RU2003734C1 - Method of chemical and thermal treatment of steel articles - Google Patents
Method of chemical and thermal treatment of steel articlesInfo
- Publication number
- RU2003734C1 RU2003734C1 SU5043364A RU2003734C1 RU 2003734 C1 RU2003734 C1 RU 2003734C1 SU 5043364 A SU5043364 A SU 5043364A RU 2003734 C1 RU2003734 C1 RU 2003734C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- mixture
- composition
- chromium oxide
- product
- Prior art date
Links
Description
Изобретение относитс к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных изделий, а именно к способам хромировани , и может быть использовано о машиностроении и других отрасл х промышленности дл повышени эксплуатационной стойкости деталей машин, работающих в услови х интенсивных механических и тепловых нагрузок.The invention relates to metallurgy, in particular to chemical-thermal treatment of steel products, in particular to chromium plating methods, and can be used in mechanical engineering and other industries to increase the operational stability of machine parts operating under conditions of intense mechanical and thermal loads.
Известны способы диффузионного хромировани из газовой фазы контактным способом, при котором издели помещают в контейнер с насыщающей смесью, после чего провод т нагрев до температуры насыщени , изотермическую выдержку в течение 4-10 ч и охлаждение. (Дубинин Г. И. Диффузионное хромирование сплавов. М.: Машиностроение, 1964, с. 451). Недостатки данного способа - больша длительность процесса и мала глубина сло , состо щего из карбидов хрома при обработке срсднеуг- леродистых легированных и штампооых сталей .There are known methods of diffusion chromium plating from the gas phase by a contact method, in which the products are placed in a container with a saturating mixture, after which they are heated to a saturation temperature, isothermal exposure for 4-10 hours and cooling. (G. Dubinin. Diffusion chromium plating of alloys. M: Mechanical Engineering, 1964, p. 451). The disadvantages of this method are the long duration of the process and the shallow depth of the layer consisting of chromium carbides in the processing of sredneglerodny alloyed and stamped steels.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс способ химико-термической обработки, включающий приготовление насыщающей смеси, содержащей 53,2 мас.% оксида хро- м,а, 13,3 мас.% алюмини , 4,7 мас.% фтори- огого алюмини (активатора), 28,8 мас.% оксида алюмини (инертного разбавител ), загрузку в контейнер, нагрев до 900- 1200°С, выдержку и охлаждение (Ллхович Л. С. и др. Применение метода металлотермии дл химико-термической обработки. В сб. Защитные покрыти на металлах, вып. 9, 1975. с. 17-24).The closest in technical essence and the achieved effect is a method of chemical-thermal treatment, including the preparation of a saturating mixture containing 53.2 wt.% Chromium oxide, and 13.3 wt.% Aluminum, 4.7 wt.% Fluorine - aluminum (activator), 28.8 wt.% alumina (inert diluent), loading into a container, heating to 900-1200 ° С, holding and cooling (L. L. Lkhovich and others. Application of metallothermy method for chemical heat treatment.In Sat. Protective coatings on metals, issue 9, 1975. S. 17-24).
При хромировании сред неуглеродистых и штамповых сталей из известного состава в режиме СВС-воспламенёии толщина поверхностного сло недостаточна . Кроме того, при испытани х на термостойкость в услови х резкой смены температур наблюдаетс сколо- и трещино- образование диффузионного сло , состо щего преимущественно из карбидов хрома.When chromizing media of non-carbon and die steels of known composition in the SHS ignition mode, the thickness of the surface layer is insufficient. In addition, when tested for heat resistance under conditions of abrupt temperature changes, cracking and crack formation of a diffusion layer, consisting mainly of chromium carbides, are observed.
Целью изобретени вл етс интенсификаци процесса, повышение термостойкости сло на внутренней поверхности издели за счет образовани диффузионного сло с внутренней зоной, состо щей из твердого хрома в a -Fe, и экономичности процесса.The aim of the invention is to intensify the process, increase the heat resistance of the layer on the inner surface of the product due to the formation of a diffusion layer with an inner zone consisting of solid chromium in a-Fe, and the efficiency of the process.
