Способ получения диффузионного хромированного покрытия на железоуглеродистых сплавах

)5 С 23 С 10 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН АрабИОН ИЯН ургии,ботке,ешдов жеГОСУДАРСТВЕН ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(56) Авторское свидетельство СССРМ 578363, кл. С 23 С 10/28, 1976.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИФФУНОГО ХРОМИРОВАННОГО ПОКРЫТЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВАХ(57) Изобретение относится к метала именно к химико-термической обр Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам химико-термической обработки (ХТО) для повышения эксплуатационных характеристик изделий и может быть использовано в машиностроительной, металлургической и приборостроительной промышленности для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента.Целью способа является повышение износостойкости диффузионного, хромированного покрытия за счет повышения пластичности хромированного слоя.Указанная цель достигается тем, что в способе поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента, который заключается в нанесении на упрочняемую поверхность химического покрытия с последующим диффузионным хромированием, на упрочняемую поверхность изделия путем химического осаждения наносят трехкомпоЫ 1731870 А и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение износостойкости железоуглеродистых сплавов за счет повышения пластичности хромированного покрытия. Способ включает нанесение на поверхность никелькобальтфосфорного химического покрытия толщиной 5 - 8 мкм и последующее диффузионное хромирование при 950 - 1050 С в течение 6 - 7 ч, Это позволяет повысить износостойкость при высоком удельном давлении в узле трения и предотвращает возникновение трещин в покрытии. 4 табл. нентное никелькобальтфосфорное покрытие толщиной 5 - 8 мкм, после чего осуществляют диффузионное хромирование для образования хромированного слоя с вн ней композиционной зоной из карби хрома и твердого раствора хрома в алезе.Предлагаемый способ отличается от известного тем, что химическим осаждением наносят никелькобальтфосфорное покрытие определенной толщины, а в процессе хромирования формируют слой с внешней композиционной зоной. Толщина никелькобальтфосфорного покрытия менее.5 мкм не оказывает заметного влияния на строение хромированного слоя при последующем диффузионном насыщении. В этом случае образованное хромированное покрытие аналогично образцам без предварительной обработки химическим способом, При толщине химического покрытия более 8 мкм5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 образуется хромированный слой с внешней карбидной зоной. С увеличением толщины никелькобальтфосфорного покрытия до 20 мкм толщина сплошной карбидной зоны достигает 70 мкм.Хромирование на протяжение менее 6 ч приводит к образованию внешней эоны из твердого раствора хрома в а-железа, Износостойкость подобного хромированного слоя существенно 1(2 - 3 раза) ниже иэносостойкости слоя с карбидной или композиционной внешней зоной. Увеличение времени выдержки (более 7 ч) обуславливает нежелательное возрастание шероховатости насыщаемой поверхности. Снижение температуры хромирования (менее 950 С) нецелесообразно из-за резкого уменьшения толщины внешней композиционной зо. ны. Температура более 1050 С связана с интенсивным ростом зерен серцевины.Образование хромированного слоя с внешней карбидной зоной или с внешней зоной из твердого раствора хрома в а-железе не обеспечивает необходимой износостойкости при высоком удельном давлении в.узле трения. В случае. использования предлагаемого диффузионного покрытия нагрузки, возникающие в узле трения, воспринимаются в первую очередь более пластичным компонентом диффузионного слоя, а именно твердым раствором хрома в а - железе, Релаксация деформационных напряжений в указанной структурной составляющей внешней зоны способствует сохранению собственно карбидных зерен, а следовательно, высокой износостойкости покрытия. Сохранению диффузионного слоя способствует и то, что столбчатые карбидные зерна не поддаются выкрашиванию в силу прочного сцепления с твердым раствором,В результате действия перечисленных факторов изменяется характер разрушения диффузионного хромированного покрытия. Если в случае формирования внешней карбидной зоны рост удельного давления приводит к образованию трещин в этой зоне, то после создания внешней композиционой зоны увеличение связано лишь с увеличением износа за счет истирания. Интенсивность истирания с ростом давления выше допустимых значений резко увеличивается по параболической зависимости.