Способ боромеднения стальных изделий в виброкипящем слое

(51) 5 С 23 СЗ 70 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АТЕН зобретения; стальн ающий смеси до т живают 10 - 20 м при температуре щей следующие ко - 35; закись меди 0.05 - 025; корун-46ческий институтАСКолпаков АС,; БаланксдндровичДНЕНИЯ СТАЛЬНЫХИПЯЩЕМ СЛОЕ 4:ь митет Российской Федерации патентам и товарным знакам(73) Баландин Юрий Ал(57) Сущность и ревают в насыщ - 450 С, выдер дят насыщение среде, содержа карбид бора 5 ристый аммоний таба ые изделия нагемпературы 400 ин, затем прово - 950 С в мпоненты, мас%: 0,05 - 0,25; хлод 64,5 - 94,9, 2Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в любой отрасли машинострОения для повышения износостойкости изделий из сплавов на основе железа.Известен способ диффузионного борирования, включающий нагрев, выдержку и охлаждение контейнеровс обрабатываемыми деталями и борирующей смесью с карбидом бора.Известен состав для .боромеднения, в котором содержатся следующие компоненты, мас. :Карбид бора 45-65 Окись меди 25-45 Фтористый натрий 2-10.Боромеднение проводят в контейнерах с обрабатываемыми деталями и боромедненной смесью.Целью изобретения является получение боромедненн ых слоев путем боромеднения в виброкипящем слое, повышение насыпающей способности состава для боромеднения, улучшение качества боромедненной поверхности стальных изделий,Поставленная цель достигается способом боромеднения стальных изделий в виброкипящем слое, включающим нагрев, процесс насыщения и охлаждение, а при нагреве иэделий в насыщающей смеси при температуре 400 - 450 С производят выдержку 10-20 мин, процесс насыщения проводят при температуре 600 - 950 С в составе насыщающей смеси, компоненты которого взяты при следующем соотношении, мас:0,Карбид бора 5 - 35 Закись меди 0,05-0;25 Хлористый аммоний 0,05 - 0,25 Корунд Остальное, Выдержка при температуре 400 - 450 С производится с целью получения тонкого слоя меди на поверхности стальных изделий, которая при дальнейшем нагревании до температур насыщения диффундирует совместно с бором в поверхность стального изделия, образуя качественную ровную поверхность боромедненных слоев,При температуре выдержки ниже 400 С снижается стабильность протекания процесса адсорбции атомов меди на стальной поверхности. Медненный слой получается некачественным.При температуре выдержки выше 450 С ухудшается качество медненной поверхности стальных иэделий за счет образования пористого слоя меди на поверхности.Выдержка 10 - 20 мин в интервале температур 400-450 С позволяет полностью восстановить закись меди и получить каче ственный медненный слой на стальной поверхности.При выдержке менее 10 мин происходитчастичное восстановление закиси меди и 5 при дальнейшем нагреве насыщающей смеси до температур насыщения происходит восстановление оставшейся закиси меди с образованием на поверхности изделий пористого слоя меди,Выдержка более 20 мин нецелесообразна, так как эа время выдержки 10-20 мин закись меди восстанавливается полностью.Процесс насыщения проводят при температуре 600-950 С. При этих температурах создаются условия для более благоприятного протекания процессов адсорбции и диф 10 15 фуэии атомов меди и бора в стальную поверхность. При температуре насыщения ниже20 600 С отсутствуют процессы диффузии атомов меди и бора в, стальную поверхность и поэтому при этих температурах образование боромедненных слоев невозможно,Нагрев изделий до температур выше 25 950 С для процессов насыщения нецелесообразен, так как при этих температурах ухудшаются технические свойства диффузионного слоя, а также ухудшается качество боромедненной поверхности стальных иэ делий за счет возникновения больших термических деформаций.