Способ обработки чугунной остнастки

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЮУ СВИДЕТЕЛЬСВГ ВТО,П Купнелавский тся к метал содержащейгидратировсоотношениититана и хро овои с ана, т ат хро гидрид тинный суль 1:2:2, при м относятодят в кана в колив этом гидрид ся как 1:6, честве разб честве 5 ма рокое приронной пр аф теля цирко оении.1(елью изобретения я стабилизации раз счет уменьшения яется повыl.1 порошково е функции,мпонентследующи ером оснастдгезии стекла шение ки за меси выполвт Твляется гет глощам второ ана ть при ляетсяу с тита-чугунныхСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМИ ПНТ СССР(71) Всесоюзный проектно-конструкторский и технологический институсветотехнической промьшшенности(57) Изобретение относилургии, в частности к химико-термической обработке, и может найти ши Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-тер ческои обработке, и может найти ши нение в стекольнои, электышпенностях и в приборок оснастке.Способ заключается в том, что чу гуннув оснастку сначала отжигают в порошковой смеси, содержащей титан, хром, гидрид титана, железо, парафин и окись алюминия, затем охлаждают в печи со скоростьв 60 град/ч до 300 С, подвергавт комплексной химико-термической обработке в поро рокое применение в стекольнои, электронной промышленности. Цель изобретения - повышение стабилизации разме- " ров оснастки за счет уменьшения адгезии стекла на оснастке. Это достигается тем, что сначала проводят отжиг в порошковой смеси, содержащей титан, хром, гидрид титана, железо, парафин и окись алюминия, охлаждают впечи со скоростьв 60 град/чдо 300 С, а затем подвергают комплексной химико-термической обработке в порошковой среде, содержащей гидрид титана, титан, гидратированный сульфат хрома при соотношении 1:2:2, при этом гидрид титана и хром соотносятся как а 1:6, а парафин вводят в качестве , ф разбавителя циркона в количестве - 5 мас.%. 1 табл,ющим элементы внедрения: ки и азот из отжигаемых чугуннь лей. Указанное содержание ти в порошковой смеси обеспечив хорошув поглощавшую способно отсутствии спекания. Хром яв элементом, изменяюгцм (наряд ном) поверхностше свойствадеталей, вероятно за счет образовайия тонкого слоя, сложнолегированного карбида на поверхности чугуна.мЖелезо - слабый геттер, основнаяего Функция - оттеснение углерода споверхности вглубь подложки и способствование образованию на поверхности отжигаемого чугуна тонкого слоясложнопегированного карбида (Сг,Т 1) С.,) .Гидрид титана (ТЖ ) и парафин,испаряясь и разлагаясь, вытесняютвоздух иэ контейнера, в котором происходит отжиг. Совместное использова 15ние гидрида титана и парафина позволяет в объеме контейнера получить восстанавливающую газовую среду в широком диапазоне температур. В то время,когда парафин заканчивает кипеть, начинается разложение ТН с выцелениемводорода, вытесняющего остатки паровпарафина из объема контейнера, Такимобразом, использование ТдН и пара-:фина позволяет создать в объеме контейнера атмосферу из водорода высокой частоты, который выполняет рольтранспортера кислорода от чугунак поверхности геттера. Окись алюминия служит для предотвращения сне- З 0кания основных компонентов и припекания их к поверхности отжигаемыхчугунных деталей, а также сниженияих расхода.При нагреве в печи происходит35испарение и разложениЮ добавки гидридов с вытеснением воздуха изконтейнера. При этом происходит восстановление окисных пленок, имеющихся на поверхности деталей, образовавшихся в результате разложениягидрида водородом, Затем имеет место диффузия кислорода и азота извнутренних зон чугунных деталей ких поверхности, десорбция, диффузия.через газовую фазу к поверхности титана и диффузионное поглощение ихтитаном.В результате отжига в чугунныхдеталях возникает интенсивная пласти 50ческая деформация, снижающая остаточные напряжения и упрочняющая металлическую основу чугуна за счет снижения в ней;растворенных и находящихся в виде включений по границам зерен кислорода и азота. Низкая ско 55рость охлаждения позволяет избежатьвозможности возникновения в деталяхоснастки остаточных напряжений в момент перехода материала иэ пластичного состояния в упругое. Таким образом, использование порошковой смеси позволяет получить рафинирующий поверхностный слой на деталях чугунной оснастки.Постоянную активность порошковой смеси поддерживают перед ее каждым повторным использованием укладкой на дно контейнера 0,2 мас.Х парафина, 0,5 мас.Х гидрида титана, Активность смеси обеспечивается в течение ее 10 - 12-кратного использования. Хром, титан и циркон используются в виде порошков крупностью 80 - 125 мкм, парафин - в виде стружки 200-300 мкм, гидрид титана - 300-400 мкм, а гидратированный сульфат хрома Сг(0) хх 18 Е ,) - в виде поставки. Хром, титан и гидрид титана выполняют функцию насыщающихкомпонентов, а гидридтитана одновременно является активатором процесса насыщения, Парафинигидратированный сульфат хрома - активаторы, Циркон служит инертным разбавителем. Упаковку контейнера проводят аналогично отжигу. Упакованный контейнер помещают в печи с любой атмосферой, нагретую до 1050 С, Продолжительность выдержки определяется требуемой толщиной покрытия, При температуре насыщения парафин и гидрид титана, испаряясь и разлагаясь, вытесняют воздух из контейнера, в его объеме создается восстановительная атмосфера Одновременно