Состав для сульфидирования стальных изделий

Союз СоветскикСоциалистическихРеслублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М. Кл.з С 23 С 9/04 с присоединением заявки йо Государственный комитет СССР но дедам изобретеиий и открытий(72) Авторь изобрете В.П. Ревякин,.Н Дробков и Г.М и ский институ 71) Заявитель одного хозяйст 54) СОС Я СУЛЬФИДИРОВАНИЯ СТАЛ ИЗДЕЛИЙ ся к химико- деталей из черметаллопокрытий,кими и другими ь использовано приборостроилях промышленя антизадирных ти, усталостной 1 йной стойкости,Изобретение термической обр ных сплавов, а полученных галь способами, и мо в машиностроител тельной и други .ности в целях п свойств, износо п очности анти Кальцинированнаябезводная сода 1-2Недостатки сульфидирующей среды заключаются в том, что она обладает высокой термоокислительной способностью,так как минеральные масла являются низкокипящими фракциями, не содержат серы и ее соединений, снижающих термоокислительную способность, что отрицательно. сказывается на длительности эффективного времени работы ванн. При сульфидировании в данной среде приповерхностный слой сульфидируемых изделий мало насыщается серой в чистом виде и ее соединениями РеЯ, ГЯЗ, что снижает износостойкость, усталостную прочность и антизадирные свойства обработанных изделий. Кроме того, состав дорогостоящий, так как себестоимость минеральных масел болеЕ высокая, нежели топочный мазут. тноси ботке анже аниче ет бы ьной,отра вышен тойко о оз О термова ния " снижени особности сос насыщающей сп Цель изобрет окислительной с и повышение его .ности.Поставленная что в состав, с серы и карбонат с р крр иИзвестен состав по способу химического сульфидирования в водных растворах. Для сульфидирования использован следующий состав 1) ванны: 15Двууглекислый натрий,г/л 2,3Сернистый натрий, г/л 0,7-1,5Техническая солянаякислота 1, 0-.2, Осм/лДанный состав не обеспечивает 2высоких антизадирных свойств, износостойкости и усталостной прочностиобработанных изделий,Наиболее близким к предлагаемомуявляется масляная среда для сульфидирования. В качестве сульфидирующейсреды использован следующий состав 2)., вес,й:Минеральное ма ло 90-95Сера 4-8 ЗО цель достигается темдержащий порошокнатрия дополнительновводят тиомочевину и топочный мазутпри следующем соотношении, вес.:Порошок серы(марки ГОСТ 10585-63с содержанием серыдо 2) ОстальноеВ результате обработки в данномсоставе приповерхностный слой изделий насыщен серой, а также ее соединениями сжелезом ГеЯ, Ре и более тонкими фазовыми составляющими,которые и предопределяют повышениеусталостной прочности за счет заполнения макро и микротрещин сульфидамижелеза. Более слабая связь их с основным металлом способствует резкомуувеличению износостойкости и антизадирных свойств. Сульфиды выполняют 20роль смазки при повышении удельныхдавлений, температуру и ухудшениясмазки,В качестве масляной среды выбрантопочный мазут марки 40 ГОСТ 10585-63с содержанием серы до 2. По процентному содержанию серы он диентиченсульфофрезолу, а по стоимости почтив четыре раза дешевле его, в три разадешевле нигрола и других минеральныхмасел. Кроме того, мазут являетсяболее высококипящей фракцией и сбольшим количеством сернистых соединений, а эти свойства являются основными факторами, снижающими термоокислительную способность сульфидирующейсреды.Сульфидирование проводят в следую,щей последовательностиВ ванну, изготовленную.из обычнойконструкционнойстали (размеры и 40объем выбирают в зависимости от размеров изделий, подлежащих сульфидированию и программы), заливают топочный мазут марки 40 ГОСТ 10585-63 вколичестве 85.-87 от общего веса 45состава ванны. Затем мазут медленнонагревают дб 115-120 С и при этойотемпературе в него вводят порошковую техническую серу высшего сорта(ГОСТ 127-64) в количестве 10-12от веса состава ванны, и смесь пе 50ремешивают. После растворения серы вванну вводят последовательно карбонат,натрия в количестве 0,8-1,2и тиомочевину 1,8-2,2, При введении,их в ванну также рекомендуется 55пербмешивание. После этого тэмпература ванны повышается до 150 С, которая является критической - оптималь, ной рабочей, производится загрузкаизделий, подлежащих сульфидированию.