Способ борирования стальных изделий

и 996515 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сетфз СфаетсинаСфцмаиттстюаеитткРеспублик. вй лелеет лзебретеллй и вткльпнйДата опубликования описания 15.02.83 Е. А. Смольников, Л, М. Сарманова, М. Н.Г. А. Коссович, Э. А. Кнышев и И, Е, Липин(54) СПССОБ БОРИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ 1Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке металлов и сплавов и может бытьиспользовано в инструментальной и машиностроительной промьшшенности.Известен способ жидкостного (безэлектролизного) борирования в металлических тиглях, заключающийся в том, что изделия подвергают воздействию расплава, состоящего из борнокислых солей (боридов), галогенидов щелочных металлов или бария, и электрохимичесйих восстановителей, при 550-950 С. Ь;1 . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту из известных является способ электролизного борирования металлических (стальных) изделий и расплав на основе борнокислых солей. Процесс ведут при 700-105 д С в течение 4-6 ч при пропускании постоянного тока между бо рируемыми изделиями - катодами и вспомогательными анодами Г 2 Д2Недостатком известного способа является большая длительность процесса,достигающая, например, при 870 С 46 ч для получения в стали 9 ХС слоятолщиной .150-200 мкм. Кроме того, 5известный борирующий расплав содержитв своем составе 50-О 0% буры, Расплавленная бура при 800-1050 С являетсяочень агрессивной средой и разъедаетподавляющее большинство . металлическихи неметаллических .материалов, поэтомуборирование в известных расплавах неможет быть осуществлено в безтигельных электродных ваннах, футерованныхогнеупорным кирпичом, напримеР шамотом. При борировании в известных расплавах использутот тигли из дорогостоящей и дефицитной жаропрочной стали,например Х 12 Н 28, и применяют катодо ную защиту тигля.ОЦепь изобретения - интенсификацияпроцесса обработки.Указанная цель достигается тем, чтов известном способе борирования стальнице раздела металл - расплав диффузионного активного бора, так и активацией поверхностного слоя, способствующий диффузии активного бора в борируемую сталь.Повышение эффективной концентрации диффузионно-активного бора на границе раздела поверхность борируемого металла - расплав наряду с активацией поверхности эа счет протекания реакций, нереализуемых при жидкостном и электролиэном борировании, способствует увеличению скорости процесса.В результате проведенных экспериментов установлено, что борирование по предлагаемому способу происходит наиболее интенсивно при пропускании через расплав переменного тока напряжением 6-30 В.Понижение напряжения приводит к уменьшению скорости образования диффуэионно-активного бора и его эффективной поверхностной концентрации. /Увеличение напряжения также приводит к уменьшению глубины борированного слоя, Это обьясняется тем, что для поддержания одной и той же температуры при более высоком напряжении тока включение ванны происходит реже, а следовательно уменьшается активное время, в течение которого изделие находится в поле переменного трехфазного тока.В табл, 1 приведены борирующие расплавы с различным содержанием ин грюдиентов Таблица 1 Состав,МГлубина слоя,мкм Содержание компонентов, % Состояниерасплава ксе наг ко,вд в косе 10 .10 6 6 68 Расплав однородный 90 13 9 48 20 12 28 То же 130 2 15 15 20 20 Небольшое расслоение расплава П р и м е р. В футерованную огнеупор-ф ным кирпичом ванну, имеющую форму шестигранника с снмметрично расположенными в ней тремя металлическими электродами, наплавляют борирующий расплав с различным содержанием ингредиентов (см, табл. 1), имеющий температуру 870 С. Помешают борируемые иэделияоиз стали 9 ХС в межэлектродное пространство ванны, в котором они подвергаются воздействию поля трехфазного переменного тока.Для получения сравнительных данных параллельно проводится борирование тех же изделий известным 1 способами,В табл, 2 приведены результаты экспериментов. 3 006ных изделнй, включаюцем нагрев в насыщающем расплаве до 700-1050 С и выдержку при пропускании тока через расплав, согласно изобретению, расплавподвергают симметричному воздействиюполем трехфазного переменного токанапряженнем 6-30 В.Кроме того, нагрев ведут в насьпцающем расплаве, содержащем следующиекомпоненты, вес.%: 10Хлористый калий 10-20Фтористый натрий 10-20Бура 6-20Бор 6-12рористый натрий Остальное 1 ЮБорирование по предлагаемому способу осуществляют следующим образом,Иорируемые изделия помешают в межэлектродном пространстве соляной ванныв поле трехфазного переменного тока, под щвоздействием которого процесс борирования проводят при 700-1050 С, Борированне иэделий при этом протекает ускоренно по сравнению с электролизным ижидкостным борированием. ЪЪПовышение скорости борирования стали, находящейся в поле переменного тока,может быть обьяснено при учете электрохимических реакций, протекающих на границе раздела металл-расплав в анодныйи катодный попупериоды,При наличии в расплаве галондныхионов в анодный полупериод возможноодновременное протекание реакций, сопровождающихся как образованием на гра-,г фэзФ Таблица 2 0 2 3 00 15 14 0 0 170 480 130 200 0 2 36 8 енного тоут в наем следуюе, чемв 60-20 0-20 6-20 6-12 Остальное Б Р Хлористый катр Источники Зф принятые во вним 1. Ворошин Л.й рспертизеРирование78, с. 51рирование78,с,28 ание при эк Г,идр. Болургияф, 19 Г. и др. Бо аллургияф, 19 оставитель Л. Бухред А Бабииец К РедактоР Т, Па ф орректоР М. Демч ва 954твенного коРетений и-35, Рауш одписноеСССР скан наб., д. 4/5 филиал ППП фПатентф; г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Из приведенных данных следует, что для получения одинаковой глубины борированного слоя на одинаковых образцах продолжительность борирования предлагаемым методом в 3 раза меньш при .электролизном борировании и 10 раз меньше, чем при жидкостном борировании известным методом.формула изобретения1. Способ борирования.стальных изделий, включающий нагрев в насыщающе расплаве до 700-1050 С и выдержку при пропускании тока через расплав, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации:процесса обработкирасплав подвергают симметричному воздейЗаказ 854141, ТиражВйИИПИ Г сударспо делам из113035, Москва:ствию полем трехфазного перека напряжением 6-30 В.2, Способ по и. 1, о т лщ и й с я.тем, что нагрев всьццающем расплаве, содержащие компоненты, вес.%:Хлористый калийфтористый натрийБура