Поставленна цель достигаетс тем, что провод т приготовление насыщенных сме- сей 2-х составов, содержащих в качестве инертного разбавител продукт взаимодействи оксида хрома с алюминием, в качестве активатора - кристаллогидрат хлористого алюмини , а оксид хрома и алюминий вз тыThis goal is achieved by the preparation of saturated mixtures of 2 compositions containing, as an inert diluent, the reaction product of chromium oxide with aluminum, aluminum chloride crystalline hydrate as an activator, and chromium oxide and aluminum are taken
в мольном отношении 1:2 при следующем соотношении компонентов в составе № 1, мас.%:in a molar ratio of 1: 2 in the following ratio of components in the composition No. 1, wt.%:
Смесь оксида хрома и алюмини о мольномA mixture of chromium oxide and aluminum about molar
отношении 1:233,5-64,5ratio 1: 233.5-64.5
Продукт химическогоChemical product
взаимодействи оксидаoxide interactions
хрома и алюмини 35,0-45,0chrome and aluminum 35.0-45.0
0 Кристаллогидрат0 Crystal hydrate
хлористого алюмини 0,5-1,5 а в составе № 2, мас.%:aluminum chloride 0.5-1.5 and in the composition No. 2, wt.%:
Смесь оксида хромаChromium oxide mixture
и алюмини в мольном 5 отношении 1:228,0-47,6and aluminum in a molar 5 ratio of 1: 228.0-47.6
Продукт химическогоChemical product
взаимодействи оксидаoxide interactions
хрома и алюмини 47,6-71,1chromium and aluminum 47.6-71.1
Кристаллогидрат 0 хлористого алюмини 0,9-4,8Crystalline Hydrate 0 Aluminum Chloride 0.9-4.8
загрузку изделий в реактор провод т в следующем пор дке: сначала заполн ют канал изделий насыщающей смесью состава Мг 1, затем издели помещают вертикально в ре- 5 акгор, после чего заполн ют реактор насыщающей смесью состава N; 2 при соотношении масс смесей и обрабатываемых изделий на единицу их длины в пределах 1:(1-2). нагрев провод т со скоростью 0 Ю-20 град/мин до момента самовоспламенени насыщающей смеси состава № 2, а выдержку при температуре насыщени провод т в течение 30-90 мин.the products are loaded into the reactor in the following order: first, the product channel is filled with a saturating mixture of composition Mg 1, then the products are placed vertically in re-5 acor, and then the reactor is filled with a saturating mixture of composition N; 2 when the mass ratio of the mixtures and the processed products per unit of their length is within 1: (1-2). heating is carried out at a speed of 0-10-20 deg / min until the saturating mixture of composition No. 2 self-ignites, and exposure at the saturation temperature is carried out for 30-90 minutes.
Использование насыщающей смеси со- 5 става №2 позвол ет достичь экономичности процесса за счет большего содержани инертного разбавител . При этом состав № 2 обеспечивает услови самовоспламенени насыщающей смеси состава № 1, при Q соотношении компонентов, взлтых в за вленных пределах.The use of a saturating mixture of composition No. 2 makes it possible to achieve process efficiency due to the higher content of inert diluent. In this case, composition No. 2 provides the conditions for self-ignition of a saturating mixture of composition No. 1, with a Q ratio of components taken up within the declared limits.
Инертный растворитель в том и другом составе насыщающих смесей, в качестве которого использован продукт химического 5 взаимодействи оксида хрома и алюмини , предотвращает спекание смесей и их налипание на поверхность изделий. Применение в качестве активатора кристаллогидрата хлористого алюмини способствует интен- 0 сификации процесса в результате ускорени доставки активных атомов хрома к поверхности обрабатываемых изделий. Кроме того активатор фиксирует начальный момент воспламенени .An inert solvent in both compositions of saturating mixtures, which is used as the product of chemical interaction of chromium oxide and aluminum, prevents sintering of mixtures and their adhesion to the surface of products. The use of aluminum chloride crystalline hydrate as an activator enhances the process as a result of accelerated delivery of active chromium atoms to the surface of workpieces. In addition, the activator captures the initial moment of ignition.