происходит и разложение гидратированного сульфата хрома, в результате которого молекулы кристаплизационной воды испаряются и разлагаются с образованием атомарного хрома, серы и кислорода. Наличие восстановительной атмосферы обеспечивает доставку хрома, титана к поверхности деталей чугунной оснастки. По данным микроспектрапьного анализа покрытие состоит из сложнолегированной карбидной эоны и твердого раствора хрома в железе, По окончании процесса насыщения контейнер охлаждают, распаковывают и определяют на сите порошковую смесь от обработанных деталей чугун, ной оснастки. Покрытие детали имеет равномерный светло-серый цвет, Покрытие хорошо сцеплено с метаплической основой, плотное, не имееттрещин, раковин и сколов и не отшелушивается35 Постоянную активность смеси поддерживают путем введения 5 мас.хрома, 1 мас.Х гидрида титана, гидратированного сульфата хрома и 0 5У5мас,Х парафина, Активность смесиобеспечивается в течение 10-12-кратного использования,П р и м е р 1. Для проведениясравнительных испытаний используютобразцы диаметром 30 мм и длиной200 мм, изготовленные из чугуна марок СЧ 18-36, СЧ 21-40 и СЧ-52по 10 шт каждой марки, которые предварительно шлифуют и полируют, шероховатость поверхности составляет0,32 мкм. Чугунные образцы отжигаютв порошковой смеси, содержащей,мас.%: титан 7,5; хром 5; гидрид титана 10; железо 15; парафин 0,5 и 20окись алюминия - остальное.Отжиг проводят в контейнере сплавким затвором при 1050 С в течение4 ч в печи марки.ОКЕА с воздушной средой обжига, По окончании отжига контейнер охлаждают вместе спечью сначала со скоростью 6 С град/чоЭа по достижении 300 С скорость составляла 100 град/ч, Отожженные образцы имеют серый цвет, напипание смеси 30не обнаружено. Длина образцов увеличена на 150 мкм, а диаметр - на 25 мкм,Затем образцы предварительно нагревают до 1000 ОС и погружали на 3/4 длины в ванну с расплавленным щелочнымстеклом марки СЛ 40-1. Температурарасплавленного стекла 1400 С, времяпребывания образца в расппаве стекла20 с, что соответствует времени контакта чугунной оснастки с расплавпенным стеклом. После 6,1 - 8,2 тьк,погружений образцов в расплав стеклана их поверхности наблюдается появление разгарных трещин и напипаниестекла,45П р и м е р 2. Чугунные образцыподвергают комплексному диффузионному насыщению в порошковой среде, содержащей, мас.Е: хром 30; титан 10;гидрид титана 5; парафин 0;5; гидратированный сульфат хрома 1 Э; цирконостальное. Насыщение проводят в кон-.тейнере с ппавким затвором. Температура насыщения 1050 С, время выдержки10 ч. Толщина покрытия составляет90 5 мкм. Длина образцов увеличена на+551,5 мм, а диаметр - на 0,35 мм. Испы"тания образцов проводят аналогичнопримеру 1. После 10,3-10,5 тыс,погружений в расплав стекла на образцахобнаружено появление разгаркых трещин и следы напипания стекла,П р и м е р 3. Предварительно обработанные чугунные образцы отжигаютв порошковой смеси аналогично примеру 1, затем подвергают комплексномудиффузионному насыщению (пример 2).Толщина покрытия составляет 110 ++ 10 мкм. Длина образцов увеличена на160 мкм, а диаметр - на 28 мкм. Испытания проводят аналогично примеру 1.Визуальный осмотр контактирующих поверхностей, проводимый при 10-кратном увеличении, показал, что на образцах появляются разгарные трещиныи следы напипания стекла только после 12,3 - 12,5 тыс,погружений в расплав стекла.П р и м е р 4. Чугунные образцыподвергают диффузионному насыщениюв растворах борной кислоты, содержащей 80 . титана и 20/ хромаТемпература насыщения 1100 С, время выдержки 10 ч. На поверхности образцовобразуется покрытие толщиной 60 ++ 2 мкм, состоящее из карбидов титана и хрома, Длина образцов увеличенана 1,6 мм, а диаметр - на 0,4 мм. Испытания проводят аналогично примеру 1.Визуальный осмотр контактирующих поверхностей, проводимый при 10-кратном увеличении, показал, что на образцах после 6,2 - 6,4 тыс.погруженийпоявляются раэгарные трещины и наблюдаются следы напипания стекла.Результаты приведены в таблице.Таким образом, предлагаемый способ позволяет стабилизировать размеры деталей чугунной оснастки иуменьшить в 2 раза адгеэию стекла кконтактирующим поверхностям, т,е,улучшить ее ресурс работы в 2 раза.Предлагаемый способ стабилизирует размеры деталей чугунной оснасткии обеспечивает повышение работы оснастки, работающей в контакте срасплавленным стеклом в два раза,Формула изобретенияСпособ обработки чугунной оснастки, включающий химико-термическую обработку, о т п и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабили- зации размеров оснастки эа счет уменьшения адгеэии стекла к оснастке, ее предварительно отжигают в порошко(орректор С,йекмар Редакт Подписное открытиям при ГКНТ СССР Тираж 564ного комитета по изобретениям и 035, Москва, Ж, Раушская наб. Заказ 1587ВНИИПИ Госу ств 1Производственно-издательский комбинат "Патент" г.ужгород, ул. Гагарина,101 вой среде, содержащей, хром, титан, гидрид титана, циркон и железо в со отношении 1:1,5:2:3 соответственно и парафин в качестве разбавителя., затем охлаждают в печи со скоростью 60 град/ч до 300 С, химико-термичесо кую обработку проводят в порошковой 1 -среде, содержащей гидрид титана, титан, гидратированннй сульфат хрома в соотношении 1:2;2 соответственно, 5причем гидрид титана и хром относятся как 1:6, а парафин вводят в качестве разбавителя циркона в количестве 5 мас.Х.