Способ местного борирования стальных деталей и состав для его осуществления

А СОВЕТСКИХсаивлцлиесник С 23 С 9/О ЫЙ КОМИТЕТ ССС ОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮГОСУДАРСТВ ПО ДЕЛАМ И ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИЯ Т 1 мч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения износостойкости обрабатываемых деталей, при одновременном снижении температуры борирования, нагрев и выдержку в тлеющем разряде производят в смеси водорода и аргона при следующем соотношении компонентов, об.Х:Водород 5-50Аргон Остальное2. Состав для борирования стальных деталей, включаюший аморфный бор и этиловый спирт, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения иэносостойкости при одновременном снижении температуры борирования,он дополнительно содержит водную буру при следующем соотношении компонентов, г/л:Аморфный бор, гВодная бура, гЭтиловый спирт До 1 л Бюл,лер,200-400 60-200 д С(71) Могилевский технологический институт(53) 621 785 5392621 785 51 06(088 8) (56) 1. Применение тлеющего разряда для ионного силицирования и борирования.-Журнал МИТОМ, 1980, В 3, с. 16-17.2. Авторское свидетельство СССР У 836202, кл. С 23 С 9/00, 1981.(54) СПОСОБ МЕСТНОГО БОРИРОВАНИЯСТАЛЬНЫХ ДЕТАПЕЙ.И СОСТАВ ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ местного борированиястальных деталей, включающий нанесение борсодержащего состава; нагрев ивыдержку в тлеющем разряде, о т л иО 111609511160 Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных деталей, преимущественно в машиностроении для упрочнения их рабочих поверхностей. 5Известен способ упрочнения поверхности деталей путем борирования иэ газовой среды в тлеющем разряде в атмосфере ВС 1 или В Н в протоке водорода Г 13. 1 ОНедостатками известного способа являются ограниченное число газообразных соединений бора, сложность их получения и дороговизна, токсичность насыщенного агента (ВС 1 З), сложность, 15 осуществления местного борирования.,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ местного бо 2 О рирования стальных деталей 2 из пасты, нанесейной электрофоретическим осаждением с нагревом и выдержкой в тлеющем разряде при остаточном давлении воздуха 5-20 мм рт.ст., напряжении 300-400 В и плотности тока 0,02- 0,03 А/см .Осуществляется этот способ из пасты состава:Аморфный бор, г 200-.400Зтиловый спирт, л До 1ЗОНедостатками известных способа и состава является необходимость нагрева и вьдержки до температур не менее 900 С, При более низких температурах борирование становится невоэмож-,35 ным вследствие уменьшения активности бора в среде остаточного воздуха.Борирование при 700-800 С приводит к Формированию диффуэионного слоя с меньшей дефектностью и более высокой ф износостойкостью.Целью изобретения является увеличение износостойкости обрабатываемых деталей при одновременном снижении температуры борирования.Поставленная цель достигается тем; что согласно способу местного борирования стальных изделий, включающему нанесение борсодержащего покрытия, нагрев ивьдержку в тлеющем разряде, нагрев и выдержку в тлеющем разряде производят в смеси водорода и аргона при следующем соотношении компонентов, об,Х:Водород 5-50Аргон ОстальноеСостав для борирования стальных деталей, состоящий из аморфного бора 95 2и этилового спирта, дополпптельнсодержит водную буру при следукяцем соотношении компонентов:Аморфный бор, г 200-400Водная бура, г 60-200Этиловьй спирт, л До 1.Процесс борирования па предлагаемому способу проводят в следующей последоватепьности.На деталь наносят борсодержащий слой электрофоретическим осаждением в суспензии при соотношении компонентов:Аморфный бор, г 200-400Водная бура, г 60-200Зтиловый спирт, л До 1Затем деталь помещают в вакуумную камеру, создают вакуум1-2, 10мм рт.ст, и продувают камеру смесью водорода и аргонапри соотношении компонентов:Водород 5-50Аргон ОстальноеПри остаточном давлении 5-20 мм рт,ст. производят нагрев и выдержку в тлеющем разряде. Напряжение горе, ния разряда составляет 200-400 В, плотность тока 0,02-0,03 А/см 2.