Способ диффузионного хромирования стальных изделий

(19) (11) А СОЮЗ СОВЕТСНИХасцампюдпе кРЕСПУБЛИН 4(51) С 23 С 10/02; ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ СЩДЕВЪС 1 ВУЯ АВТОРСКОМУ рдиенкосследовательического соб по п. тем, чт щ т порошк в косполь качестве активатоористый аммоний. и зуют ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НСМИТЕТ СССРИ 3 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(56) 1. Дубинин Г.Н, Диффузионное хромирование сплавов., М., "Машиностроение", 1964, с. 171-172.2. Минкевич А.Н. Химико-термиче кая обработка металлов и сплавов. М., "Машиностроение", 1965, с. 186-187.(54)(57) 1. СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО ХРОМИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий нагрев до температуры обработки и выдержку при этой температуре в порошкообраэной смеси, о т л и- чающий ся тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения и получения диффуэионных слоев большой глубины, поверхность деталей перед диффузионным хромированием обрабатывают парами йодистого аммония при 400-700 С в течение 10- 40 мин.2. Спос 1 и ч а ющийся о вание осуествляют в ов и,Изобретение относится к металлур-;1 гии, а именно к химико-термической обработке, в частности к диффузионно му хромированию, и может быть применено в машиностроении для обработки деталей, работающих в агрессивных средах.Известен способ, согласно которо- му нри изготовлении деталей, работаю щих в агрессивных средах, применя-. 1 О ется диффузионное хромирование их поверхности в порошках, с введением в .смесь в качестве активной добавки фтористого аммония 11.Однако для данного способа харак терна недостаточная твердость обработаннрго слоя.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ 1,21 р 0 диффузионного хромирования в порошковой смеси, содержащей, мас.Е:Феррохром 50Окись алюминия 49Иодистый аммоний 1 25Насыщение по известному способу производится путем погружения дета-. лей в герметично закрывающийся контейнер, засыпкой их указанной порошковой смесью и выдержкой при 950-1100 С 6-20 ч. Этот способ поз" валяет получать диффузионные .слои с достаточно высоким содержанием хрома в поверхности изделий.Однако известный способ имеет следующие недостатки: долговремен 35 ность процесса насыщения, небольшая глубина диффузионных слоев, что исключает возможность механической обработки например шлифования диффуЭ40 зионно-хромированных деталей.Целью изобретения является интенсификация процесса насыщения и получение диффузионных слоев большой глубины.Поставленная цель достигается .тем, что согласно способу диффузионного хромирования.сгалъных изделий,включающему нагрев .до температуры обработки и выдержку при этой темпе" ратуре в порошкообразной смеси, поверхность деталей перед дифФузионным хромированием обрабатывают паами йодистого аммония при 400-700 С в течение 10-40 минут.При этом хромирование осущестнля- ф ют в порошковой смеси, в которой в ка честве активатора используют хлорисФф тый аммоний. Во время выдержки детали в парахиодистого аммония на поверхностистали образуется йодид железа РеЛ.При последующем хромированиифаза РеЛ испаряется, поверхностьстали насыщается. вакансиями, причем этот процесс предшествует началу хромирования, поскольку температура плавления ГеЛ, (а соответственно, и температура парообраэования), равная 592 С, ниже, чем у хлорида0хрома, температура плавления которого равна 824 С.Образование вакансий й насыщение ими поверхности детали является причиной ускорения в несколько раз дифФузии атомов хрома внутрь металла.П р и м е р. Проводится хромирование образцов иэ стали 45 и армко- железа, Перед хромированием образцыобрабатывают в парах йодистого аммония при 600 С 30 мин. При определе 17нии граничных условий предварительную обработку проводят при 300-800 С в течение, 10-50 мин. При этом образцы подвешивают в контейнере с песочным затвором. На дно контейнера помещают иодистый аммоний. Контейнер ставят в печь, нагревают до температуры обработки и делают. выдержку, после .