Способ диффузионного борированияметаллических деталей

(45) Дата опубликования описания 07.08.81 ло делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО БОРИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ1Изобретение относится к области машиностроения, а именно к химико-термической обработке диффузионным способом и может быть использовано для борирования из паст в условиях печного нагрева.Известен способ борирования из паст в условиях печного нагрева. Сущность способа заключается в том, что карбид бора (84%) и техническую буру (16%) замешивают на жидком стекле и полученную борсодержащую пасту наносят на насыщаемую поверхность методом окунания, просушивают в течение 20 - 30 мин, затем на слой активной пасты наносят слой защитной обмазки. После просушки защитной обмазки производят борирование. Недостатком этого способа является трудоемкость и неравномерное упрочнение поверхности изделия. Это обусловливается тем, что специальное приготовление борсодержащей пасты требует значительных затрат подготовительного времени. Кроме того, активная паста должна обладать достаточной жидкотекучестью. Это необходимое технологическое качество пасты приводит к тому, что за счет ее подтекания на поверхности изделий, особенно сложной формы, нанесенный слой после его высыхания имеет разнотолтцинность, в результате чего после бори 2рования образуется диффузионный слой, имеющий различную толщину.ется диффузионный слой, имеющий различИзвестен также способ борирования в 5 условиях печного нагрева, вкЛючающий нанесение борсодержащего состава на насыщаемую поверхность деталей, их нагрев и выдержку в защитной атмосфере.С этой целью карбид бора (60%) и тех ническую буру (40%) замешивают на клее,приготовленном путем растворения нитроцеллюлозы в смеси бутилацетата и ацетона, полученную пасту наносят на насыщаемую поверхность детали, просушивают деталь на 15 воздухе в течение 20 - 30 мин, после чего деталь помещают в контейнер: шамотным порошком, в верхние пазы контейнера загружают молотый стеклопорошок, круто замешанный на сульфитной барде, а затем свер ху устанавливают и плотно прижимаюткрышку контейнера, после чего контейнер помещают в печь и проводят нагрев и выдержку, Применение этого способа предотвращает возможное окисление покрытой па стой насыщаемой поверхности деталей, препятствует стеканию пасты с насыщаемой поверхности и попаданию на непокрытые его участки.Однако такой способ трудоемок и нетех нологичен из-за необходимости приготовле852963 Продолжительность технологическогоо процесса, мин Глубина диффузионногоо бори.рования,мкм оИоо ДИХ о 1530 Способ Известный 1 2 3 4 5 б 1 2 3 4 5 б 165 168 150 160 158 162 170 168 170 170 165 169 6 ОО Предлагаемый 3ния специальной борсодержащей пасты и герметизатора. Кроме того, недостатком такого способа является значительная продолжительность технологического цикла борирования из-за необходимости прогрева шамотного порошка, К тому же наличие шамотного порошка сокращает рабочий объем контейнера. Недостатком является также то, что после завершения процесса борирования контейнер открывают путем механического разршения затвердевшей стеклообразной массы при помощи молотка и зубила, при этом рабочий вынужден защищать глаза ипыли азбиорганы дыхания от осколков и р ваемого стекла. Это затрудняет и усложняет санитарно-гигиенические условия труда,Целью изобретения является упрощение процесса обработки и интенсификация процесса насыщения,Это достигается тем, что нанесение борсодержащего состава производят последовательным окунанием деталей сначала в расплав буры, а затем в порошкообразный карбид бора, после чего их помещают в контейнер с железным порошком, а затем производят нагрев и выдержку,Предлагаемый способ отличается от известного тем, что не требует приготовления специальной борсодержащей пасты, последовательное окунание деталей в расплав буы и по ошок карбида бора создает на нар рсыщаемой поверхности жидкую прослойку нз расплавленной буры, которая обеспечивает значительную интенсификацию процесса насыщения. Жидкая прослойка из расплавленной буры удерживается на насыщаемой поверхности налипшим слоем порошка карбида бора, который создает вокруг нее как бы жесткий каркас, препятствуя тем самым стеканию ее к основанию насыщаемой поверхности.Для защиты от окисления применяется железный порошок, который поглощает кислород, находящийся в рабочем объеме контейнера, образуя при этом окислы, следовательно отпадает необходимость герметизации контейнера, т. е, наличия плавкого затвора.П р и м е р. Проводят химико-термическую обработку (борирование) образцов из ст. У 8 диаметром 10 мм, длиной 50 мм. Для этого 50 г технической буры ГОСТ 8429 - 69 расплавляют при температуре 850 С в течение 20 мин. Технический порошок карбида бора (50 г) ГОСТ 5744 - 62 зернистостью 8 П прпокаливают при 450 С в течение 30 мин. Шесть образцов (каждый в отдельности) окунают в расплав буры, извлекают из нее, дают стечь излишкам буры и немедленно окунают в порошкообразный карбид бора, который плотным слоем пристает к липкому стекловидному слою буры, В таком виде образцы устанавливают в контейнер па металлическую сетку, под которую на дно контейнера предварительно насыпают слой железного порошка толщиной 30 мм. Образ 4цы устанавливают на расстоянии 5 мм другот друга и от стенок контейнера. Верхнийсрез контейнера закрывают металлическимлистом, на который насыпают слой песка.5 Контейнер загружают в печь, нагретую до950 С, выдерживают в ней в течение 6 ч.Затем печь выключают, контейнер выгружают из печи н охлаждают до цеховой температуры,Для сопоставительного анализа производят борирование по известному способу,Данные обработки приведены в таблице. Из таблицы видно, что по предлагаемому способу в сравнении с известным, продолжительность технологического процесса борирования ниже на 25%, а толщина слоя выше.Таким образом использование предлагаемого способа по сравнению с существующим дает следующие преимущества: исключает ся необходимость приготовления борсодержащей пасты и герметизации контейнера, благодаря чему снижается трудоемкость процесса борирования и повышается производительность труда; снижается расход ос новных (техническая бура, карбид бора) ивспомогательных (герметик) материалов; повышается качество диффузионного покрытия за счет образования диффузионного слоя одинаковой толщины по высоте насы щаемой поверхности, при этом скорость насыщения бором выше по сравнению с известными способами (благодаря наличию жидкой прослойки из расплавленной буры на насыщаемой поверхности); высвобождается 55 рабочий объем контейнера и, следовательно, повышается пропускная способность печного оборудования, т. е. повышается его производительность. Формула изобретения Способ диффузионного борирования металлических деталей, включающий нанесение борсодержащего состава на обрабаты ваемую поверхность, нагрев и выдержку в852963 Составитель Л. БурлиноваТехред М, Гайдамак Редактор Л. Павлова Корректор О. Тюрина Заказ 5897 Изд.524 Тираж 1048 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/ЬПодписное Загорская типография упрполиграфиздата Мособлисполкома 5защитной атмосфере, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса обработки и интенсификации процесса насыщения, нанесение борсодержащего состава производят последовательным окунанием дета 6лей сначала в расплав буры, затем в порошкообразный карбид бора, после чего детали помещают в контейнер с железным порошком и производят нагрев и выдержку.5