RU2190690C1 - Способ силицирования стальных изделий в псевдоожиженном слое - Google Patents
Способ силицирования стальных изделий в псевдоожиженном слое Download PDFInfo
- Publication number
- RU2190690C1 RU2190690C1 RU2001111383/02A RU2001111383A RU2190690C1 RU 2190690 C1 RU2190690 C1 RU 2190690C1 RU 2001111383/02 A RU2001111383/02 A RU 2001111383/02A RU 2001111383 A RU2001111383 A RU 2001111383A RU 2190690 C1 RU2190690 C1 RU 2190690C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating
- silicon
- products
- powder
- siliconizing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов и сплавов, и предназначается для повышения износо-, жаро- и коррозионной стойкости деталей машин, может использоваться на предприятиях металлургической, авиационной, химической, судостроительной, машиностроительной и других отраслях промышленности. Задачей изобретения является улучшение качества поверхности обрабатываемых изделий. Предложенный способ включает нагрев, насыщение в порошкообразной смеси, содержащей кремний, активатор и корунд, и последующее охлаждение, причем силицирование проводят в порошкообразной смеси, содержащей дополнительно закись меди, а в качестве активатора - фтористый алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: кремний 0,5-30, закись меди 0,01-5, фтористый алюминий 0,01-3, корунд 62-99,48, нагрев осуществляют в атмосфере аммиака, причем в процессе нагрева при температуре порошковой смеси 300-650oС проводят выдержку в течение 3-30 мин, после чего газообразные продукты откачивают. Техническим результатом данного изобретения является то, что заявленный способ, по сравнению с прототипом, позволяет улучшить качество обработанной поверхности изделий, увеличить в 1,2-1,5 раза толщину покрытия при одновременной интенсификации процесса за счет сокращения в 2-4 раза времени обработки изделий в насыщающей смеси. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов и сплавов, и предназначается для повышения износо-, жаро- и коррозионной стойкости деталей машин, может использоваться на предприятиях металлургической, авиационной, химической, судостроительной, машиностроительной и других отраслях промышленности.
Известен способ силицирования металлических изделий, включающий предварительное насыщение кремнием кремнеземной ткани, нанесение кремнеземной ткани на поверхность изделий и отжиг в безокислительной атмосфере (см. авт. свид. СССР 1731873, С 23 С 10/44).
Недостатком известного способа является плохое качество поверхности и большая длительность процесса из-за многостадийности процесса нанесения покрытий.
Из уровня техники наиболее близким к заявленному является способ силицирования металлических изделий в порошковых смесях, содержащих кремний, медь, галоидный активатор и инертный наполнитель, включающий нагрев, выдержку и последующее охлаждение изделий (см. авт. св. СССР 969782, С 23 С 10/44).
Недостатком известного способа является плохое качество поверхности и низкая скорость насыщения за счет малой интенсивности образования активных атомов меди и затруднения доступа газовой фазы непосредственно к поверхности металла.
В основу изобретения поставлена задача улучшения качества поверхности обрабатываемых изделий при одновременной интенсификации процесса силицирования.
Поставленная задача достигается способом силицирования стальных изделий в псевдоожиженном слое, включающим нагрев, насыщение в порошкообразной смеси, содержащей кремний, активатор и корунд, и последующее охлаждение, отличающимся тем, что силицирование проводят в порошкообразной смеси, содержащей дополнительно закись меди, а в качестве активатора - фтористый алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремний - 0,5-30
Закись меди - 0,01-5
Фтористый алюминий - 0,01-3
Корунд - 62-99,48
Нагрев осуществляют в атмосфере аммиака, причем в процессе нагрева при температуре порошковой смеси 300-650oС проводят выдержку в течение 3-30 мин, после чего газообразные продукты откачивают.
Кремний - 0,5-30
Закись меди - 0,01-5
Фтористый алюминий - 0,01-3
Корунд - 62-99,48
Нагрев осуществляют в атмосфере аммиака, причем в процессе нагрева при температуре порошковой смеси 300-650oС проводят выдержку в течение 3-30 мин, после чего газообразные продукты откачивают.
