Способ многокомпонентного диффузионного насыщения изделий из стали и сплавов и установка для его осуществления

(51)5 С 23 С 12/00, Р 27 В 1/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзн ы й научно-исследовател ьскийпроектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования и Научно-исследовательскийинститут технологии и организации производства двигателей(56) Арзамасов Б,Н. Химико-термическаяобработка металлов в активизированныхгазовых средах, М,: Машиностроение, 1979,с,88,То же, с, 100 - 101, рис, 57. Изобретение относится к химико-термической обработке изделий из стали и сплавов газовым циркуляционным методом и может быть использовано в электротермии, машиностроении и других отраслях для защиты изделий от коррозии, износа и др.Известен способ получения многокомпонентных покрытий, при котором нагревают детали в лигатуре, содержащей элементы, которые должны войти в состав покрытия, Установка для осуществления способа содержит электропечь, муфель для загрузки деталей, систему очистки деталей от лигатуры, систему приготовления лигатуры.Недостатками способа и устройства являются высокая трудоемкость, большая степень вредности при работе с порошковыми(54) СПОСОБ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ДИФФУЗИОННОГО НАСЫЩЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ И СПЛАВОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Сущность изобретения: способ включает нагрев и выдержку в циркулирующей среде галогенидов насыщающих элементов (НЭ), образующихся при контакте исходной газовой среды с НЭ в виде чистых металлов, причем выдержку осуществляют постадийно, создавая на каждой стадии циркулиру,ощую среду галогенидов только иэ одного из НЭ, Способ осуществляют в установке, содержащей футерованную нагревательную камеру, герметичный муфель с вентилятором, емкости для НЭ и установленные над кими с возможностью периодического их перекрытия заслонки, 2 с. и. ф-лы, 2 ил,материалами и значительный процент брака, особенно при нанесении покрытий на внутренние труднодоступные поверхности,Известен способ многокомпонентного диффузионного насыщения иэделий из стали и сплавов, взятый за прототип, при котором осуществляют нагрев изделий и выдержку в циркулирующей среде галогенидов насыщающих элементов, образующихся при контакте исходной газовой среды с насыщающими элементами в виде набора чистых металлов.Установка для многокомпонентного диффузионного насыщения изделий из стали и сплавов, принятая за прототип, содержит футерованную камеру с нагревателями, герметичный муфель, вентилятор, емкости для насыщающих элементов, вакуумную си5 10 стему, сосуд-испаритель, систему эвакуации рабочей газовой среды.Недостатками известного способа и устройства являются сложность и низкая стабильность получения диффузионных покрытий заданного состава из-за сложности получения и регулирования требуемого содержания составляющих смеси хлоридов насыщающих элементов, Установка не содержит устройства, с помощью которого можно было бы воздействовать на газовую среду с целью обеспечения нужного содержания хлоридов,Целью изобретения является повышение качества обрабатываемых изделий за счет регулирования тольцины и состава покрытия.Для этого в способе многокомпонентного диффузионного насыщения изделий из стали и сплавов, включающий нагрев и выдержку в циркулирующей среде галогенидов насыщающих элементов, образующихся при контакте исходной газовой среды с насыщающими элементами в виде набора чистых металлов, выдержку осуществляют постадийно, создавая на каждой стадии циркулирующую среду галогенидов только из одного из насыщающих элементов,Эта цель достигается также тем, что установка для многокомпонентного диффузионного насыщения изделий из стали и сплавов, содержащая футерованную камеру с нагревателями, герметичный муфель, вентилятор емкости для насыщающих элементов, вакуумную систему, сосуд-испаритель, систему эвакуации рабочей газовой среды, снабжена заслонками, установленными над емкостями с возможностью периодического их перекрытия.На фиг, 1 изображен продольный разрез установки для многокомпонентного диффузионного насыщения изделий из стали и сплавов; на фиг. 2 - вид А - А на фиг. 1,Установка содержит крышку 1 муфеля 2, размещенного в футерованной камере 3 с нагревателями, В муфеле установлены кассеты 4 с обрабатываемыми изделиями 5 и емкости 6 с насыщающими элементами, представляющие собой кольцевые поддоны, разделенные перегородками 7. Емкости закрываются заслонками 8 в виде кольца с отверстиями 9 (фиг, 2), соединенного при помощи ребер 10 с втулкой 11, плотно насаженной на вал 12, который связан с приводом 13 для периодического перекрытия емкостей. Муфель 2 сообщается с вакуумной системой, состоящей из вакуумного насоса 14 и фильтра 15.