с существенным р тепловых свойств боридного слоя и аустенита, приводящим при охлажденин к возникновению значительных сжимающих нанряжений на границе раздела борндный слой-матрица. Оля сталей, в которых протекает 1-сь превращение, эти напряжения частично компенсируются растягивакщими напряжениями, возникающими в процессе фазового превращения. Для ри.рованиых сталей аустенитного кл а такая. компенсация отсутствует,Известен способ, по которому, с целью повышения толщины и прочности боридного слои, а следовательно, и износостойкости борированных аустенитных сталей) поверхность последней перед борированием подвергают предварительной подготовке, выражающейся в диффузионном железнении. Это приводит к тому, что структура поверхностных слоев стали из области устойчивого аустенита переводится в структуры, характерные для сталей переходного класса. Последукщее борирование приводит к образованию боридных слоевитель- Глубина боборировд- ного слоя, ч. мкм Без Много треш ванне слоя ОтслаиваниянетХрупкий слойтрещины 0-45,8 тспдивдния ит акуумный отжиг,100 С, 1,3 ч 0-8 о Вакуумный отжиг,1200 С, 0,5 ч 2 ю 5 То ж-8 3 8234глубиной 30-50 мкм с прочным сцепле-.нием боридные слои-матрица 2.Однако процесс предварительного железнения, который осуществляется при 9001200 С и многочасовых (до 10-15 ч)Овыдержках, в, железном порошке малопрокэвоаителен и требует введения добавок,снижающих спекание порошка и припеканиеего и изделиямаКроме того, толщина железненногослоя и режим борирования выбираютсятакими, что граница раздела боридйый.слой-матрица проходит по.эойе, обогащенной атомами железа, а в известном способе наращивание боридного слоя толщиной более 70 мкм снижает его сцеплениес основной вследствие обеднения железненного слоя атомами железа при рассасывании, и, следовательно, снижает егоизносостойкость. Между тем при эксплуатации борированных деталей пар тренияв области повышенных температур (до1000-1100 С) аолговечность узла треОния пропорциональная квадрату толщиныборидного слоя,25Бель изобретения - ускорение процесса и повышение качества боридных слоев.Поставленная цель достигается тем,что предварительную подготовку поверхности проводят нагревом изделий при1000-1200 С в вакууме 10 "-10 Па.При атом поверхность аустенитной нержавеющей стали обогашдется железомза счет избирательного хрома.Выбранный режим предварительной обработки поверхности обосновывается превышением скорости испарения хрома надскоростью диффузии железа в данных условиях. При температурах ниже 1000 Со 56скорость испарения хрома мала, а при температурах выше 1200 С становится замет6ным наряду с испарением хрома) испарение железа, что не дает эффекта снижения концентрации хрома в поверхностном слое. Выбранное разрежение оказывается достаточным аля получения боридных слоев толщиной более 70 мкм, прочно сцепленных с основой.Кроме того, сам процесс борирования в предлагаемом способе протекает по-иному, чем в известном. Избирательное испарение приводит к увеличению кондентрации вакансий в поверхностных слоях. Бор образует с железом раствор внедрения.Следовательно, энергия, искажения решетки при переходе от боридных слоев к матрице уменьшается, т,е, возрастает прочность сцепления борианых слоев с матрицей.1 П р и м е р. Проводят борирование деталей узла трения, изготовленных из стали Х 23 Н 18 в форме цилиндров диаметром 80 мм и высотой 5 мм. Состав стали,%: углерода 0,12; серы 0,015; фосфора 0,025; кремния 0,760; марганца 1,66; никеля 18,05; хрома 22,90; железо остальное. Детали обрабатывают борированием без предварительной обработки: железнением с последующим борированием и вакуумным отжигом с последующим борировднием.Электролизное борирование осуществляют в расплаве буры пи 950 С и плотОности тсиса 0,12 А/см . На всех деталях делают поперечные шлифы для определения глубины и качества наличие трещин) образованного боридного слоя.5 82Как видно иэ таблицы, применение в качестве предварительной обработки перед борированием вакуумного отжига по сравнению с железнением увеличивает производительность процесса в 4,раза. Испытания по определению износостойкости, проведенные по схеме торцового трения в вакууме 10 Па при 700 С в паре со сталью ЭХ 18, показывают, что интенсивность изнашивания в предлагаемом способе составляет 0,7 мг/м, в то время, как в известном, даже для более прочных боридных слоев глубиной 40-45 мкм интенсивность изнашивания - 1,0 мг/м.Использование предлагаемого способа борирования деталей из аустенитных нержавеющих сталей обеспечивает по сравнению с существующими способами сокращение продолжительности процесса в три и более раз; повышение качества боридуого слоя и увеличение износостойкости, а также повышение культуры производст 3456 6ва, отсутствие пыли и вредных газовыделений в атмосфере цеха.формула изобретенияСпособ борирования деталей, пренмушественно иэ аустенитных нержавеющихсталей, включающий пдварительную подготовку поверхности и последукщее диффузионное борирование, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью ускоренияпроцесса и повышения качества боридныхслоев, предварительную подготовку поверхности проводят путем отжига в вакууме10 -10 Па при 1000-1200 С.15 Источники информации,принятые во внимание при акспертизе1. Глухов В. П. Боридные покрытия нажелезе и стали. Киев, Наукова думка,1970, с. 113-115.2. Журнал Металловецениеи термимическая -бработка металлов, М., 1974;М 7, с. 59-61, Составитель Р. Клыкова Редактор Г. Кацалап Техред ЛЛекарь Корректор В. Бутяга Заказ 2010/34 Тираж 1048 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП Паънт", г, Ужгород, ул, Проектная, 4