Способ оксидирования стальных изделий

СОКИ СОВЕТСНИХЩИЦВОМаяаРЕСПУБЛИН ою (и За) С 23 Р 7 04 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 5 Ф 4 1 л Н 0 ".К 4, (54)(57) СПОСОБ ОКСИДИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий обработку водяным паром, охлаждение до 500 фС в среде перегретого пара, а затем на воздухе, о т л и ч а ю ц и й с я тем, что, с целью повыаения корро-, зионной стойкости покрытия, его сплошности и пластичности, а также интенсификации процесса, оксидирование проводят термически дисаоциированным водяным паром в течение 0,1-1,0 мин.(72) В.ф. Миронов, В.А. Ахлюстин, Ю.И. Блинов, Г,П. Вяткин, А.М. Дмитриев, Ю.Е. Левкоев, Ю.Н. Тепляков, И.В. Чепуров и В.В. Янковский (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности(56) 1. Авторское свидетельство СССР, Р 272762, кл. С 23 Р 7/04 1968,2. Гладкова Н.Н. Паротермическое оксидирование. Изд-во Саратовского университета 1965, с. 47. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОП УЫТИЙидцЪрд ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц,",.3Изобретение относится к химико- термической обработке с целью защиты поверхности металла от коррозии и может быть использовано, например, для повышения коррозионной стойкости труб и сортового проката преимуще ственно иэ углеродистых и низколегированных сталей.Известнен способ паротермической обработки, согласно которому детали нагревают до 550 фС, выдерживают 1 О 1,5-2 ч с последующим охлаждением до 450 С в перегретом паре, а затем воздухом вместе с печью 113.Недостатком известного способа является большая продолжительность 15 процесса, низкие стойкость образуемой окисной пленки к растягивающим и ударным нагрузкам и технологичность применения способа в поточных производствах, а также для длинномерных и крупногабаритных изделий.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ оксидирования стальных изделий, включающий обработку водяным паром предварительно очищенной поверхности и по-, следующее охлаждение до 500 С в срее де перегретого пара, а затем на воздухе С 23.30Однако такой способ требует значительных затрат времени, а получаемое оксидное покрытие обладает пористостью и неудовлетворительной корроэионной стойкостью.Цель изобретения - повышение кор розионной стойкости покрытия, его сплошности и пластичности, а также интенсификация процесса.Поставленная цель достигается 40 тем, что согласно способу оксидирования стальных иэделий, включающему обработку водяным паром и охлаждение до 5004 С в среде .перегретого пара, а затем на воздухе, оксиди рование проводят термически диссоциированным водяным паром в течение 0,1-1,0 мин.Интенсификация процесса обусловлена большой реакционной способностью 0 диссоциированного водяного пара, имен щего температуру свыше 2000 С и высокой температурой поверхности иэделия свыше 900 фС) в зоне прямого действия потока этого пара. При этом не требуется предварительный нагрев изделия, так как в потоке диссоциированного пара эа указанноевремя нагревается только поверхностный слой стали и охлаждение изделия после обработки происходит быстро. 60Образцы в виде пластин размером 140 хЗОхЗ мм из Ст 3, предварительно очиценные от окалины и обезжиренные, перемещают через поток термически диссоциированного электродуговым 65 плазмотроном водяного пара в виде осесимметрической расширяющей струи, ось которой нормальна к плоскости перемещения образца.Водяной пар подают к плазмотрону (с внутренней дугой) под давлением 0,3-0,4 МПа с температурой 350-450 С, Режим работы плазмотрона: напряжение 200 В, сила тока 500 А, расход пара 6 г/с, температура пара на срезе сопла 3500-4000 С. При расстоянии . от среза сопла до поверхности образца 60 мм эона прямого действия на нее плазменной струи представляет отпечаток диаметром 50-60 мм с температурой пара у поверхности 2000- 2500 фС. Протяженность потока пара, отходящего от зоны прямого взаимодействия по плоскости расположения образца, составляет около 200 мм.