Способ силицирования стальных изделий осуществляют следующим образом: предварительно готовят порошкообразную смесь для силицирования стальных изделий путем смешивания компонентов, мас. %: кремний 0,5-30, закись меди 0,01-5, фтористый алюминий 0,01-3, корунд 62-99,48. В реторту с указанной порошкообразной смесью загружают стальные изделия, откачивают воздух и закачивают аммиак. Осуществляют их нагрев одновременно с нагревом насыщающей порошкообразной смеси. В процессе нагрева при температуре порошкообразной смеси 300-650oС проводят выдержку стальных изделий в течение 3-30 мин. Затем температуру повышают до 600-1000oС и осуществляют насыщение стальных изделий, после чего их охлаждают.
Кремний вводится в состав смеси с целью получения на поверхности изделий слоя, состоящего из силицидов железа.
Присутствие в составе смеси закиси меди позволяет получать активные атомы меди за счет химических реакций между компонентами смеси. При нагреве смеси до температур насыщения на поверхности изделий образуется легкоплавкая эвтектика Cu-Si. При этом создаются условия для более благоприятного протекания процессов диффузии атомов меди и кремния в поверхность изделий.
Фтористый алюминий вводится как активирующая добавка, способствующая адсорбции и диффузии атомов кремния в стальную поверхность.
Корунд предназначен для создания псевдоожиженного слоя.
Применение псевдоожиженного слоя позволяет сократить время насыщения и время нагрева насыщающей смеси, а также обеспечивает равномерный нагрев обрабатываемых материалов. При силицировании стальных образцов в псевдоожиженном слое частицы насыщающей смеси контактируют с поверхностью металла во много раз интенсивнее, чем при обычном способе силицирования. В результате этого происходит очищение поверхности металла от окисной пленки и тем самым облегчается доступ газовой фазы непосредственно к поверхности материала. Процессы силицирования в псевдоожиженном слое протекают в основном за счет газофазного процесса, что обеспечивает высокую скорость насыщения. Активность насыщающей среды в псевдоожиженном слое намного выше, чем при обычном порошковом силицировании, вследствие перечисленных особенностей псевдоожиженного материала. Атомы активного кремния адсорбируются на поверхности образца значительно быстрее, чем происходит их диффузия вглубь металла. В связи с этим концентрация активных атомов кремния на поверхности насыщаемого материала быстро возрастает до концентрации силицидов железа и они образуются за меньший промежуток времени, чем при обычном порошковом силицировании.
Химические реакции между компонентами смеси и аммиаком создают условия для увеличения активности смеси и улучшения качества силицированной поверхности.
После восстановления закиси меди присутствие аммиака в среде нецелесообразно, так как при дальнейшем нагреве это приводит к ухудшению качества силицированной поверхности стальных изделий. Поэтому после выдержки 3-30 мин производят откачку газообразных продуктов из реторты, При времени выдержки 3-30 мин в интервале температур 300-650oС на поверхности стальных изделий образуется качественный слой меди.
При температурах выдержки ниже 300oС снижается стабильность протекания процессов восстановления и адсорбции меди на поверхности изделий, что приводит к образованию пористого покрытия при дальнейшем нагреве до температур насыщения. При температурах выдержки выше 650oС на поверхности изделий образуется пористое покрытие.
При времени выдержки менее 3 мин в интервале температур 300-650oС процесс восстановления меди проходит не полностью, что приводит к образованию пористого покрытия при дальнейшем нагреве до температур силицирования. Выдержка более 30 мин нецелесообразна, так как за время 3-30 мин процесс восстановления меди проходит полностью и на поверхности изделий образуется плотный слой меди.
Уменьшение содержания кремния менее 0,5 мас.% приводит к нестабильности протекания процесса насыщения поверхности изделий кремнием, тем самым уменьшает толщину силицированного слоя. Увеличение содержания кремния более 30 мас.% нецелесообразно в целях экономии материалов.
Уменьшение содержания закиси меди менее 0,01 мас.% снижает стабильность протекания процессов адсорбции и диффузии атомов меди в стальную поверхность, тем самым снижает скорость формирования силицированных слоев. Увеличение содержания закиси меди более 5 мас.% ухудшает технические свойства диффузионного слоя, снижая поверхностную твердость, а также ухудшает качество силицированной поверхности стальных изделий, образуя пористый слой меди на поверхности.
Уменьшение содержания в смеси фтористого алюминия менее 0,01 мас.% приводит к нестабильности протекания процессов освобождения активных атомов кремния, адсорбции и диффузии их в стальную поверхность. Увеличение его содержания более 3 мас.% нецелесообразно в целях экономии материала.
Для обоснования преимуществ заявляемого способа по сравнению со способом, взятым за прототип, были проведены лабораторные испытания.
