RU1786186C - Состав дл титанировани стальных изделий - Google Patents

Abstract

Использование: в машиностроительной , химической и других отрасл х промышленности . Сущность изобретени : состав содержит, мас.%: двуокись титана 30-60; фтористый алюминий 2-5; титаноникелева  лигатура с равным массовым соотношением титана и никел  38-65. 3 табл.

Description

Изобретение относитс  к химико-термической обработке и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отрасл х промышленности.

Известен состав дл  титанировани  стальных изделий, содержащий, вес.%: оксида алюмини  20; алюмини  18; хлористого аммони  4; двуокиси титана 42, при котором детали помещают в контейнер, затем загруженный контейнер устанавливают в печь, через которую прокачивают водород и выдерживают в печи при 1000°С в течение 2ч.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению  вл етс  состав дл  титанировани  стальных и чугунных изделий, содержащий, вес.%: порошка титана 25-40; порошка никел  25-40; фтористого алюмини  2-6; оксида алюмини  остальное, при этом детали загружают в контейнер; навод т плавкий затвор и выдерживают в печи при 950-1000° С в течение б ч.

Однако недостатками известного состава  вл ютс  недостаточна  насыщающа  способность и износостойкость, так как получаемый диффузионный слой имеет в своем составе алюминий-железа, никелид железа, которые не обеспечивают высокой твердости , износостойкости, вследствие недостатка титана в насыщающей смеси.

Целью изобретени   вл етс  повышение насыщающей способности состава и износостойкости изделий;

Поставленна  цель достигаетс  тем, что состав дл  титанировани  стальных изделий , включающий титаносодержащий и никелесодержащий компоненты и фтористый алюминий, дополнительно содержит двуокись титана, а в качестве титаносодержа- щего и никелесодержащего компонента - титаноникелевую лигатуру с равным массовым соотношением титана и никел  при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Двуокись титана30-60

Фтористый алюминий2-5

Титаноникелева  лигатура

с равным массовым

соотношением титана и

никел 38-65

В результате проведени  эксперимен- исследований неожиданно вы виk

3

о

00

Qs

лось, что возможно количественное увеличение содержани  активных атомов титана в насыщающей смеси за счет введени  двуокиси титана, котора  частично восстанавливаетс  титаноникелевой лигатурой, что способствует образованию на поверхности обрабатываемых деталей бездефектного карбидного сло .

Титаноникелева  лигатура содержит перенасыщенный твердый раствор титана в никеле, который стабилизируетс  при резком охлаждении от температуры приготовлени  лигатуры (950-1000°С). Двуокись титана (ГОСТ 24763-81) и фтористый алюминий (ТУ 6-09-1122-84) перемешивают в конусном смесителе в течение 10-15 мин. В контейнер с полученной насыщающей смесью упаковывают детали, навод т плавкий затвор, помещают в печь, предварительно нагретую до температуры насыщени  950-1000° С и выдерживают в течение 5-6 ч. После этого контейнер извле- каютиз печи, охлаждают, детали извлекают, смесь просеивают, добавл ют фтористый алюминий, смесь смешивают в конусном смесителе в течение 15-20 мин и смесь готова к повторному использованию.

Дл  выбора массового соотношени  титана и никел  в титаноникелевой лигатуре были приготовлены составы, содержащие каждый, вес.%: порошок титана 26,4; 30,1; 33; 36,3; 39,6, порошок никел  39,6; 36,3; 33; 30,1; 26,4; двуокись титана 30; фтористый алюминий 4, Процесс титанировани  проводили при 1000° С в течение 5 ч на образцах из стали 45 и У10. Данные по вли нию количества никел  в титановой лигатуре на толщину карбидного сло , насыщающую способность, износостойкость приведены в табл,1.

