Состав для диффузионного силицирования

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ДВтОРСКОМЬ СВИДИтИЛЬСтау 1 1 926068 Сееэ СеветсиииСециалистичесиииРеспублик т(51)М. Кл,С 23 С 9/О Ьйудерстюиы комитет СССР йе дедам изабретеиий и отирытиДата опубликования описания 07.05.82(5) СОСТАВ ДЛЯ ДИФФУЗИОННОГО СИЛИЦИРОВАНИЯ Изобретение относится к химико- ,термической обработке металлов и сплавов, в частности, к диффузионному твердофазному силицированию.Известен состав для силицирова ния, содержащий 50 кристаллического кремния, ч 53 окиси алюминия в качестве инертного наполнителя и 53 активатора - хлористого аммония 11.Наиболее близким к предлагаемому является состав, включающий,3 т ферросилиций 75, шамот 20, или окись алюминия и хлористый аммоний 5. Насыщение стали кремнием в данном составе позволяет получать глубокие диффузионные слои порядка О, 9 мм. Наличие в указанном составе хлористого аммония обеспечивает перенос атомов кремния к насыщаемой поверхности в результате образования газо. вой фазы - четыреххлористого кремнияГ 23Однако, в результате интенсивного диспропорционирования четыреххлористого кремния на поверхности железа(стали) с выделением большого количества активных атомов кремния, скорость диффузии атомов кремния вглубьжелеза отстает от скорости абсорб-ции на поверхности. Наблюдается накопление атомов кремния на поверхностижелеза с образованием силицидовжелеза. Таким образом, образуетсяхрупкая поверхностная зона, содержащая фазы (например, с,-Фаза состава Ре 51) с высокой концентрациейкремния, которая слабо связана с подложкой, поскольку легко отделяетсяот образца при изготовлении микрошлифа, Хрупкость и низкая сцепляемость снижают качество силицированного слоя. Неизбежное удаление указанной зоны с поверхности детали 2 Оприводит к образованию грубой поверхности, что требует применения дополнительной операции шлифования силицированной детали, а это связано суменьшением размеров последней, НегН.Н.Ногтев, В.Д.Косков и Т,М, ЛукьянченкоПермский филиал Всесоюзного ордена Трудово а .красногоЗнамени научно-исследовательского института буровойтехники и Пермский политехнический институт3 9260 достатком указанного состава является также то, что в результате силицирования образуоциеся диффузионные слои на стали и железе имеют пористость, снижающую защитные свойства слоя.Цель изобретения - повышение качества силицированных слоев,Поставленная цельдостигается тем, что состав для диффузионного силицирования, включающий ферросилиций и хлористый аммоний, дополнительно содержит окись кальция и окись магния при следующем соотношении ингредиентов, вес.:15Фе рросилиций 69-85Хлористый аммоний 10-12Окись каль ция 2-10Окись магния 2-10Проводят силицирование образцов из армко-железа и стали 20 в пред 68 Ингредиенты, 3 Микротвердость си- лицированного слояНо о кгс/мм 1. Микрохрупкость сиПористостьсилицированного слоя Со- став СаО Б Ст лицированного слоя,балл, при нагрузке 50 Гс 2 Нулевая 30-328 Отсутствует 30-306 277-268 277-216 77 7 г 227-216 10 10 кой хрупкостью. Образование таких слоев связывается с регулированием4количества активного кремния в зонеконтакта смеси и насыщаемого железа (стали) за счет введения в смесь окиси магния и окиси кальция, ПоследО ние могут взаимодействовать с атомами кремния, образуя силициды магния и силициды кальция в смеси, что должно приводить к снижению концентрации атомов активного кремния на поверхности насыщаемого железа. Тем самым создаются оптимальные условия для образования диффузионного слоя (так как не происходит заметного превышеКак видно из таблицы, введение окиси кальция и окиси магния в коли честве 1 -201, позволяет получать нехрупкие силицированные слои. В случае увеличения содержания окиси кальция и окиси магния свыше 20, образования силицированного слоя не наблюдается, .а уменьшение содержания указанных ингредиентов ниже М приводит к охрупчиванию поверхностной зоны силицированного слоя и ее разрушению при изготовлении шлифа.Таким образом, силицирование в предлагаемом Чоставе приводит к образованию диффузионных слоев с низ. ложенном составе, С этой целью приготовляют 5 смесей, содержащих каждая (вес.3) хлористый аммоний - 11 и отличающихся друг от друга содержанием окиси кальция, окиси магния и ферросилиция, Ингредиенты применяются в виде порошков, Окись магния, окись кальция и хлористый аммоний предварительно просушиваются. Каждый состав тщательно перемешивают. Процесс силицирования осуществляется в металлических контейнерах контактным способом с герметиэацией рабочего объема последних натрийсили" катным стеклом, Контейнеры загружаются в нагретую печь при 950-1050 ОС. Последующее охлаждение контейнеров проводится на воздухе.В таблице приведены результаты силицирования сали 20 в предложенном составе 1 =1050 С, продолжительность 6 ч).Формула изобретения Составитель Р.КлыковаТехред И. Гайду Корректор Е,Рошко Редактор Н.Ромжа Тираж 1049 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, И, Раушская наб д. 4/5Заказ 2895/12 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,5 9260 ния скорости абсорбции атомов кремния над скоростью диффузии их вглубь железа, приводящего к образованию охрупченной зоны силицидов железа с высокой концентрацией кремния на поверхности образца). При этом, в присутствии окиси кальция и окиси маг,ния, образуется диффузионный слой :,кремнистого феррита с низкой хрупкостью, .Кроме того, окись кальция и окись магния, вероятно, оказывают влияние на скорость диффузии атомов кремния и железа в диффузионном слое, приводя к выравниванию парциальных коэффициентов диффузии атомов кремния в железо и атомов железа к поверхности образца, навстречу диффузии кремния. Это обстоятельство сводит к минимуму эффект Киркендалла, что исключает образование пор в диффузионном силицированном слое. Отсутствие охрупченной зоны силицидов железа на поверхности позволяет исключить применение операции шлифования силицированной детали с сохранением размеров и исходной чистоты поверхности. Следовательно, силицирование в предложенном составе позволяет на железе и стали формировать диффузионные слои с низкой хрупкостью. Кроме того, не наблюдается образование пористости в слоях,Состав для диффузионного силицирования, содержащий ферросилицийи хлористый аммоний, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества силицированного слоя,он дополнительно содержит окись кальция и окись магния при следующемсоотношении ингредиентов, вес.Ф:Ферросилиций 69-85Окись кальция 2-10Окись магния 2-10Хлористый аммоний 10-12Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Черная металлургия. Известиявузов, 1967, У 7, с. 115,2, Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов,М., 1965; с, 270.