Состав для лазерного карбоборирования титановых изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 3 С 8/72 позводостьзить ее в в 1,4-1 6 - 1 04- 35альное И к ния, включаю тельно содер окись кремни следующем со мас.%: и и бор тношениГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Брянский институт транспортногомашиностроения(54) СОСТАВ ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО КАРБОБОРИРОВАНИЯ.ТИТАНОВК ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термическойобработке с использованием лазерногонагрева, и может быть использованов машиностроении для поверхностногоупрочнения деталей машин, изготовлензобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке с использованием лазерного нагрева, и можетбыть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин, изготовленных из сплавов титана,Цель изобретения - повышение по-. верхностной микротвердости обработанных изделий и равномерности распределения ее величины по упрочненной поверхности.Состав для лазерн ого карбоборироваид бора дополниь алюминия, двуный ангидрид прии компонентов,БО 1617 47 ных из сплавов титана. Цель изобретения - повышение поверхностной микро"твердости обработанных изделий и равномерности распределения ее величиныпо упрочненной поверхности. Составдля лазерного карбоборирования титановых изделий содержит окись алюминия,двуокись кремния, борный ангидрид икарбид бора при следующем соотношениикомпонентов, мас,Е: окись алюминия 410;.двуокись кремния б - 14; борныйангидрид 25 - 35; карбид бора остальное. Использование данного состава ляет повысить среднюю микротверповерхности на 30 - 50% и сниеравномерность распределения ичины (коэффициент вариации) ф2,3 раза. 1 табл. О кис ь алюминияДвуокись кремнияБорный ангидрид 2Карбид бора ОКомпоненты выполняют след функции еКарбид бора В С является основным упрочняющнм компонентом и вводится в состав в виде порошка черного цвета с т.пл. 27200 С, обладает хорошим поглощением световой энергии. Его количество выбирается из условий достижения максимальной микротвердости поверхности за счет насыщения ее образующимися в процессе лазерной обработки карбоборидами титана. Этому способствуют активные атомы углерода и бора, образующиеся при разложениикарбида бора за счет лазерной световой) энергии.Окись алюминия А 10 вводят длядополнительного поглощения лазернойэнергии и представляет собой порошокматового цвета с т .пл. 2050 С. Хотясам карбид бора хорошо поглощает ла зерную энергию, однако в то же времяпроисходит и его интенсивное выгорание при лазерной обработке. Температура плавления окиси алюминия (205 бС)ниже температуры плавления карбидабора (2720 С), поэтому происходитчастичное растворение карбида бора вокиси алюминия,При количестве окиси алюминия менее 4% эййект дополнительного поглощения выражен слабо, а при содержанииего в составе более 1 ОЕ снижается 20микротвердость поверхности и эййективность упрочнения.Двуокись кремния 8 хО являетсяокислом, который при расплаве позволяет получать непрерывное растворение 25в нем карбида бора, а также углеродаи бора, образующихся при термодиссоциации карбида бора, входит в предлагаемый состав в виде порошка белогоцвета с.пл, 1600 фС. Поскольку температураплавления этого веществазначительно ниже температуры плавления карбида бора, при лазерном нагреве значительная часть световой энергии идет на образование расплава дву 35окиси кремния, в котором равномернораспределяется карбид бора, бор и углерод. Это приводит к равномерномураспределению микротвердости упрочненного слоя. При количестве двуокиси 40кремйия менее 6 Ж получение такого рас;плаза затруднено, что ведет к неоднородности распределения микротвердости.При количестве двуокиси кремния более 147 происходит э 4 йективная реакция вытеснения кремния из двуокисикремния карбидом бора, бором и углеродом. Образующиеся при этом боросилициды и силицнды титана имеют невысокую микротвердость, что является причиной снижения микротвердости в целом для упрочненной поверхности.