Способ получения алитированных изделий из углеродистых сталей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(46) 23.04.84. Бюл, У 15 (72) С.В,Марутьян, И.А.Бойко, А.И.Голубев и И.В.Швецов (7 1) Ордена Трудового Красного Знамени центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций "ЦНИИпроектстальконструкция". (53) 62 1. 793; 5: 669 . 7 18(088,8) (56) 1. Ва 11 са Чоп 1,. МегЬва 1 е епег Тесйао 2 о 8 де без ТацсЬайопппхегепз", "МесаИоЪег 21 асйе", 33, 1979, В 7, з, 282-284.2. Авторское свидетельство СССР У 106470, кл. С 23 С 1/08, 1956.(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛИТИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ, включающий предварительноеактивирование поверхности изделийи последующее алитирование в расплаве при 700-740 С, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сниже-.ния времени алитирования, повышенияравномерности покрытий и коррозионной стойкости изделий, активирование осуществляют ударной обработкойпотоком твердых частиц размером 0,31,0 мм при скорости их подачи 60100 м/с.1087Изобретение относится к области нанесения алюминиевых покрытий из расплава и может быть использовано при изготовлении стальных алитированных металлоконструкций.5Известен способ получения стальных алитированных изделий, включающий предварительную очистку поверхности изделий и последующее алитирование в расплавах алюминия и его сплавов при температуре 600 - 700 С Г 13Однако этот способ предваритель ной обработки перед алитированием не предусматривает возможности тако 4 го активирования физико-химических процессов на границе раздела сталь- расплав алюминия при Формировании покрытия, которое не приводило бы к снижению коррозионных и механичес 20 ких свойств покрытия и алитированного изделия.Наиболее близким к изобретению является спосоо получения алитированных изделий из углеродистых ста 25 лей, включающий предварительное активирование поверхности изделий .и последующее алитирование в расплаве при 700-740 С. Активирование осу" ществляют погружением во флюс при 370-450 С на 1-2 мин Г 2 3.Недостатком указанного способа является большая длительность процесса алитирования особенно массивных стальных металлоконструкций. Например, при алитировании образцов из угслкового проката стали марки Ст 3 размером 50 150 3 мм оптимальная выдержка в расплаве алюминия, содержащего 2,0 мас.Е Ге и 1 мас.Е Мп достигает 2-3 мин, что связано с низкой скоростью растекания расплава по поверхности. При этом скорость образования покрытия не одинакова на различных участках поверхности, так как активные поверхност 4 ные центры с высокой энергией атомов распределены крайне неравномерно, Последнее приводит к Формированию сплошных, но неравномерных покрытий. При длительной выдержке покрываемого металла в расплаве значительно увеличивается толщина зоны интерме" таллидов на отдельных участках покрытия, а в нем самом появляются включения избыточных интерметаллидов , типа РеЛ 2 у,что значительно снижает эксплуатационные и коррозионные свойства покрытия. Присутствие в пок 563рытии трудно вымываемых остатковФлюсов, которые содержат хлориды идругие активные соли, также отрицательно влияет ан его коррозионныесвойства,Целью изобретения является снижение времени алитирования, повышениеравномерности покрытий и коррозионной стойкости изделий,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу полученияалитированных изделий из углеродистых сталей, включающему предварительное активирсвание поверхности изделий и последующее алитирование врасплаве при 700-/чО С, активирование осуществляют ударной обработкойпотоком твердых частиц размером0,3-1,0 мм при скорости их подачи60-100 м/с.Ударная обработка твердыми частицами в указанных режимах приводитк образованию тонкого и с энергетической точки зрения активного Фазово-наклепанного слоя с высокой плотностью дислокаций на поверхностиобрабатываемого изделия, Дислокациив кристаллах создают области упругих напряжений, энергия атомов вкоторых достигает значительной величины. Это приводит к тому, что вобластях с искаженной кристаллической решеткой ускоряются химическиереакции и диффузионные процессы.