5 Оксид хрома и алюминий вз ты в мольном отношении 1:2, т.е. в стехиометрии дл получени чистых хрома и оксида алюмини . Отклонение от стехиометрии, например , в случае избытка оксида хрома и недостатка алюмини в результате реакции5 Chromium oxide and aluminum are taken in a molar ratio of 1: 2, i.e. in stoichiometry to produce pure chromium and alumina. Deviation from stoichiometry, for example, in the case of excess chromium oxide and a lack of aluminum as a result of the reaction
восстановлени в смеси нар ду с хромом и оксидом алюмини будет присутствовать избыток оксида хрома и цель изобретени не будет достигнута. В случае недостатка оксида хрома и избытка алюмини при насыщении нар ду с диффузией хрома будет наблюдатьс и диффузи алюмини , что отрицательно повли ет на термостойкость.reduction in a mixture along with chromium and alumina there will be an excess of chromium oxide and the object of the invention will not be achieved. In the case of a lack of chromium oxide and an excess of aluminum upon saturation, along with diffusion of chromium, aluminum diffusion will also be observed, which will negatively affect the heat resistance.
При содержании смеси оксида хрома и алюмини в составе № 2 ниже за вленного самовоспламенени смеси состава № 1 не происходит, а при содержании выше за вленного разогрев внутренней поверхности изделий от смеси состава № 1 превысит температуру плавлени материала изделий. При содержании инертного разбавител в смеси состава N 2 ниже за вленного возникают большие температуры на поверхности канала изделий, а при содержании выше за вленного - не происходит самовоспламенени состава № 1.When the content of the mixture of chromium oxide and aluminum in composition No. 2 is lower than the claimed self-ignition, the mixture of composition No. 1 does not occur, and if the content is higher than the claimed heating of the inner surface of the products from the mixture of composition No. 1, it will exceed the melting temperature of the material of the products. When the content of an inert diluent in a mixture of composition N 2 below the claimed high temperatures arise on the surface of the channel of the products, and when the content is higher than the claimed, self-ignition of composition No. 1 does not occur.
Если содержание активатора в смеси состава № 2 ниже за вленного, то увеличиваетс температура воспламенени и врем до его начала, что приводит к ухудшению экономичности процесса и вырождению процесса во внутреннем канале. Превышение за вленного предела ведет к уменьшению суммарного тепловыделени при самовоспламенении.If the content of the activator in the mixture of composition No. 2 is lower than the declared value, the ignition temperature and the time before it begins to increase, which leads to a deterioration in the efficiency of the process and degeneration of the process in the internal channel. Exceeding the declared limit leads to a decrease in the total heat release during autoignition.
Содержание компонентов в смеси состава № 1Ъ за вленных пределах обеспечивает достижение термостойкости за счет , формировани поверхностного сло на внутренней поверхности издели требуемого фазового состава с внутренней зоной, состо щей из твердого раствора хрома в a- Fe. Наружна зона сло состоит из карбидов хрома.The content of the components in the mixture of composition No. 1b of the stated limits ensures thermal stability due to the formation of a surface layer on the inner surface of the product of the required phase composition with an inner zone consisting of a solid solution of chromium in a-Fe. The outer zone of the layer consists of chromium carbides.
Вертикальное расположение изделий в реакторе обеспечивает получение равномерных диффузорных слоев по всей длине и позвол ет снизить поперечные деформации .The vertical arrangement of the products in the reactor provides uniform diffuser layers along the entire length and reduces lateral deformations.
За вленное соотношение масс смесей к массе изделий позвол ет обеспечить услови воспламенени насыщающих смесей составов № 1 и № 2, что приводит к интенсификации процесса и повышению термостойкости .The claimed ratio of the masses of the mixtures to the mass of the products makes it possible to provide ignition conditions for the saturating mixtures of compositions No. 1 and No. 2, which leads to an intensification of the process and an increase in heat resistance.