чего контейнер вынимают из печи. Оказалось что результаты не зависят от того, вынимали образцы из горячего контейнера или после того,: как контейнер остынет.Процесс диффузионного.хромирования осущеСтвляется в контейнерео с плавким затвором при 960 С 12 ч.Состав смеси, мас.7:Феррохром 50Окись алюминия 49Активатор . 1В качестве активатора используют БНС 1. Для получения сравнительных данных в контейнер для хромирования помещают и необработанные парамийодистого аммония.образцы.После завершения процесса на образцах,измеряют микротвердость иглубину.диффузионного слоя на микротвердометре ПЯТ;-3. Коррозионные испитания проводят в 302-ной азотной кислотеДанные сведеньг в табл. 1, из ко. торой видно, что глубина.диффузионного слоя после хромирования .предложенным способом,в 2-10 раз. больше, чем после хромирования обычным способом, что говорит об интенсификации процесса.1159961,4Таблица 25 30 30 230 210 250 240 90 100 240 260 Таблица 2 45 0 10 0 Поверхност лад ис таяТо же 0 0-160 0-24 Сталь 45 хромированнаяобычным способом(прототип) Сталь 45, хромированнаяпредложенным способом Армко-железо., хромированное обычным способом(прототип) Армко-железо, хромированное предложенным способом250 При хромировании предложенным способом скорость диффузии атомов хрома в несколько .раэ больше, чем при обычном хромировании, а скорость атомов углерода такая же.Поэтому карбиды образуются у основания хромированного слоя, а перед ними формируется слой .с меньшим содержанием углерода (твердый раствор хрома в железе). Поэтому часть слоя 50-60 мкм (по сравнению с 30 мкм для обычного способа) имеет карбидную структуру с высокой микротвердостью и покрытие обладает достаточной износостойкостью. Мягкую часть слоя возможно (когда это необходимо) сошлифовывать, но в большинстве :случаев мягкая верхняя часть слоя даже полезна при работе детали на из нос для лучшей прирабатываемости. 1700-1800 Образцы без изменений 350-780- Образцы без изменений1800 250-350 Образцы без изменений 250-350 Образцы без измененийЪ Влияние времени выдержки стали 4540,в парах йодистогоаммония при 600 Сна толщину хромированного слояи качество поверхности приведеноб 5 1159961л.Продолжение табл.2 Продолжение табл.3 0500 0 240-260 Поверхность шероховатая при металло графическом анализе обн ружены норы 210 240 220-250 Поверхность. шероховатая,пФй металлографическом анализе обна ружены поры240-260 но сп лица 3 35 3 оверхностьладкая 0 То же Составитель С.Столпниковаедактор П.Коссей Техред Т.Фанта . Корректор В. Синицкая аказ 3697/24 ВНИИПИ п 113035, МосТираж 900осударственного делам изобретева, Ж, Раушс П омитета й и отк я наб.,ис СР ытии д. 4 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,Из табл. 2 видно, что при времена выдержки Ю мин толщина слоя умень-: шается, а при времени больше 40 мин . происходит сильное растравливание поверхности и порообразование, отсюда, время выдержкй в парах ЯН.3 должно быть в пределах 10-40 мин.Влияние температуры обработки стали 45 в парах йодистого аммония на глубину хромированного слоя и качество поверхности при времени выдержки 30 мин приведено в табл. 3. к видно иэ табл. 3, при темпер туре меньше 400 С, когда БНЮеще не возгоняется, толщина хромированго слоя по сравнению с обычным особом не увеличивается. Прн темпе ратуре больше 700 С происходит растравливание поверхности стали и лоро образованиеПоэтому проводить обработку в парах йодистого аммония целесообразно при температурах 400- 700 С.Таким образом, использование предлагаемого способа диффузионного хромирования позволяет интенсифицировать процесс насыщения в 2-10 раз и получать глубокие диффузионные слои, что позволяет сократить продолжительность хромирования, а тактже применять механическую обработку (шлифование) после диффузионного хромирования.