Борный ангидрид ВО представляетсобой порошок белого цвета с довольномалой температурой плавления (450 фС),Он вводится в состав для снижениятемпературы расплава и, соответственно, повышения его текучести. Крометого, при частичном разложении он является дополнительным источникомполучения активных атомов бора. Присодержании ангидрида в пределах 25 -357. он образует с двуокисью кремнияи окисью алюминия жидкотекучую эвтектику, способствующую дополнительноболее равномерному распределению легирующих элементов в расплаве. Этоприводит в конечном итоге после лазерной обработки к более равномерномураспределению микротвердости по уп-,рочненной поверхности. При количествеборного ангидрида менее 257, такая эвтектика не образуется, и эдиЬект равномерности снижается.Кроме того, значительное снижениеколичества борного ангидрида приводитпри прочих равных условиях к увеличению карбида бора в таком количестве,при котором уже протекает интенсивноевыгорание последнего. Содержание борного ангидрида более Э 5 Я приводит прилазерной обработке из-за его малойтемпературы плавления к значительномуиспарению, а также образованию пузырьков газообразных окислов, следствиемчего также является снижение микро"твердости поверхности,установлено, что среди известныхсверхтвердых карбидов и боридов кар-,бид бора обладает наименьшей станпартной теплотой реакции диссоциапии 550 кДж. Поэтому при лазерном лвгировании карбидом бора в условиях мощного светового энергетического воздействия происходит его термодиссоциация до атомарного бора и углерода споследующим выгоранием последних.Поэтому при непосредственном легировании металлов карбидом бора не удаетсядостичь равномерного распределениямикротвердости по упрочняемой поверхности. При этом разница между минимальным и максимальным значениямимикротвердости может отличаться болеечем в два раза,В предлагаемом решении подобранатакая не применяемая ранее композицияхимических соединений, которая в условиях лазерного нагрева позволяетдобиться равномерного распределениялегирующих элементов в расплаве и,соответственно, равномерного распределения микротвердости по упрочняемой поверхности титанового изделия.Это достигается введением в составокиси алюминия, двуокиси кремния иборного ангидрида, образующих при ла1617047 Предлагаемый состав представляетбой такую комбинацию ингредиентовтакое их оптимальное процентноедержание, которое позволяет полу Ф о р м у л ать высокое значение микротвердостии одновременно равномерном распреении ее по поверхности, Составжет наноситься как в виде порошка,к и в виде суспенэии, что наиболее 10обно и э 4 к 9 ективно технологически.и этом входящие в предлагаемый сосв компоненты не являются дейицитныи дорогостоящими. В результатеэерной обработки состава на поверхсти титановых изделий образуютсявномерные темнозолотистые слои,очно сцепленные с основным металлом.Использование изобретения позволяповысить эдйективность упрочнениясчет больщей однородности упрочненного слоя и его повьппенной микротвердости. и зобр етения Состав для лазерного карбоборирования титановых изделий, содержащий карбид бора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения поверхностной микротвердости обработанных изделий и равномерности распределения ее величины по упрочненной поверхности, он дополнительно содержит окись алюминия, двуокись кремния и борный ангидрид при следующем соотношении компонентов, мас.Е:Окись алюминия 4 - 10 Двуокись кремния 6 - 14 Борныи ангидрид 25 - 35 Карбид бора Остальное д м т У П тл н р и КоэИицнент варна"дии, Х Иикротвердостьу ГПИ Среднееквадраффтичное Состав Содержание компонентов,мас. Х ималь- ИаксиСредняя ная отклонекиеьГПа я сткий) 14, 1 б,2 5,1 22,8 1 б,7 234 19,2 Карбид бора (иэвОкись алквянняДвуокись кремнияБорный ангидридКарбид бораОкись алкюинияДвуокись кремнияБорный ангидридКарбид бора 2 .8315остальное4 2 240 4,осталь ное7 10 ЗО осталь" ное1 О 14 35 осталь- ное 12 25,28,. Окись алкиинняДвуокись кремния Барный ангидрид Карбид бора 3 1 Окись алкиинияДвуокись кремниБорный ангидридКарбид бора 18,17 Окись алюминияДвуокись кремнияБорный ангидридКарбид бора 1745осталное Составитель А.БулгачРедактор М.Петрова Техред М.Дидык орр ект евск аказ 4100 Тираж 813 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, И, Раушская наб., д, 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10