Как видно из табл. Т, с понижением процентного содержани  порошкового никел  до 33% увеличиваетс  карбидный слой и износостойкость; содержащие титаНа при этом 33 вес.%. Дальнейшее уменьшение по - рошка никел  до 26,4 вес,% в насыщающей смеси приводит к снижению толщины карбидного сло  и износостойкости.

Таким образом, экспериментально ус- тановлено, что оптимальное соотнощё нШ пбр оШковбго никел -и титан.а в лигатуре составл ет 1:1.

Дл  выбора оптимального количества порошка двуокиси титана были приготовле- ны насыщающие смеси из компонентов, содержащие кажда  (в вес.%): порошка двуокиси титана - 20, 30, 40, 50. 60, 70; фтористого алюмини  - 1. 2. 3, 4, 5, 6; титаноникелевой ттогатуры с равным массовым

соотношением титана и никел  - 29, 38, 47, 56,65,74.

Перед насыщением проводилось приготовление титаноникелевой лигатуры.

Процесс титанировани  проводили при 1000° С в течение 5 ч, образцы из углеродистой стали 45 и У10.

Данные по вли нию количества двуокиси титана, фтористого алюмини , титанони- келевой лигатуры на насыщающую способность, износостойкость представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, при увеличении содержани  двуокиси титана более 30 вес.% значительное повышаетс  толщина карбидного сло , износостойкость увеличиваетс .

При содержании двуокиси титана свыше 60 вес. % наблюдаетс  резкое снижение толщины карбидного сло  и износостойкости покрытий.

Уменьшение содержани  двуокиси титана менее 30 вес.% приводит к образованию большого количества интерметал лидов, что снижает толщину карбидного сло  в 2 раза и износостойкость. . ,

Таким образом, наилучшими показател ми с достаточно высокой износостойкостью дл  стали 45-(4,0-7,1). 10 г, дл  стали У10 - (1,2-2,4)- г и толщиной диффузионного сло  дл  стали 45 - 50-62 мкм дл  стали У10 - 74-84 мкм обладают смеси 2-5, включающие, вес.%;

Двуокись титана30-60

Фтористый алюминий2-5

Титаноникелева  лигатура

с равным массовым

соотношением титана и

никел 38-65

Диффузионное титанирование стальных изделий предлагаемым составом провод т следующим образом.

Издели  из стали 45, У10 очищают от ржавчины и гр зи, обезжиривают. Готов т титанирующую смесь путем смешивани  порошков предварительно полученной титановой лигатуры, содержащей в качестве легирующего компонента порошок никел , двуокиси титана, фтористого алюмини  в конусообразном смесителе в течение 10-15 мин,

При титанировании в порошковой смеси детали упаковывают в следующем пор дке: на дно контейнера помещают слой титанирующего состава толщиной 20-30 мм. Затем укладывают детали таким образом , чтобы рассто ние до стенок контейнера и между детал ми было не менее 15-20 мм. Детали засыпают насыщающей смесью, слегка уплотн  . Рассто ние между сло ми деталей должно быть не менее 15-20 мм.

Верхний слой засыпают толщиной 30-40 мм над детал ми. Дл  предотвращени  окислени , используетс  плавкий затвор. Контей- мер помещают в печь, нагретую до 950-1000° С, и выдерживают 5-6 ч. Затем контейнеры извлекают из печи, охлаждают и распаковывают.

Вход щий в состав насыщающей смеси порошок титановой лигатуры перед титани- рованием получают следующим образом. Порошок титана (титановую губку, стружку) засыпают в стальной контейнер, помещают в печь при 900-950° С в атмосфере диссоциированного аммиака и выдерживают в течение 6-7 ч. Если примен лась титанова  губка или стружка, производитс  размол. Полученный порошок смешивают с высокодисперсным порошком никел  в соотношении 1:1 в конусном смесителе в течение 0,5-1 ч. Готовую шихту засыпают в стальной контейнер и нагревают в диссоциированном аммиаке до 900-950°С. и выдерживают при этой температуре 3-4 ч, затем охлаждают в той же среде до 100-150° С. Полученную лигатуру размалывают в порошок.