Перед загрузкой изделий в ванну сних удаляют консервационную смазку,окалину, ржавчину.Удаление тонких пленок и окалины,а также для получения здоровой и 65Изделия в ванне при 150 С выдер" живают 3-5 ч. После окончания сульфидирования изделия выгружают из ванны на специальные стеллажи, на которых происходит их охлаждение и стекание с них рабочей жидкости. После чего их промывают в керосине или бензине и окончательно просушивают. Метод подогрева ванны выбирают в зависимости от условий и фактических возможностей. Желательно применять электроподогрев, так как он лучше поддается автоматическому регулированию на заданную температуру,Первый вариант испытаний.В металлический сосуд из стали марки от 3 с толщиной стенки 2 мм,емкостью 1,4 л, с наружной стороны,в целях термоизоляционных свойств покрытого листовым асбестом толщиной 5 мм, заливают топочный мазут марки 40 ГОСТ 10585 в количестве 87,4 вес После этого мазут медленно нагревают до 115-120 С на обычо ной бытовой электроплите в вытяжном лабораторном шкафу.Температуру системы электронагрева регулируют на любую заданную температуру автоматически в преде 0лах 100-200 С с помощью ртутного терморегулятора типа ТПК и реле типа 1 РПа 1, При достижении в сосуде у мазута температуры 116-120 С в него поочередно вводят, вес.:Порошковая серавысшего сортаГОСТ 127-64ТиомочевинаКарбонат натрия 101,80,8 свежей поверхности металла перед сульфидированием для сталей углеро-дистых и низколегированных целесообразно проводить химическое травление в течение 5.-10 мин в 20-25-ном водном растворе соляной кислоты или комбинированном травителе следующего примерного водного состава, НБО 415-10 и плюс НСФ 10-15, остальное вода. Для детелей; имеющих хорошее состояние рабочих поверхностей и не требующих химического травления (детали сразу после шлифовки или полировки), целесообразно проводить обезжиривание в авиационном бензине Били каких-либо других, получивших распространение средах.При сульфидировании необходимо полное погружение изделий в ванну с сульфидирующей жидкостью. Расстояние от дна, стен ванны и зеркала поверхности сульфидирующей жидкости до изделий должно быть в пределах 15-20 мм.Сульфидированию подлежат поверхности, прошедшие все виды химико- термической и механической обработки. После сульфидирования любые операции химико-термической и механической обработки не допускаются.После введенияв мазут каждого компонента смесь тщательно перемешивают с одновременным повышением температуры состава ванны до 150-152 С.оПосле достижения температуры среды для сульфидирования в пределах 150 б152 С в сосуд завешивают 3 ролика из нормализованной стали 45 диаметром 45 мм, с наружной стороны шириной 10 мм, обезжиренных в бензине Би протравленных в 25-ном водном растворе соляной кислоты в течение 3-5 мин,При 150-152 С в сосуде со средой для сульфидирования ролики выдержи-вают 4 ч. 15 После этого ролики извлекают изсосуда, промывают в бензине Б,просушивают в сушильном шкафу при120-150 С, а затем испытывают на машине трения МИ"1 М на износостойкость 20антизадирные свойства и др. Экспериментальные данные по испытанию ихна износостойкость сравниваются сданнымй по износостойкости роликовиз стали 45 также после нормализации и точно таких же размером, ноне прошедших сульфидирование. Наосновании испытаний этих роликовна машине трения МИМ на антизадир-.ные свойства установлено, что времядо задира у них составляет 2 ч 28 минпри вращении их счислом оборотови = 400 об/мин и при нагрузке Р =30 кг/смПосле таких же процессов сульфидирования и в таких же составахванны. ролики, испытываются на антизадирные свойства, момент и коэффициент трения, а также температурныйфактор в контакте трения пары ро-.лик колодочка. 40Второй вариант испытаний.