RU2127771C1

RU2127771C1 - Method of thermochemical treatment of articles made of bronzes

Info

Publication number: RU2127771C1
Application number: RU97115972A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Будорагин; В.К. Степанов; А.С. Ситников
Original assignee: Военный автомобильный институт
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-03-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method is realized by diffusion saturation by stepwise conditions: heating of article material to temperature equalling 0.8-0.9 of melting temperature, holding for 20-30 min, cooling by 100 C, holding for 15-20 min, repeated cooling by 100 C, holding for 10-15 min with 5-10 repetitions of cycle. EFFECT: intensified saturation process, provision of preset thicknesses of diffusion layer and increased concentration of diffusion therein.

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к химикотермической обработке изделий из бронз. The invention relates to metallurgy, in particular to chemothermal processing of bronze products.

Известны способы диффузионного насыщения поверхностных слоев металлов и сплавов элементами, находящимися в различных агрегатных состояниях: газообразном, парообразном, жидком и твердом. Диффузия в этих способах происходит при постоянной температуре, а толщина покрытия зависит только от температуры и времени насыщения. Known methods of diffusion saturation of the surface layers of metals and alloys with elements located in various states of aggregation: gaseous, vaporous, liquid and solid. Diffusion in these methods occurs at a constant temperature, and the coating thickness depends only on temperature and saturation time.

Известен способ химико-термической обработки металлов и сплавов. A known method of chemical-thermal treatment of metals and alloys.

Диффузионное насыщение ведут при ступенчатом нагреве следующего режима: нагревают материал изделия до температуры 0,6-0,7 от температуры плавления, выдерживают 20-30 мин, охлаждают на 150-200^oC, выдерживают при этой температуре 15-20 мин с повторением цикла в целом 10-12 раз /SU 688534 A (Физико-механический институт АН Украинской ССР), 30.09.79, C 23 C 10/22)/I/.Diffusion saturation is carried out by stepwise heating of the following mode: the product material is heated to a temperature of 0.6-0.7 from the melting point, held for 20-30 minutes, cooled to 150-200 ^o C, kept at this temperature for 15-20 minutes with a cycle altogether 10-12 times / SU 688534 A (Physics and Mechanics Institute of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR), 09/30/79, C 23 C 10/22) / I /.

Однако при термодиффузионном насыщении бронзовых деталей получить покрытие с высоким содержанием насыщающего элемента не всегда удается, т.к. постоянное удерживание температуры на верхнем предельном режиме способствует снижению скорости диффузии насыщающих элементов из-за стабильности нежелательного фазового состояния. При дальнейшем насыщении происходит спекание диффузантов на поверхности и равномерное покрытие больших толщин практически получить нельзя. Это связано со снижением концентрации диффундирующих элементов в функции времени. However, during thermal diffusion saturation of bronze parts, it is not always possible to obtain a coating with a high content of a saturating element, because constant temperature retention at the upper limit mode helps to reduce the diffusion rate of saturating elements due to the stability of the undesirable phase state. With further saturation, diffusers sinter on the surface and uniform coating of large thicknesses is practically impossible to obtain. This is due to a decrease in the concentration of diffusing elements as a function of time.

Изобретение направлено на интенсификацию процесса насыщения, обеспечение заданных толщин диффузионного слоя и увеличение концентрации в нем диффузанта. The invention is aimed at intensifying the saturation process, providing the specified thicknesses of the diffusion layer and increasing the concentration of the diffusant in it.

Решение поставленной задачи достигается тем, что термодиффузионное насыщение проводили при ступенчатом нагреве следующего режима: нагревают материал изделия до температуры 0,8-0,9 от температуры плавления, выдерживают 20-30 мин, охлаждают на 100^oC, выдерживают 15-20 мин, вторично охлаждают на 100^oC, выдерживают 10-15 мин с повторением цикла в целом 5-10 раз.The solution to this problem is achieved by the fact that thermal diffusion saturation was carried out by stepwise heating of the following mode: the product material is heated to a temperature of 0.8-0.9 from the melting point, held for 20-30 minutes, cooled at 100 ^o C, kept for 15-20 minutes, secondly cooled at 100 ^o C, incubated for 10-15 minutes with the repetition of the cycle as a whole 5-10 times.

Пример. Насыщение палладием изделий, изготовленных из бронзы, проводят в ванне с расплавленным натрием с добавлением 3 вес.% палладия в компактном виде или в виде порошка. Ванну с изделием нагревают до 870^oC и выдерживают в изотермических условиях 30 мин, после чего температуру снижают до 770^oC, при которой выдерживают 20 мин и вторично охлаждают до 670^oC, при которой выдерживают 15 мин. Затем температуру повышают до 870^oC и повторяют температурные циклы 5-10 раз. Термоциклирование по приведенным режимам позволяет получить положительный эффект по сравнению с технологией получения покрытия при изотермическом насыщении или при двухступенчатой смене температуры.Example. Saturation with palladium products made of bronze is carried out in a bath with molten sodium with the addition of 3 wt.% Palladium in a compact form or in the form of a powder. The bath with the product is heated to 870 ^° C and kept under isothermal conditions for 30 minutes, after which the temperature is reduced to 770 ^° C, at which it is held for 20 minutes and then cooled again to 670 ^° C, at which it is held for 15 minutes. Then the temperature is increased to 870 ^o C and repeat the temperature cycles 5-10 times. Thermocycling according to the given modes allows to obtain a positive effect in comparison with the technology of coating production at isothermal saturation or at a two-stage temperature change.

При насыщении бронзы при двухступенчатой смене температуры [1] в течение 20 ч получают покрытия толщиной в 40-45 мкм, тогда как при термоциклировании толщина составляет 80-85 мкм. При этом в поверхностных слоях покрытия концентрация палладия в 1,8 - 2 раза больше, чем в процессе двухступенчатой смены температуры. When bronze is saturated during a two-stage temperature change [1] for 20 h, coatings 40–45 μm thick are obtained, while thermal cycling has a thickness of 80–85 μm. Moreover, in the surface layers of the coating, the concentration of palladium is 1.8 - 2 times higher than during a two-stage temperature change.

Это связанно с изменением фазового состояния сплава и образованием благоприятных β + γ, β - фаз в системе. Происходит увеличение скорости диффузии и концентрации атомов диффузантов на поверхности диффузионного слоя за счет перераспределения концентрации веществ в объеме основного металла. This is due to a change in the phase state of the alloy and the formation of favorable β + γ, β - phases in the system. The diffusion rate and the concentration of diffuser atoms on the surface of the diffusion layer increase due to the redistribution of the concentration of substances in the bulk of the base metal.

Claims

The method of chemical-thermal treatment of bronze products by diffusion saturation, including heating and holding for 20-30 minutes, cooling, followed by holding for 15-20 minutes with a repetition of the cycle, characterized in that after the second holding carry out secondary cooling followed by holding within 10-15 minutes, the product is heated to a temperature of 0.8-0.9 of the melting temperature, both cooling implementation at 100 ^o C, and the cycle is repeated 5-10 times.