Внутри муфеля установлен вентилятор 16. Установка снабжена сосудом-испарите 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лем 17 и системой 18 эвакуации отработанной газовой среды. Способ реализуется следующим образом. На крышку 1 муфеля 2 загружают на кассетах 4 обрабатываемые изделия 5 и емкости б с насыща ощими элементами, например с алюминием, никелем. хромом. Емкости закрывают заслонками 8, В исходном состоянии заслонки 8 располагают так, что отверстия заслонок находятся над емкостями 6 с элементом, например, хромом, которым осуществляется насыщение на первой стадии многокомпонентного насыщения.Производят герметизацию муфеля, откачку рабочего обьема насосом 14 и нагрев изделий до температуры насыщения, например, 1000 С. После отключения откачки включают вентилятор 16 и напускают при помощи испарителя 17 рабочий газ, например, хлористый аммоний и производят первую стадию диффузионного насыщения изделий в циркулирующей газовой среде (направление движения показано стрелками на фиг), например, хромом в течение 3 ч,По окончании первой стадии насыщения удаляют отработанную газовую среду системой 13 эвакуации. При помощи привода 13 производят поворот заслонок 8 так, чтобы отверстия 9 заслонок 8 находились над емкостями б с элементом, насыщение которым осуществляется на второй стадии, например, никелем, Произведя напуск новой рабочей газовой среды, например хлористого аммония, осуществляют насыщение изделий никелем, например, при 1050 С, для чего производят подъем температуры с 1000 С, при которой осуществлялась первая стадия насыщения, в течение 3 ч.По окончании второй стадии насыщения удаляют отработанную газовую среду системой 18, При помощи привода 13 производят поворот заслонок 8 так, чтобы отверстия 9 заслонок 8 находились над емкостями 6 с элементом, насыщение которым осуществляется на третьей стадии, например, алюминием. Производя напуск новой рабочей газовой среды, например хлористого алюминия, осуществляют насыщение.изделий алюминием, например, при 950 С, для чего производят снижение температуры с 1050 С, при которой осуществлялась вторая стадия насыщения, в течение Зч,ПО Окончании процесса многокомпонентного насыщения (Сч - К - А) производят удаление отработанной среды из муфеляпри помощи системы эвакуации 18, охлаждение футерован ной камеры с нагревателями, разгерметизацию муфеля и выгрузку изделий,Таким образом, открывая и закрывая заслонками емкости с нужными в данный момент элементами и вводя соответствующую этим элементам рабочую газовую среду, можно широко управлять процессом диффузионного насыщения, изменяя толщину и состав многокомпонентного покрытия,В данном способе постадийная выдержка в циркулирующей среде галогенидов сначала одного, затем другого и т, д. элементов, используемых в виде набора чистых металлов, позволяет эффективнее регулировать содержание галогенидных газовых сред насыщающих элементов и использовать температурные режимы, соответствующие оптимальной активности газовых сред, что повышает качество обрабатываемых изделий по сравнению с прототипом.Кроме того, в отличие от прототипа, где состав лигатуры меняется в процессе насыщения и образуется много отходов, которые нельзя использовать многократно, заявляемое изобретение исключает "загрязнение" отдельных металлов ненужными элементами, что сводит к минимуму образование отходов, а набор чистых мемталлов можно использовать многократно.Формула изобретения1, Способ многокомпонентногодиффузи 5 онного насыщения изделий из стали и сплавов, включающий нагрев и выдержку вциркулирующей среде галогенидов насыщающих элементов, образующихся при контакте исходной газовой среды с10 насыщающими элементами в виде наборачистых металлов, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что, с целью повышения качества изделийза счет регулирования толщины и составапокрытия, выдержку осуществляют поста15 дийно, создавая на каждой стадии циркулирующую среду галогенидов только изодного из насыщенных элементов.2, Установка для многокомпонентногодиффузионного насыщения изделий из ста 20 ли и сплавов, содержащая футерованнуюкамеру с нагревателями, герметичный муфель, вентилятор, емкости для насыщающих элементов, вакуумную систему,сосуд-испаритель и систему эвакуации газо 25 вой среды, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения качества путем регулирования толщины и состава покрытий, онаснабжена заслонками, установленными надемкостями с возможностью периодическогоЗО их перекрытия,1759957Составитель И. Наумова Редактор И. Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор А. Козор Заказ 3159 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10