Диффузионное хромированное покрытие состоит из внешней композиционной зоны, представляющей собой столбчатые карбиды хрома Сг 7 Сз, пронизывающие объем твердого раствора хрома в а-железе перпендикулярно к насыщаемой поверхности, сплошной зоны твердого раствора хрома в а-железе; эвтектоидной зоны, далее следует серцевина,Предлагаемый способ получения диффузионного карбидного покрытия реализован следующим. образом.Проводят обработку отверстия 20 в деталях иэ углеродистой качественной конструкционной стали 45. Последовательность обработки следующая; химическое осаждение, диффузионное хромирование.Химическое осаждение никелькобальтфосфорного покрытия на изделие осуществляют в растворе, содержащем, г/л: углеродистый кобальт 7; сернокислый никель 15; лимоннокислый натрий 84; гипофосфит натрия 30. Плотность нагрузки составляет 7,2 дм /л, Длительность осаждения сплава при 80 - 90 С 150 мин, рН раствора 8 - 9. Значение рН корректируют добавлением раствора аммиака.Толщину химического покрытия контролируют на приборе Т 1 К 2-ПУГГОСТ 10717-75 при увеличении х 487. Погрешность измерения определяют ценой .наименьшего деления шкалы винтового окуляра микрометра и для предлагаемого диапазона значений толщины химического покрытия (5 - 8 мкм) составляет 3,8 - 6,0.Диффузионное хромирование проводят газовым способом в порошковой смеси из 60феррохрома, 33оксида алюминия и 7хлористого аммония. Процесс насыщения ведут при 1050 С на протяжении 6 - 7 ч в реторте с плавким затвором. После насыщения реторту охлаждают с печью до комнатной температуры, В результате образуется диффузионный слой указанной структуры. Образцы типа втулок имеют толщину стенки 10 мкм, что исключает возможность сквозной диффузии,Износостойкость образцов исследуют на стенде одностороннего движения в усло. виях трения скольжения. Частота вращения 2 с 1, удельное давление изменяют от 2 до 7 МПа, диаметр образцов типа вал-втулка 20 мм (предлагаемым способом обрабатывают втулку, вал изготавливают из стали 45 с последующим диффузионным борированием), диаметральный зазор находится в пределах 0,05 - 0,07 мм Д - 8 квапитет.точности), база испытанийциклов, Промывкуобразиов, взвешивание и подачу смазочного масла производятчерез каждые 2 10 циклов. Величину уменьшения массы образцов определяют как разницу двух смежных значений массы. Погрешность полученных значений уменьшения массы образца определяют как квадратичную сумму погрешностей отдель5 1 7.31870 Формула изобретен ия Способ получения диффузионного хромированного покрытия на жвлезоуглеродистых сплавах, включающий нанесение на 5 поверхность химического покрытия с последующим диффузионным хромированием в порошковой среде, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения иэносостойкости эа счет повышения пластичности хромирован ного покрытия, в качестве химического покрытия наносят никелькобальтфосфорное покрытие толщиной 5-8 мкм, а диффузионное хромирование проводят при 950 - 1050 С втечение 6 - 7 ч.15 Таблица 1 Толщина Фазовый состав внешхимическо- ней зоны хромированного покрц- го слоятия, мкм Уменьшение массы образца,мгУдельное дав-. ление при испытаниях на изнашивание,МПа Толщина внешней зоны хромированногослоя, мкм 2 3 4 10-15 Карбиды СозС 6, Сг 7 Сз и СгзС 2 Карбид Сг 7 Сз + твердый раствор Сг в а-Ре60-70 То же То же 20-30 Карбид СгуСз ЪП р и м е ч а н и е. ббработка при постоянных времени 6,5 ч, при 1000 ОС хромирования. ных измерений. Для полученных значений уменьшения массы (92-344 мг) она не превышает 1 ,Результаты проведенных измерений представлены в табл.1 - 4.Использование предлагаемого способа получения диффузионного хромированного покрытия обеспечивает по сравнению с известными способами повышение износостойкости при высоком удельном давлении в узле трения, что увеличивает долговечность упрочненных деталей.Таким образом, заявляемое изобретение позволит расширить область применения диффузионного хромирования. 2 3 5 2 3 4 5 6 2 3 45 .6 2 3 5 6 7 2 3 4 5 98 120 Трещины в покрытии106 134 166 235 102 127 158 201278 .97 123 152 190 265 95 126 150 187 249.Таблица 2Возрастание шероховатости поверхности при данном времени хромировани риводит к увеличению приработачного износа и, как следствие, к изменению зазор паре трения,Таблица 31731870 10 Продолжение. табл. 3 П р им и е, Толщина химического покрытия 6 мкм, время хромирования 6,5 блица 4 вы держки ри хро овании покры тия, мкм 2-5 5 0 О Составитель И. ДашковаТехред М,Моргентал едактор М. Бланар Корректор Н. Король аказ 1560 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская на 045 здэтельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 оизводств Толщина хими- ческоТемпература хромирования,о Фазовый состав внешней зоны хромированного слояКарбид Сг 7 Сз + твердый раствор Сг в а-Ге То жеТолщина внешней зоны хро- мированного слоя,мкм Удельное давление при испы таниях на изнаш ива ние, МПэ Умен ьш ние мас образцамг 92 125 148 181 233 296