Скорость нагрева 10-20 град/мин до момента самовоспламенени обеспечивает услови самовоспламенени и равномерный прогрев содержимого реактора. При скорости нагрева ниже за вленного наблюдаетс вырождение процесса самовоспламенени , а при скорости нагрева выше за вленного в реакторе наблюдаютс большие градиенты температур по сечению.A heating rate of 10-20 deg / min until the moment of self-ignition provides self-ignition conditions and uniform heating of the contents of the reactor. At a heating rate lower than the claimed one, degeneration of the self-ignition process is observed, and at a heating rate higher than the claimed in the reactor large temperature gradients are observed over the cross section.
Продолжительность выдержки при температуре насыщени в за вленных пределах обеспечивает экономичность процесса и достижение заданных свойств поверхно- 5 стного сло в канале изделий. Врем ниже 30 мин недостаточно, а выше 90 мин не экономично и не улучшает достигнутых характеристик поверхностного сло .The exposure time at a saturation temperature in the specified range ensures the efficiency of the process and the achievement of the desired properties of the surface layer in the product channel. A time below 30 minutes is not enough, and above 90 minutes is not economical and does not improve the achieved characteristics of the surface layer.
0 Пример. Хромирование образцов и деталей, изготовленых из среднеуглороди- стых (50РА, ЗОХН2МФА) и штамповых (25ХЗНЗМ6ЦА), провод т в реакторах из не- ржавё ющей стали. Загрузка изделий в реак5 тор проводитс в следующем пор дке: сначала заполн ют внутреннее отверстие изделий насыщающей смесью состава № 1, затем изделие помещают вертикально в реактор , на дно которого предварительно на0 сыпают слой насыщающей смеси № 2 толщиной 20-30 мм, Издели в реакторе располагают так, чтобы рассто ние до стенок реактора было не менее 15-20 мм, а рассто ние между издели ми должно быть0 Example. Chromium plating of samples and parts made of medium-carbon (50RA, ZOKHN2MFA) and die (25KhZNZM6CA), is carried out in non-rusting steel reactors. The products are loaded into the reactor in the following order: first, the internal hole of the products is filled with a saturating mixture of composition No. 1, then the product is placed vertically in a reactor, to the bottom of which a layer of saturating mixture No. 2 is pre-filled with a thickness of 20-30 mm. Products in the reactor positioned so that the distance to the walls of the reactor was not less than 15-20 mm, and the distance between the articles should be
5 равно их толщине. Издели засыпают насыщающей смесью № 2. Рассто ние от верхнего кра издели до кромки реактора должно быть не менее 40 мкм. Сверху в реактор устанавливаетс трубка из нержавеющей5 is equal to their thickness. The articles are filled with saturating mixture No. 2. The distance from the top edge of the article to the edge of the reactor should be at least 40 microns. A stainless tube is placed on top of the reactor
0 стали, через .которую в смесь производитс подача аргона. Подготовленный к насыщению реактор помещаетс в печь и нагреваетс вместе с ней до 600°С, со скоростью 15 град/мин, после чего формирование покры5 тий проводитс при тепловом самовоспламенении смеси N 1 в канале изделий в течение 30-90 мин при 950-1050°С. После окончани процесса реактор вынимают из печи и охлаждают на воздухе, после чегб0 steel through which argon is supplied to the mixture. Prepared for saturation, the reactor is placed in the furnace and heated with it to 600 ° C at a speed of 15 deg / min, after which the formation of coatings is carried out with thermal self-ignition of mixture No. 1 in the product channel for 30-90 min at 950-1050 ° WITH. After the end of the process, the reactor is removed from the furnace and cooled in air, after chegb
0 смесь с обработанными издели ми высыпают на поддон.0 mixture with processed products is poured onto a pallet.
Оценку термостойкости проводили путем нагрева образцов в пламени газовойThe thermal stability was evaluated by heating the samples in a gas flame
5 горелки при температуре выше Асз в течение 6с с резким охлаждением в воду. Критерием термостойкости служило количество циклов нагрев-охлаждение до по влени микротрещин.5 burners at a temperature above Асз for 6с with sharp cooling into water. The criterion of heat resistance was the number of heating-cooling cycles until microcracks appeared.
0 Интенсификацию процесса оценивали по глубине сло металлографическим методом .0 The intensification of the process was evaluated by the depth of the layer by the metallographic method.