Образцы стали 45 диаметром 5 мм и длиной 50 мм подвергали силицированию заявляемым и известным способом при соответствующих сопоставительных режимах с целью определения насыщающей способности состава. Составы смесей, режимы осуществления способа и результаты металлографических исследований приведены в таблице.
Из приведенных данных следует, что заявляемый способ силицирования стальных изделий в псевдоожиженном слое, по сравнению с прототипом, позволяет улучшить качество обработанной поверхности изделий, увеличить в 1,2-1,5 раза толщину покрытия при одновременной интенсификации процесса за счет сокращения в 2-4 раза времени обработки изделий в насыщающей смеси.
Claims (1)
- Способ силицирования стальных изделий в псевдоожиженном слое, включающий нагрев, насыщение в порошкообразной смеси, содержащей кремний, активатор и корунд, и последующее охлаждение, отличающийся тем, что силицирование проводят в порошкообразной смеси, содержащей дополнительно закись меди, а в качестве активатора фтористый алюминий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремний - 0,5-30
Закись меди - 0,01-5
Фтористый алюминий - 0,01-3
Корунд - 62-99,48
а нагрев осуществляют в атмосфере аммиака, причем в процессе нагрева при температуре порошковой смеси 300-650oС проводят выдержку в течение 3-30 мин, после чего газообразные продукты откачивают.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001111383/02A RU2190690C1 (ru) | 2001-04-24 | 2001-04-24 | Способ силицирования стальных изделий в псевдоожиженном слое |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001111383/02A RU2190690C1 (ru) | 2001-04-24 | 2001-04-24 | Способ силицирования стальных изделий в псевдоожиженном слое |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2190690C1 true RU2190690C1 (ru) | 2002-10-10 |
Family
ID=20248971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001111383/02A RU2190690C1 (ru) | 2001-04-24 | 2001-04-24 | Способ силицирования стальных изделий в псевдоожиженном слое |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2190690C1 (ru) |
-
2001
- 2001-04-24 RU RU2001111383/02A patent/RU2190690C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2559391C1 (ru) | Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов, способ термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов | |
RU2190690C1 (ru) | Способ силицирования стальных изделий в псевдоожиженном слое | |
RU2212470C1 (ru) | Способ диффузионного хромирования металлических материалов в псевдоожиженном слое | |
RU2190689C1 (ru) | Способ боросилицирования стальных изделий в псевдоожиженном слое | |
RU2223345C2 (ru) | Способ боросилицирования стальных изделий | |
RU2221899C1 (ru) | Способ диффузионного цинкования металлических материалов | |
JP7397029B2 (ja) | 鋼製部品の浸炭方法及び鋼製部品の製造方法 | |
RU2190688C1 (ru) | Способ бороникелирования стальных изделий в псевдоожиженном слое | |
CA1323733C (en) | Stop off | |
RU2220225C1 (ru) | Способ борохромирования стальных изделий | |
RU2209847C1 (ru) | Способ диффузионного хромирования стальных изделий в псевдоожиженном слое | |
RU2194795C1 (ru) | Способ диффузионного никелирования металлических материалов в псевдоожиженном слое | |
RU2635589C1 (ru) | Способ термоциклического бороалитирования стальных изделий | |
RU2230826C1 (ru) | Способ борохромирования стальных изделий | |
RU2004619C1 (ru) | Способ боромеднени стальных изделий в виброкип щем слое | |
RU2559386C1 (ru) | Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов и способ термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов | |
RU2277608C1 (ru) | Способ диффузионного цинкалюминирования металлических материалов в псевдоожиженном слое | |
RU2005811C1 (ru) | Способ боромеднения стальных изделий в виброкипящем слое | |
RU2005814C1 (ru) | Способ диффузионного меднения изделий из сплавов на основе железа в виброкипящем слое | |
JPS61110758A (ja) | WC−Co系超硬合金の低温浸炭方法 | |
RU2194793C1 (ru) | Способ бороазотирования стальных изделий в псевдоожиженном слое | |
RU2539888C2 (ru) | Способ термодиффузионного цинкования стальных изделий | |
SU1493687A1 (ru) | Состав дл комплексного насыщени чугунных изделий | |
SU1170002A1 (ru) | Состав дл титаномарганцировани стальных изделий | |
RU2285741C2 (ru) | Способ и состав для карбохромирования стальных изделий |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040425 |