С другой стороны, при температурах полиморфного превращения стали Лс 1 для углеродистых сталей при700-740 С происходит значительноеувеличение энергии подвижности егоатомов, что в свою очередь такжеускоряет Физико-химические процессына границе раздела фаз при формировании покрытия. Действие указанныхФакторов приводит к тому, что в интервале температур 700-740 С достигается максимальная скорость растекания алюминия по поверхностистали. Выход за указанный температурный интервал снижает скорость растекания расплава по поверхности. Создание условий для протекания преимущественной поверхностной гетеродиффузии, ускорения топохимических реакций на границе раздела твердой и жидкой фаз, выбор оптимальной температуры процесса создает условия для получения сплошных покрытий с повышенными коррозионными свойствами за счет Формирования равномер,9 3 1 ной и ограниченной по толщине промежуточной зоны интерметаллидов. При скорости потока частиц менее 60 м/с частицы не обладают энергиейФдля формирования фазового наклепа на поверхности. Частицы дроби величиной более 1,0 мм также не позволяют создать на всей поверхности обрабатываемого иэделия фазово-наклепанной зоны даже при максимальных скоростях истечения. Кроме того частицы крупной дроби (более 1,0 м) .создают на поверхности стального изделия грубый рельеф, препятствующий образованию равномерных по. толщине и структуре покрытий. Верхний предел скорости истечения частиц дроби из сопла и нижний предел величины дроби определяются технологической целесообразностью,П р и м е р. Поверхность образцов уголкового проката иэ стали 3 размером 50 150 3 мм обрабатывали потоком стальньи частиц в течение10 с в режимах, описанных выше. Затем образцы погружали в расплавалюминиевого сплава, содержащего,мас.3: Ге 2; Ип 1, А 2 остальное,имеющего температуру 680-770 С.Результаты испытаний и свойствапокрытий приведены в табл. 1-3.В табл. 1 показано влияние разо мера и скорости частиц на продолжительность алюминирования, толщинузоны интерметаллидов и сплошностьпокрытия при температуре расплава720-730 С, времени обработки потоо1 ком частиц,10 с Влияние размерачастиц и температуры расплава на скорость растекания и продолжительностьалюминирования при времени обработки потоком частиц 10 с показано в р 0 табл. 2. В табл. 3 - влияние способаобработки поверхности и температуры расплава на время алюминирования и коррозионные потери.Таблица108763 Продолжение табл, 1 0,3 40 80 160 0,3 90 150 0,3 100 140 0,25 110 130 0,20 Промежуточная зона интерметаллидов покрытия отличается значительнойнеравномерностью по толщине. Т а б л и ц а 2 продолжителььос гьалюминирования, с Скорость растекания мм/с Температура расплава, С Скоростьчастиц,м/с Размер частиц,100 680 50 0,48 700 0,54 720 0,3-0,5 60-100 740 120 0,33 770 О,ЗО 680 0,48 40 0,8-1, О 60-100 720 45 0,47 740 770 130 110 680 100 700 90 1, 2" 1, 5 60-100 720 740 90 0,28 770 1820 60 0480 0,6 100 0,7 0,35 0,40 0,42 5-50 ф5-405-405-301087563 Таблица Э Способ подготовкиповерхности Состав расплава, мас.7 Температурарасплава,еС Время вьдер жки, с Коррозионные потери АЗ + 2,07. Ре + 680(известный способ) 700 720 740 770 ли (для углеродистой стали 700 -740 С), позволяет по крайней мерев Э раза сократить время вьдержкив сравнении с технологией, предусматривающей флюсование, получитьсплошные равномерные покрытия с повьппенной коррозионной стойкостью. Как видно из табл. 1-3 алюминирование стальных изделий, подвергнутых ударной обработке твердыми частицами величиной 0,3-1,0 мм со скоростью 60-100 м/с в расплаве при температуре, соответствующей температуре полиморфного превращения ста Составитель Ю.Ипатов Техред И.Метелева Корректор А.Тяско Редактор Н.Джуган Заказ 2589/24 Тираж 900 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Ударная обработкатвердыми частицами 0,5-1,0 ммсо скоростью80-100 м/с