Способ борирования стальных деталей

" +1; фЬ3 НИЕ К АВ ик,орошм карроборатии ком 4 6 стальноещ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ КОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) 1Авторское свидетельство ССС 9 277496, кл. С 23 С 9/04, 1968.2. Авторское свидетельство СССР 9 802382, кл. С 23 С 9/04, 1981(54) (57) спасов воРиРовАния сДЕТАЛЕЙ, включающий нагрев допературы обработки в порошкооном составе и выдержку, о тч а ю щ и й с я тем, что, сснижения деформации обрабатывизделий и трудоемкости за счежения температуры обработки,осуществляют до 550-650 С в икообразном составе, содержащебид борахлорид олова и фтокалия при следующем соотношенпонентов, вес.В:Хлорид оловаФтороборат калияКарбид бора о10 Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термическойобработке, в частности к диффузионному борированию деталей в порошкообраэных смесям.Известен способ борирования, 5заключающийся в том, что контейнерыс борирующей смесью и деталями нагревают до 950-1000 ОС, выдерживают,выгружают иэ печи и охлаждают навоздухе ( 1).Недостатком известного способа,является высокая температура процесса, что приводит к повышенной деформации деталей и тем самым снижается качество деталей и повышаетсятрудоемкость процесса,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности идостигаемому результату является способборирования стальных деталей, прикотором детали перед нагревом подборирование подвергают закалке снизким отпуском в интервале температур 210-230 СС. Такая предварительная термическая Обработка обеспечивает минимальное изменение размеров деталей после борирования 2).Недостатком способа является еготрудоемкость, за счет введения дополнительных операций предварительнойтермической обработки. 30Цель изобретения - снижение деформации обрабатываемых изделий итрудоемкости эа счет снижения температуры обработки,Поставленная цель достигается . 35тем, что согласно способу борированиястальных деталей, включаюцему нагревдо температуры обработки в порошкообразном составе и выдержку, нагревосуществляют до 550-650 С в пороюкообразном составе, содержащем карбид бора, хлорид олова, фторобораткалия при следующем соотношении компонентов, вес.В:Хлорид олова 2-4 45фтороборат калия 4-6Карбид бора ОстальноеВведение активаторов хлоридаолова и фторобората калия объясняется тем, что эти вещества, являясь 50энергетичными восстановителями, понижают температуру .разложения карбида бора,Хлорид олова ЯпСХ 2 2 Н О образуетбесцветные кристаллы и является 55энергичным восстановителем.При нагревании происходит егочастичный гидрОлиэс образованиемосадка основной соли.Выделяющиеся газы вытесняют иэ 60контейнера воздух и препятствуютокислению покрываемых деталей. Врезультате взаимодействия борсодержащей пихты с газовой средой образу;ется хлорид бора, который осуществляет перенос бора через газовую фазуна насыщаемую поверхность.Вследствие восстановления водоро. -дом на поверхности насыщаемого изделия образуются активные атомы бора.Таким образом, насыщение происходит фактически иэ газовой фазы эасчет следующих, одновременно протекающих процессов: образование хлоридов. бора, ббраэование в результатереакции восстановления активных атомов бора, образования на насыщаемойповерхности боридов и отвод атомовиз зоны реакции вглубь металла засчет диффузии,Однако при использовании хлоридных активизаторов образование газовой среды протекает с высокой скоростью в первые промежутки процессаборирования, что приводит к значительным потерям активизатора и борирующей газовой среды. Поэтому дляобразования устойчивой газовой среды дополнительно вводится фторидныйактивизатор КВЕ. Это объясняетсятем, что в результате взаимодействия фтбридных активиэаторов и карбида бора обеспечивается достаточнодлительное время образование газовой среды в объемеконтейнера, приэтом создается некоторое избыточноедавление. Это препятствует проникновению кислорода к смеси и упрочняемым изделиям,Снижение деформации деталей, борированных при 550-650 С, объясняется следующим образом.,На изменение размеров (деформации ) борированных при 920-950 Сдеталей оказывает влияние как образование борированного слоя особеннов случае борирования малых по сечению деталей, так и объемные изменения металла, вызванные структурными и фазовыми преврацениямив его основе. При этом изменениеразмеров из-за непосредственного борирования слоя составляет величинуне более 10-20 от толщины самогослоя. Основное же изменение в размеры вносят структурные и фазовыепреврацения, которые претерпеваетоснова в результате нагрева под борирование и последуюцего охлаждения.