П р и м е р. По предлагаемому способу подвергали борированию образцы из стали 45 О 10 ми и высотой 20 мм. Борсодержащий слой наносили на образцы электрофоретическим осаждением в суспензии при напряжении40 В. Образцы являлись катодами. Толщина слоя составляла 0,2 мм.Нагрев и вьдержку образцов производиг.л в смеси водорода и аргоне с различными соотношениями при давлении 5-20 мм рт.ст напряжении 350 В и плотности тока 0,025 А/см .При аналогичных режимах обрабатывались образцы из этой же стали известным способом и составом.Сравнительные результаты обработки приведены в табл. 1. Время выцержкиво всех опытах составяло 0,5 ч.Из полученных результатов вытекает, что в изобретении способ борирования и состав для его осуществления позволяет производить насыщение приоболее низких температурах (700-800 С)и высокой скоростью.Нагрев и выдержка деталей в среде водорода и аргона способствуют сохранению активности бора при температурахниже 900 С. При этом водород как газос сильно восстановительными свойствами активно восстанавливает окислые1116095 Таблица 1 Составатмосферы Состав борсодержащей суспензии,Борирование Бор 200 "гБура 200 г Спирт До 1 л Бор 300 г Бура 130 г Спирт До 1 л Бор 400 г Бура 60 г. Спирт До 1 л бора и железа. 5-ной концентрации водорода достаточно для образования восстановительной атмосферы. Содержание водорода свыше 507 нежелательно, так как напряжение горения тлеющего разряда при этом превышает 400 В. Значительно повышается вероятность перехода тлеющего разряда в дуговой и повышаются энергозатраты на процесс.Оптимальным является сопержжние водорода, равное 307.Введение в суспензию водной буры 1 Мя В О 10 НО) позволяет производить насыщение при 700-800 С со скоростью, соизмеримой со скоростью в известном способе при 900 С и выше. Количество буры в суспензии более 507 (весовык по отношению к бору) не влияет на результаты борирования. При концентрации буры менее 307 скорость борирования падает.Оптимальным является. содержание буры, равное 407 (весовых,по отношению к бору).Предлагаемым 5 ХН+957 Ачспособом Для сравнения свойств борированных образцов производили их испытание на износостойкость при сухомтрении скольжения.Предлагаемым способом образециз стали 45 борировался при 700 Со,9а известным - при 900 С. В обоихслучая толщина слоя составляла 80 мкм,микротвердость 1500-1600 кгс/мм.Удельная нагрузка при испытаниисоставляла 30 кгс/см, скоростьскольжения 1,5 м/с.Величина износа образцов на 1000 ипути трения показана в табл. 2.Таким. образом, снижение температуры в предлагаемом способе способствует увеличению износостойкости диффузионного слоя в 1,5 раза. 2 О Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в снижении температуры насьпцения, что улучшает технологичность процесса и повышении износостойкости диффузион - ного слоя, что увеличивает эффектив;ность процесса борирования. Толщина диффузионного слояпри температурах выдержки,мкм 700 С 800 С 900 С 20-25 25-30 40-50 До 30 30-35 60-70 15-20 20-30 45-501116095 Составатмосферы Борирование 1 30-40 40-50 70-80 30-40 50-60 25-30 Известным способом Остаточныйвоздух Состав борсодержащей суспензии ЗОЖН 2+70 ХАч Бор 200 г Бура 200 г Спирт До 1 лБор 300 г Бура 130 г . Спирт До 1 л Бор 400 г Бура 60 г Спирт До 1 л ЯОМН+507 Ач Бор 200 гБура 200 гСпирт До 1 л Бор 300 г Бура 130 г Спирт До 1 л Бор 400 гБура 60 гСпирт До 1 л Бор 300 гСпирт До 1 л Продолжение таблицы Толщина диффузионного слояпри температурах выдержки,мкм 700 С 800 С 900 С 30-40 45-50 70-80 35-40 50-60 80-90 20-25 До 40 80-85 30-40 40-50 55-65 Слоя нет 5-10 80-901116095 Таблица 2 Износ, мг/см Образец Способ борирования Сталь 4.53 4,8 То же 6,1 Корректор А, Обручар Заказ 6872/22 Тираж 899 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Предлагаемыйй =700 С,7=054 ч Известный,Е = 900 С,= 0,54 ч Составитель Л. БурлиноваРедактор Н. Швыдкая Техред Т,Дубинчак 1