Способ комплексного диффузионного насыщения стальных изделий

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистических.Республик р 119366(22) Заявлено 150581 (21) 3290389/22-02 с присоединением заявки Мо -(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО ДИФФУЗИОННОГО НАСЫЩЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙИзобретение относится к металлургии, а именно к химико-термическойобработке. в частности к поверхностному упрочнению металлов и сплавов бором и хромом, бором и титаном,и может быть использовано во многихотраслях промышленности для повьпаения коррозионной стойкости и иэносостойкости стальных изделиЯ.Известен способ комплексногонасыщения стали бором и хромом,позволяющий повысить ее износостойкость и коррозионную стойкость. Для.осуществления этого способа производят раздельно борирование изделиЯв порошковой смеси, а затем хроми рование 13.Недостатками известного способаявляются длительность процесса,низкая скорость насыщения, высокийрасход насыщаюших смесей,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ совмещенного диффузионного борохромирования. В указанном способе на изделие наносятборирующую обмазку и проивзодятотжиг в хромирующей смеси по ступенчатому режиму 850-900 оС 1-2 ч, 9501050 ос + 2-4 ч. Для борирующей обмаэки используют аморфный бор со связующим (этилсиликат, нитроклетчатка). Хромирующая смесь состоит иэбоа Сг, 37 а АЕ О и 3 В ЫН+Се Р ),5Недостатком э 1 ого способа является низкая скорость насыщения (до100 км при отжиге 900 оС - 2 ч,1050 оС - 3 ч) и как следствие этого,относительно низкая износостойкостьупрочненных иэделий,Цель изобретения - интенсификация процесса насыщения и повышениеиэносостойкости обрабатываемых йзделий,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу комплексного диффузионного насыщения стальных изделий на борирующую сбмазкунаносят пасту, содержащую легирующийэлемент, а отжиг производят в средеводорода.Для комплексного насыщения изделийбором и хромом в качестве пасты,содержащей легирующий элемент, ис-ользуют смесь хрома и окиси хромапри следующем соотнощении компонентов, вес.Ъ;Хром 30-50Окись хрома ОстальноеПри насыщении иэделий бором и30 титаном в качестве пасты, содержа973667 Таблица 1 Состав пасты,Результаты насыщения Общая толщина слоя,мкм Толщина слояФазы (Ре,Сг)В,мкм 1 ром СгО 210-220 205-210 200-205 90-100 70-75 70"75 60"65 50 50 2600 85-100 40 60 2600 70-80 30 70 2500 щей легирующий элемент, используютсмесь иэ титана и окиси титана приследующем соотношении компонентов,вес.:Титан 30-50Окись титана Остальное 5Насыщение бором, хромом и титаном производят при использованиипасты, состоящей из смеси хрома,.,титана и окиси титана при следующемсоотношении компонентов, вес,: 10Титан 20-30Хром 10-20Окись титана ОстальноеПасту, содержащую легирующийэлемент, наносят на борирующую обмазку окунанием изделия в воднуюсуспензию. При этом толщина слоя,пасты с легирующим элементом непревышает 0,2-1 ммВ отличие от известного в предлагаемом способе достигаются болеевысокие скорости комплексного насыщения благодаря активирующему воздействию водородной среды. Крометого, при насыщении предлагаемымспособом происходит восстановлениебором окисла легирующего элемента,входящего в состав пасты, что позволяет получать более высокую концентрацию хрома и титана в диффузионном слое. Вследствие этого значительно увеличивается микротвердость иизносостойкость диффузионного слоя.При содержании в пасте легирующихэлементов в количестве более 50результаты насыщения остаются неизменными. При использовании пастыс количеством легирующих элементовдо 30 формируются борированныеслои с низкой концентрацией хрома ититана. Для обеспечения высокой 40скорости насыщения толщина слояпасты должна быть 0,2-1 мм,Насыщение по предлагаемому способу осуществляется в следующейпоследовательности, 45После обезжиривания на изделиенаносят борирующую обмазку толщиной0,3-0,5 мм, состоящую иэ 96 аморфного бора и 4 буры. Обмазку сушат,наносят пасту, содержащую легирующий элемент, окунанием изделий в воднуюсуспензию порошков укаэанного сос-тава. Сушат пасту, Изделия загружаютв контейнер, который продуваетсяводородом. Производят ступенчатыйотжиг изделий в среде водорода при850-900 дС 1-2 ч, при 950-10500 С2-4 ч,П р и м е р 1По предлагаемомуспособу подвергают насыщению бороми хромом образцы из стали 30, диаметрам 20 мм и высотой 40 мм, Режимотжига - 9000 С 2 ч, 1050 С 2 ч,Результаты насыщения приведеныв табл.1,При насыщении известным способомпри отжиге изделий 9000 Сч, 1050 СС3 ч на стали 30 формируется диффузионный слой с общей толщиной до110 мкм, толщиной слоя фазы (Ре,Сг)Вдо 50 мкм, концентрацией хрома вэтой фазе до 60 и микротвердостьюдо 2500 кг/мм.П р и м е р 2. Подвергают насыщению бором и титаном образцы изстали 30 при отжиге 900"С 2 ч,1050 С 2 ч. Результаты приведеныв табл,2,Ф П р и м е р 3. Подвергают насыщению бором, хромом и титаном образцы из стали 30 при отжиге 9000 С 2 ч,1050 С 2 ч. Результаты приведены втабл.З,П р и м е р 4. Подвергают испытанию на абразивную износостойкость в 3-ном водном растворе хлористого натрия образцы из стали 30 после комплексного насыщения как предло" женным способом, так и известным. Результаты износных испытаний показаны в табл.4.В качестве абразива при испытаниях использовался карбид бора с размерами частиц 10-20 мкм,Таким образом, из приведенных данных вытекает, что в предложенном способе достигаются более высокие скорости насыщения (в 1,5 раза выше), микротвердость и износостойкость диффузионного слоя возрастает в 2 раза.ют щ т Концентрация Иикротверхрома в фазе дость Фазы (Ре,Сг)2 В,(РеСг) В,кг/мм973667 Т а б л и, ц а 2 Состав пасты,Ъ Результаты насыщения Толщина слояфазы (ГеТх)1 В,мкм Тз.О Т 10 Концентрациятитана в .фазеЗаказ 8621/32 Тираж 1053 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 Формула изобретения1, Способ комплексного диффузионного насыщения стальных изделий, включающий нанесение борирующей обмаэки и ступенчатый отжиг в присутствии легирующего элемента при.850-900 С в течение 1-2 ч и 950- 1050 С,в течение 2-4 ч, о т л ич аю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения и повышения износостойкости обрабатываемых иэделий, на борирующую обмаэку наносят пасту, содержащую легируюший элемент, а отжиг производят в среде водорода.2, Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что наносят пасту, содержащую хром и окись хрома, при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:ХромОкись хрома 3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и й с я тем, что наносят пасту, содержащую титан и,окись титана при следующем соотношении компонентов, вес,;Титан 30-50Окись титана Остальное4. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что наносят пасту, содержащую титан, хром и окись титана при следующем соотношении компонентов, вес.В:ТитанХромОкись титана Источники Информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3622402,кл. 148-635, опублик, 1977.2. Авторское свидетельство СССР9 637460, кл, С 23 С 9/00, 1976,