Карбид бора вводится в состав компонентов с целью получения слоя с содержанием борида железа.35 Присутствие в составе компонентов закиси меди позволяет получать активные атомы меди за счет химических реакций между компонентами смеси. При этом создаются условия для более благоприятного протека ния процессов насыщения медью и боромстальной поверхности.Хлористый аммоний вводится как активирующая добавка, позволяющая проводить процесс боромеднения стальных 45 изделий в виброкипящем слое беэ спеканиянасыщающей смеси.Введение в состав насыщающей смесикарбида бора менее 5 мас. приводит к нестабильности протекания процесса насы щения поверхности бором и к снижениюповерхностной твердости. Увеличение содержания карбида бора более 35 мас.0, нецелесообразно в целях экономии материала.55 Уменьшение содержания закиси меди(менее 0,05 мас. ) в насыщающей смеси, снижает стабильность протекания процессов адсорбции и диффузии атомов меди в стальную поверхность, Увеличение содержания закиси меди (более 0,25 мас.ф) сни2004619 жает поверхностную твердость и ухудшает качество боромедненной поверхности,Уменьшение содержания хлористого. аммония (менее 0,05 мас.%) приводит к нестабильности протекания процесса восста новления закиси меди, а также к нестабильности протекания процессов переноса бора и меди к насыщаемой поверхности и диффузии в нее, Увеличение его.свыше 0,25 мас.% нецелесообразно в целях экономии 10 материала. Корунд вводится для создания системы,в котором путем наложения вибрации создается интенсивное перемешивание частиц.Диффузионное боромеднение проводятв течение 1-2 ч,Для приготовления смесей используюткомпоненты с размером фракции 0,10-0,15 20В табл. 1 представлены исследуемые составы для боромеднения и свойства диффуТаблица 1 Состав смеси, режим насыщения и результаты иссле- дования Показатели по и име ам Карбид бора, мас. % Закись меди, мас, % Хлористый аммоний, мас. % Корунд, мас.Температура, С Время выдержки, ч Толщина слоя, мкм Состояние поверх- ности 2,0 0,01 40,0 0,40 3,00,02 5,00,05 35,0 0,25 45,0 0,60 15,0 0.09 0,30Ост,1000190 в 1 0,25Ост.900190-110 0,02 Ост, 500 1 0,01 Ост, 500 1 0,1 Ост. 800 1 80 в 1У По Уд. По Таблица 2 Состав смеси, режимнасыщения и результаты исследования Показатели я способов П е лагаемыйКарбид бора мас % Окись меди, мас. % Фтористый натрий,мас, % Хлористый аммоний,мас. % Закись меди, мас. % Корунд, мас, % Температура,С Время выдержки, ч Тол ина слоя, мкмзионных слоев, полученных предлагаемым способом.П р и м е р. Образцы из стали 45 диаметром 5 мм и длиной 50 мм подвергали химико-термической обработке известным и предлагаемым способом в соответствующих составах при сопоставительных режимах с целью определения насыщающей способности смеси, определения твердости диффузионных слоев и их качества,Результаты металлографических исследований приведены в табл. 2,Иэ приведенных данных следует, что химико-термическая обработка стальных изделий и редлагаемым способом по сравнению е известным способом улучшает качество обработанной поверхности стальных иэделий, увеличивает поверхностную твердость изделий в 1;4 раза, сокращает время обработки в 2-4 раза.(56) Авторское свидетельство СССР2004619 Продолжение табл. 2 Форм и и я . мин, а насыщен 950 С в среде, до МЕдНЕНИя СТАЛ . закись меди и кор В ВИБРОКИПящЕМ тора - хлористый й насыщение в среде, соотношении ком бора и активатор, от- Карбид бора о предварительно про- . Закись меди елий в насыщающей Хлористцй аммо С с выдержкой 10 - 20 Корунд5- 35 0.05 - 0,25 0,05 - 0,25;64,5 - 94,9 Составитель С,ГрачевТехред М.Моргентал Корректор А,Мот едактор Р.Мельников Подписное ТиражНПО "Поиск" Роспате3035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 аз 3381 ьский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Производственно СПОСОБ БОРО НЫХ ИЗДЕЛИЙ СЛОЕ, включающи содержащей карбид личающийся тем, чт водят нагрев изд смеси до 400 - 450 при 600держащейве активаледующем%: ие проводят олнительно с унд. а в качес ммоний при с онентов, мас.