Состав для термодифузионного борирования стальных изделий

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯк двтоскомх свидетельствх Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 985140щг(513,1 Й, Кд. С 23 С 9/04 Гооударстювый комитет СССР по деваи изооретеиий и открытий(53 ) УД К 62 1,785 .51.06 (088.8) ФДата опубликования описания 01.01,83 Б.И.Зильберглейт, В. Б.Мамонтов, Ю.С, Плы вский, Э.Д.Шулимович, Б. Н.Гузанов и В.Г.Сорокин(54) СОСТАВ ДЛЯ ТЕРМОДИффУЗИОННОГО БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ1Изобретение относится к металлургии,а именно к химико-термической обработке и может быть использовано для борирования металлов и сплавов,Известен состав для термоднффузион 5ного борирования, содержащий в качест. ве борсодержащего компонента аморфныйбор в количестве 50-94%, а также активатор (2-10%) и свободный углерод(2 0%) 1,1 ОНедостатком этого состава являетсяпониженная твердость обрабатываемыхизделий, а также высокая спекаемостьсмесей при температурах борирования(900-1000 С). 15 Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является состав для термодиффузионного борирования, который содержит ро карбид бора в количестве 45-60%, борный ангидрид (2-10%), фтористый натрий (5-10%) и железную окалину (25- 40%) 2,К недостатком известного состава для термодиффузионного борирования относитсяя то, что боридный слой всегда оказывается двухфазным (с нерегулиру. емым соотношением ГеВ и Ге В) и содер 2 жит фазу понижгнной твердости ГеВ. Цель изобретения - повышение твердости и износостойкости обрабатываемых изделий.Поставленная цель достигается тем, что известный состав, включающий борсодержащий компонент, инертный наполнитель, галогенидный активатор и борный ангидрид, в качестве борсодержащего компонента содержит высшие бориды магния (МоВ 6 20-40% и МдВ 11 60-80%) в качестве наполнителя - оксид магния, в качестве галогенидного активатора - тетрафторборат щелочного металла при следующем соотношении компонентов, вес.%;Высшие борнды магния 14-18 Борный ангидрид 1 8-3035 Варьируют содержание боридов магния и борного ангидрида. При уменьшении количества боридов в смеси до 10- 12% наблюдается увеличение толщины фазы Ре 2 В до 20-30 мкм (фаза ГеВ голержит меньше бора, чем РеВ). При 3 9851Тетрафторборат щелочногометалла 7-1 0 Оксид магния Остальное Борный ангидрид необходим для того, чтобы при температурах борировения происходила реакция между магнием борида и борным ангидридом с образованием оксида магния и освобождением активного бора, а непрореетировавший магний играет роль геттера по отношению к активному бору и 10 связывает имеющийся в системе кислород. Присутствие в смеси инертного наполнителя(оксида магния) тормозит реакцию между магнием и борным ангидридом, и при определенном соотношении компонентов в 15 составе борирования достигается оптимальная для целей борирования скорость введения активного бора. Существенно также, что эта реакция по-видимому, происходит преимущественно на поверхности 20 борируемого изделия, где выделяющийся бор связывается в соответствующий борид, например борид железа, более прочный, чем низшие и средние бориды магния. Традиционный галогенидный актива тор борирования, который целесообразнее всего задавать в виде тетрафторбората щелочного металла, необходим для равномерного микрораспределения бора по борируемой поверхности и обра- З 0 зования равномерного боридного слоя.Состав для термодиффузионного борирования готовят путем магниетермичеокого восстановления борного ангидрида в инертной атмосфере. Исходные компоненты берут в расчете на образование высших боридов магния (недостаток воостановителя против стехиометрического количества)и такое содержание остаточного борного ангидрида и второго продук-.-40 та реакции оксида магния, чтобы после ) измельчения прореагировавшей массы до крупности 0,3 мм и смешивания с порошкообразным тетрафторборатом натрия сост тав содержал, вес.