При скорости движения образца 60- 600 мм/мин время прямого действия на каждый элемент обрабатываемой поверхности составляет 0,1-1,0 мин, а температура поверхности образца - 900-1100 С. При дальнейшем движении образца обработанную поверхность охлаждают в отходящем потоке пара до 300- 500 фС без доступа воздуха, а затем на открытом воздухе.Суммарное время обработки каждого образца с двух сторон, включающее и его охлаждение, не превышает 15 мин.Для получения более толстых покрытий уменьшают расстояние от среза сопла. плазмотрона до поверхности подложки с 60 до 40 мм, что повышает температуру пара в зоне обработки с 2000-2500 до 3000-3050 С а темпе 1о ратуру поверхности стали до 1000 С,Параллельно изготавливают образцы с паротермической обработкой их поверхности согласно известному способу, Очищенные стальные пластины нагревают и выдерживают в течение 1 ч в муфельной электропечи с температурой 750 С при непрерывной подаче перегретого водяного пара (начальная температура 450-500 фС, избыточное давление в отклоненной печи, а затем на открытом воздухе. Суммарное время обработ" ки каждого образца, включающее и охлаждение, составляет 90-100 мин.Для уменьшения толщины окисного покрытия по прототипу температуру оксидирования снижают с 750 до 700 С.На всех обработанных образцах определяют коррозионную стойкость, сплошность, толщину слоя, его пористость и стойкость к механическим нагрузкам. Корроэионную стойкость обработанной поверхности стали проверяют погружением образцов на 100,ч в аэрированную водопроводную воду с температурой 70 фС и оценивают по относительной убыли веса - скорости коррозии ( г/м.ч), Пластичность окисного покрытия провеВремя действия струи пара,мин Способ и вариант обработки Темпера- Времятура .на- . выдержРасстояние от срезасоплаплазмотрона до подложкиМй грева,. ф( ки, ч Предлагаемый 1 0,1 0,5 8 9 12 8 9 12 60 60 60 40 40 40 1,0 0,1 0,5 1,0 Известный 90-100 90-100 750 700 1,0 1,0 ряют при продольном растяжении образцов на разрывной машине и оценивают по величине деформации, при которой начинается растрескивание покрытия и отслаивание его от металла, предельной деформации растяжения (%).5Толщину окисного покрытия определяют металлографическим способом на поперечных шлифах.Пористость окисного покрытия прове. ряют погружением образцов в испытательный 5-ный водный раствор БаС 1 с добавкой 0,3 г/л хлористой меди и уксусной кислоты до рН 3,3-3,5 и оценивают по времени до проявления пор (ч, что сопровождается появле нием пятен контактно выделившейся меди,Режимы обработки образцов по предлагаемому и известному способам представлены в табл, 1, а результаты ихсравнительных испытаний - в табл. 2.Анализ полученных данных свидетельствует о том, что оксидное покрытие, полученное согласно предлагаемому способу, в сравнении с изВестным обладает более высокими корроэионной стойкостью, сплошностью и стойкостью к металлическим нагрузкам.Использование предлагаемого способа.оксидирования по сравнению с известным позволяет интенсифицировать процесс в 30-50 раэ, а также повысить коррозионную стойкость покрытия, его сплошность и пластичность при воздействии механических нагрузокКроме того, способ может быть применен при обработке в поточном ;производстве длинномерных и крупногабаритных иэделий.Таблица 1Скорость коррозий, г/мф чВремя до проявления пятенмеди, ч Способ и вариант обработкиПредельная деформация,В П редлагаемый 3 Известный 0,14 0,12 1,5 2,0 150 100 0,5 8 4,0 Составитель Т. СтепановаРедактор Н, Безродная Техред Л,Пилипенко Корректор С. Шекмар, а тт тт ттт ттттттт т Заказ 11651/29 Тираж 900 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и отирытий 113035, Москва,Ж, Раушская наб., д, 4/5