Примеры, подтверждающие возможность осуществлени  изобретени  с получе- нием положительного эффекта при использовании всей совокупности существенных признаков изобретени , указанных в формуле.

П р и м е р 1. Провод т титанирзвание образцов из стали 45 и У10 с размерами: диаметром 10 мм и толщиной 5 мм, которые очищали от ржавчины и обезжиривали, Дл  получени  покрытий была приготовлена насыщающа  смесь следующего состава, вес.%:

Двуокись титана (ТЮа)30

Фтористый алюминий (AIF)5

Титаноникелева  лигатура

(Ti )65

с равным массовым соотношением титана и никел .

Вход щую в состав насыщающей смеси порошок титаноникелевой лигатуры получали предварительно перед процессом тита- нировани  (см. пример в общем виде).

В контейнер с полученной насыщающей смесью, которую предварительно пере- мешивали в конусном смесителе в течение 10-15 мин. упаковывают стальные детали, навод т плавкий затвор и помещают контейнер в печь, предварительно нагретую до температуры насыщени  950° С, и выдержи- вают в течение 6 ч. Затем контейнер извлекают из печи, охлаждают, детали извлекают, смесь просеивают, добавл ют фтористый алюминий. Смесь смешивают в конусном смесителе в течение 15-20 мин.

Исследовани  полученных образцов провод т следующим образом.

Микротвердость определ ют на микротвердомере ПМТ-3.

Износостойкость определ ют на машине трени  СМЦ-2.

Толщину карбидного сло  определ ют на металлографическом микроскопе МИМ- 8. Определение чистоты поверхности производ т визуально.

Результаты испытаний представлены в табл. 3.

П-р и м е р 2. Титанирование образцов провод т аналогично примеру 1.

Титанирующий состав имеет следующее содержание компонентов, вес.%:

Двуокись титана45

Фтористый алюминий3,5

Титаноникелева  лигатура51,5

с равным массовым соотношением титана и никел .

Температура процесса 975°С.Выдержка т 5,5ч.

Результаты испытаний представлены в табл. 3.

П р и м е р 3. Провод т аналогично примеру 1.

Титанирующий состав имеет следующее содержание компонентов, вес.%:

Двуокись титана60

Фтористый алюминий2

Титаноникелевэ  лигатура38

с равным массовым соотношением титана и никел ,

Т 1000° С; .

Результаты испытаний представлены в табл. 3.

Предлагаемое изобретение по достигаемой цели сравнивали с прототипом (см. з. № 4632893/31-02 от 06.01.89 г., полож. решение от 12.07,89 г).

Дл  сравнени  было проведено титани- рование образцов составом по прототипу при 1100° С, содержащим, вес.%:

Порошковый титан35

Порошок никел 35

Фтористый алюминий4

Оксид алюмини 26 .

Результаты сравнительных испытаний представлены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, использование предлагаемого состава дл  титанировани  по сравнению с прототипом обеспечивает повышение насыщающей способности, состава , увеличение толщины карбидного сло  изделий из стали 45 в 1,7-2,1 раза, из стали У10-1,6-1,9 раза, повышение износостойкости изделий в 1,5 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   « .. Состав дл  титанировани  стальных изделий , включающий титано-и никелесодержащий компоненты и фтористый алюминий, отличающийс  тем, что, с целью повышени  насыщающей способности состава и износостойкости изделий, он дополнительно содержит двуокись титана, а.в качестве титано- и никелесодержащего ком

   понентов - титаноникелевую лигатуру с равным массовым содержанием титана и никел  при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Двуокись титана, - 30-60;

   Фтористый алюминий-2-5;

   Титаноникелева  лигатура

   с равным массовым

   содержанием титана и

   никел -38-65.

   Таблица 1

   15

   Таблица 2

   Таблица 3