%: борид магния 1 545 18 (енализ 18); борный ангидрид 25- 35 (анализ 30); тетрафторборат натрия 7 (анализ 7) и оксид магния 50-60 (анализ 54,7). Борирование проводят при 900 С в течение 3-4 ч. ТолщинаО50 слоя боридов на образце достигает 50- 70 мм, толщина фазы ГеВ 5-8 мкм,40 4увеличении содержания боридов магнияв составе для термодиффузионного борирования до 2025% фаза ГеВ исчезаетпрактически полностью, но слой на рядеобразцов после охлаждения и извлеченияиз контейнера покрыт сеткой трещин.Изменение количества борного ангидрида в смеси влияет на скорость обра .зования слоев: при содержании меньше16-14% наблюдается уменьшение скорости роста, при содержании больше 30%она также уменьшается, видимо, за счетобразования атлошной пленки жидкогоборного ангидриде (в смеси с тетрафторборидом натрия) на борируемой поверхности.В табл. 1 приведены составы предлагаемых смесей.П р и м е р 1. Состав для .термодиффузионного борирования готовят смешиванием порошкообрази х компонентов.Образцы для борирования из стали 5 ХНМпомещают в стальной контейнер на слойсмеси, засыпают слоем смеси 10-20 мм,и контейнер закрывают крышкой с плавким затвором. Контейнер помещают вмуфельную печь и выдерживают 3,4 чпри 900 С.Боридный слой на образцах достигаеттолщины 50-60 мкм; фаза пониженнойтвердости Ре 2 В наблюдается на шлифев виде тонкой(3-5 мкм) прослойки междуосновой и фазой ГеВ,П р и м е р 2. В составе для термсьдиффузионного борирования, содержащем1 5% боридов магния, 25% борного ангидрида, 50% оксида магния и 10% тетрафторбората натрия по режиму, описанному в примере 1, борируют штампы изстали 5 ХНМ.При использовании тетрафторборатакак калия, так и натрия боридный слойна образцах достигает толщины 60-80 мкмс микротвердостью 1700-1750 кгlмм .2Проведенный фазовый анализ показывает,что основной фазовой составляющей пскрытий, полученных в этих составах, яв,ляется фаза ГеВ.Таким образом, тетрафторбораты калия и натрия приводят к достижению ана-логичных результатов и их можно считатьэквивалентными.В табл. 2 приведены результаты испытаний на износ образцов с покрытиями,полученными в предлагаемом и известномсоставах.Из табл. 2 видно, что при одинаковыхпараметрах испытания (время, нагрузка,скорость относительного проскальзывания,5 98 Ы 40 6среднеобьемная температура в образцах ет меньший коэффициент трения и у негопри испытании) покрытие, полученное при более чем в два раза сокращена величинанасыщении в предлагаемом составе, име- износа,Табавае 1 18 18 Высвне борнды магння 14 28 1818 ЭО борюй анлщрнаТетафторборат нат раяТетрафторборат калня ЗО 7 10 10 7 Онснд магния Остальное Остальное Остальное Остальное Остальное Остальное Таблица 2 5 ХНМ Предлагаемый 1 780 85 0,03 0,1 250 5 ХНМ Известный 1 250 85 0,065 0,1 5 250 Предлагаемый - состав 3 (табл. 1) Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР% 392164, кл. С 23 С 9/04, 1976. 2. Авторское свидетельство СССРМт 619544, кл. С 23 С 9/04, 1976. Составитель Л. Бурлинова Редактор Л. филь Техред Т.Маточка Корректор Е. РошкоЗаказ 10093/37 Тираж 1053 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ф о р м у,л а и з о б р е т е н и я1 . Состав для термодиффузионного борирования стальных изделий, включаю=. щий борсодержащий компонент, инертный наполнитесь галогенидный активатор и борный ангидрид, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения твердости и износостойкости обрабатываемых изделий, в ка;естве борсодержашего компонента он содержит высшие бориды магния, в качестве инертного наполните ля - оксид магния, в качестве галогенидного активатора - тетрафторборат щелочного металла при следуюшем соотношении компонентов, вес.%;Высшие бориды магния 14-18 Борный ангидрид 1 8-30 Тетрафторборат металла 7-10Оксид магния Остальное2. Состав по п. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в качестве высших боридов магния он содержит МЬВ и МВ 1, при следующем соотношении компонентов, вес.%:МоВ 20-40МВ 1260- 80