При борировании при 550-650 Св основе происходит только перекристаллизация перлита, взаимное же распределение структурных составляющихперлита и феррита сохраняется безизменения, в связи с этим изменениеобъема и размеров практически непроисходит.Предлагаемый способ осуцествляютсо следующей последоватеЛьностьюопераций: приготавливают рабочуюсмесь, нагревают печь до 550-650 С,загружают контейнеры вместе с детаКомпонен.ты 1 2 3 4 5б Карбидбора Основа Основа Основа Основа Основа Основа Хлоридолова фторбораткалия лями и рабочей смесью в печь, производят выдержку в течение б ч с момента прогрева контейнера, конитейнеры охлаждают с печью, затем выгружают и распаковывают. 5П р и м е р. По предлагаемомуспособу иэ заготовок конструкционной стали 45 изготавливают девятьцилиндров длиной 60 мм с наружным ивнутренним диаметром соответственно 1020-30 мм.Готовят шесть составов рабочихсмесей, содержащих компоненты воптимальном количестве 3) и граничных пределов 2 и 4, а также нижеграничных значений 1) и выше граничных значений (5 ),Составы приготовленных смесейприведены, в табл. 1.Цилиндры загружают в контейнер срабочей смесью. Контейнер закрываюткрышкой, эагерметиэируют и загружают в печь, нагретую до оптимальнойтемпературы 600 С, при различныхсоставах смесей граничных пределов550 и 650 ОС, а также ниже граничных значений 500 С и выше граничныхзначений 700 С.Контейнеры выдерживают при заданных температурах в течение б ч,затем выключают печь и контейнеры ЗОохлаждают вместе с печью, после чеговыгружают на воздух. После печногоохлаждения контейнеры вскрывают иизвлекают иэ них цилиндры.Результаты борирования в предлагаемых смесях и температурах представлены в табл. 2.Содержание хлорида олова и фторобората калия, соответственно, в количестве 2-4 и 4-6 обаясняется тем, 40что при меньшем содержании ослабляется активность ,восстановительнойспособности хлорида олова и фторобората калия, а при большем содержании интенсивность восстанови ельной 45способности не увеличивается.Для получения сравнительных данных параллельно проводят борирование однотипных деталей по известному способу.С этой целью из заготовки конструкционной стали 45 изготавливают три цилиндра длиной 60 мм с наружным и внутренним диаметром соответственно 20 и 30 мм. На каждый размер оставляют припуск под шлифовку 0,1 мм. Цилиндры закаливают при 850 ОС в воде и в течение 1 ч при 210-230 С. Затем цилиндры шлифуют, измеряют размеры и загружают в контейнер с карбидом бора, Контейнер загружают в печь, нагретую до 920 С, прогревают 2 ч и выдерживают в течение б ч. Затем контейнер охлаждают вместе сопечью до 450 С и выгружают на воздух. После полного охлаждения контейнер вскрывают и извлекают иэ него цилиндры.Измерения всех борированныхрцилиндров производят с точностью +1 мкм на горизонтальном оптиметре ИКГ-З. В табл. 3 . представлены данныепо деформации стальных деталей.Результаты измерений показывают,что оптимальной температурой борирования, предельно снижающей деформацию, является температура,550-650 ОС,Борирование при температурах выше.или ниже 550-650 С приводит соответственно к отсутствию процесса насыщения или к увеличению размеров борированных деталей,Таким образом, проведение насыщения предлагаемым способом В интервале температур 550-650 С за счет.содержания в смеси хлорида олова ифторобората калия обеспечивает посравнению с известным снижение энергоемкости процесса, сокращение загрузки дефицитного печного оборудования, снижение себестоимости изготовления деталей, технологического цикла изготовления деталей, деформации деталей и расхода электроэнергии.11036799 Т аблица 2 Температуранасыщения Толщина слоя, мкм Состав 500 60-80 60-80 60-80 60-80 50-60 120-140 550 120-140 120-140 120-140 120-140 60 120-140 120-140 120-140 600 120-1 40 120-140 60-80 650 120-140120-140 700 120-140 120-140 120-140 120-140 60-80 Таблица 3 Изменение размеров после борирования,мм Способ борирования+О, 001 ВНИИПИ Заказ 5947/28 Тираж 965 Подписное Филиал ГП 1 П "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Т емп ер атура насыщеония, С Закалкас отпуском210-230