Испытания проводятся в такой жепоследовательности, что и в первомварианте и с применением тех жеприборов оборудования и аппаратуры. 45Принципиальное отличие данного варианта от первого состоит в том,.что компоненты-ингредиенты средыдля сульфидирования берут среднимии в количественном отношении, вес.Ъ:Порошковая сера 11Тиомочевина 2Карбонат натрия 1Топочный мазут 86Время до задира ролика при и =400 об/мин и Р = 30 кг/смх для данного варианта составляет 2 ч 44 мин.Третий вариант испытаний.Определение оптимального процентного содержания компонентов и выявление влияния. среды для сульфидирования на антизадирные свойства проводят в той же последовательносТииспытаний с применением тех же приборов и оборудования, что и в первыхдвух. Только в этом варианте в среде у 5 используют ингредиенты с наибольшими граничными значениями, вес.Ъ;Порошковая сера 12Тиомочевина 2,2Карбонат натрия 1,2Топочный мазут 84,6Среднее время до задира ролика в данном варианте составляет 2 ч 38 мин.Для выявления оптимального состава среды для сульфидирования как по количеству компонентов, так и на их В 1 соотношения приведены исследования, на основе которых установлены и выявлены некоторые закономерности связи макроструктуры и времени до задира. Все основные исследования проведены на машине трения МИМ. Для большей достоверности и точности экспериментальных данных все ролики изготовлены из одной и той же стали, строго одних и тех же размеров. Число оборотов на машине трения МИМ для .всех роликов нриих испытании выдерживаются с и = 400 об/мин, а нагрузка Р =30 кг/смБольшое увеличение процентного содержания компонентов ванны и в первую очередь. карбоната натрия приводит к химической коррозии сульфидированной поверхности, а соответственно качественного ухудшения макроструктуры трущейся поверхности. Однако, не смотря на явное плохое состояние такой поверхности, износостойкость и антизадирные свойства у этих поверхностей в сравнении с несульфидиро:ванной поверхностью очень высокие и значительно ниже они в сравнении с поверхностями., прошедшими сульфидирование в пределах оптимального состава ванны в процентном отношении. Поверхность макроструктуры, подвергнутой значительному влиянию химичес,кой коррозии, результат которой - повышенное процентное содержание карбоната натрия.Испытания сульфидированных. изделий на износостойкость показывают, что коэффициент повышения износостойкости составляет 3,7.Таким образом, преимуществом предлагаемого состава являются снижение термоокислительной способности сульфидирующей среды за счет применения топочного мазута марки 40 10 СТ 10586-83 с содержанием серы до 2, который является более высококипящей, вязкой фракцией нефти, повышение усталостной прочности за счет заполнения микро и макротрещин серой и ее.соединениями износостойкости и антизадирных свойств за счет слабой связи серы и ее соединений в приповерхностном слое иэделий с основным металлом. Сульфиды одновременно выполняют роль смазки у трущихся поверхностей в случае повышения удельных давлений и ухудшения смазки. Кроме того, снижена себе876770 держит тиомочевину и топочный мазутпри следующем соотношении компонентов,вес.Ъ; Формула изобретения Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. фМеталловедение и термическаяобработка металловф, статья Н.Я.СОловьева, 1960; В 1.2. Авторское свидетельство СССРР 380198, кл. С 23 С 9/10, 1970. Составитель Л. Бурлинова Техред А.АЧ, Корректор М. Шароши Редактор М. Ткач Заказ 9521/35,.Тираж 1051 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 стоимость,сульфидирующей среды, таккак топочный мазут марки 40 ГОСТ10585-63 в три раза дешевлеминеральных масел и четыре раза дешевлесульфофрезола.. Состав для сульфидирования стальных изделий, содержащий порошок се ры и карбоиат натрия, б т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения термоокислительной способности состава и повышения его насыяающей способности, он дополнительно соПорошок. серыКарбонат натрияТиомочевинаТопочный мазут 10-120,8-1,21,8-2,2Остальное