В таблице представлены сравнительные данные по интенсификации процесса,The table provides comparative data on the intensification of the process,
5 термостойкости и сколо- и трещинообразо- ванию.5 heat resistance and chipping and cracking.
Обобща результаты, представленные в таблице, можно констатировать, что обработка длинномерных, полых, цилиндрических изделий с диаметром канала 5-10 мм предложенным способом позвол ет интенсифицировать процесс насыщени , повысить в 2 раза термостойкость. Повышение термостойкости св зано с формированием поверхностного елок с внутренней зоной, состо щей из твердого раствора хрома в Ci-Fe, кроме того, при испытани х на термостойкость около- п трещинооОразование поверхностного сло не наблюдаетс .Summarizing the results presented in the table, it can be stated that the processing of long, hollow, cylindrical products with a channel diameter of 5-10 mm by the proposed method makes it possible to intensify the saturation process and increase the thermal stability by 2 times. The increase in heat resistance is associated with the formation of a surface Christmas tree with an inner zone consisting of a solid solution of chromium in Ci-Fe; moreover, during tests for heat resistance, near cracking is not observed. The formation of a surface layer is not observed.
Таким образом, представленные сведени свидетельствуют и о достижении поставленной цели изобретени .Thus, the presented information also indicates the achievement of the object of the invention.
(56) Защитные покрыти на металлах. Киев: Наукова думка, вып. Kb 9, 1975, с. 17-24.(56) Protective coatings on metals. Kiev: Naukova Dumka, vol. Kb 9, 1975, p. 17-24.
- продукт еээимодеЛстаил оксидл рсмэ и алю-аипп 4 - кристаллогидрат хлористого апюииН.1Ч - a product of eeimodelstayl oxidol rsme and alu-aipp 4 - crystalline hydrate of apuyu chloride Н.1Ч
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5043364 RU2003734C1 (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Method of chemical and thermal treatment of steel articles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5043364 RU2003734C1 (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Method of chemical and thermal treatment of steel articles |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003734C1 true RU2003734C1 (en) | 1993-11-30 |
Family
ID=21604825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5043364 RU2003734C1 (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Method of chemical and thermal treatment of steel articles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2003734C1 (en) |
-
1992
- 1992-05-25 RU SU5043364 patent/RU2003734C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0072861A1 (en) | Diffusion coating and products. | |
Goda et al. | The effect of processing variables on the structure and chemistry of Ti-aluminide based LMCS | |
RU2003734C1 (en) | Method of chemical and thermal treatment of steel articles | |
RU1834839C (en) | Method for saturation of porous carbon material with silicon carbide | |
RU2691431C1 (en) | Boron-aluminizing method of steel surface | |
US5141776A (en) | Method of depositing a refractory inorganic coating on the surface of a workpiece | |
RU1803471C (en) | Composition for steel articles chrome-plating | |
JP4475166B2 (en) | Method for continuous casting of molten metal | |
RU1803468C (en) | Composition for steel articles chrome-plating | |
US3526552A (en) | Metal treating | |
RU2622502C1 (en) | Method of speed boring of the steel detail | |
US3470937A (en) | Process of protecting castings made of carbon-containing alloys against decarburization at the edges and against surface defects | |
SU1677090A1 (en) | Compound for thermal and chemical treatment of titanium and titanium alloy products | |
RU2164265C1 (en) | Method for producing titanium alloy base protective coatings | |
US2897093A (en) | Process of siliconizing | |
US3449151A (en) | Deposition of metal containing coating from vapor | |
RU2748572C1 (en) | Method for hardening parts made of tool and structural steels in borated medium | |
SU1723192A1 (en) | Process for borating of metallic products | |
SU779437A1 (en) | Method of producing diffusion coatings | |
SU1463802A1 (en) | Composition for boronating steel articles | |
SU881150A1 (en) | Method of gaseous carburization of steel parts | |
RU1505060C (en) | Method of liquid iron alloy vanadium plating | |
SU802395A1 (en) | Method of aluminizing preferably nonmetallic articles | |
SU1493687A1 (en) | Composition for complete saturation of cast-iron articles | |
Yorulmaz | An investigation of boriding of medium carbon steels |