RU2285741C2 - Способ и состав для карбохромирования стальных изделий - Google Patents
Способ и состав для карбохромирования стальных изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2285741C2 RU2285741C2 RU2004114551/02A RU2004114551A RU2285741C2 RU 2285741 C2 RU2285741 C2 RU 2285741C2 RU 2004114551/02 A RU2004114551/02 A RU 2004114551/02A RU 2004114551 A RU2004114551 A RU 2004114551A RU 2285741 C2 RU2285741 C2 RU 2285741C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carried out
- chromizing
- chromium
- cementation
- corundum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано для повышения долговечности машин, механизмов и инструмента. Способ включает последовательное проведение цементации и хромирования. Цементацию и хромирование проводят в псевдоожиженном слое. Для цементации используют смесь, содержащую следующие компоненты, мас.%: древесный уголь - 5-30, вода - 5-10, корунд - остальное. Хромирование проводят в смеси, содержащей следующие компоненты, мас.%: металлический хром - 0,8-12, хлористый аммоний - 0,008-0,16, корунд - остальное. В частных воплощениях изобретения цементацию проводят в твердом карбюризаторе при 900-1000°С в течение 90-240 минут, а хромирование - при 900-950°С в течение 60-240 минут. Техническим результатом изобретения является повышение насыщающей способности, сокращение длительности процесса химико-термической обработки, а также повышение износостойкости и коррозионной стойкости поверхности стальных деталей. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке (ХТО), и может быть применено в машиностроении для повышения долговечности машин, механизмов и инструмента. Применение различных способов ХТО позволяет получать различные свойства диффузионного слоя: высокая твердость, износостойкость, теплостойкость, коррозионная стойкость и другие. Однако наряду с имеющимися достоинствами каждый из применяемых методов ХТО имеет некоторые недостатки. Общим недостатком всех видов ХТО является большая длительность процесса, обусловленная необходимостью протекания диффузионных процессов.
Широкое распространение получили такие способы ХТО, как цементация и хромирование.
Цементацию проводят различными способами, которые позволяют получать довольно большую глубину диффузионной зоны (до 2,0 мм). Однако получаемые при этом свойства поверхностного слоя не всегда удовлетворяют предъявляемым требованиям к изделиям [Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. М.: Металлургия. 1985. 256 с.].
Наибольшее распространение получили порошковый и вакуумный метод хромирования. В результате диффузионного хромирования повышается твердость, износостойкость и коррозионная стойкость поверхностного слоя за счет образования зоны карбидов хрома. Однако при хромировании наблюдается появление зоны с низким содержанием углерода, иногда даже до чистого феррита, что приводит к резкому падению твердости [Ляхович Л.С. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. М.: Металлургия. 1981. 424 с.]. В случае применения высокоуглеродистых сталей для насыщения хромом ухудшаются пластические свойства сердцевины.
В промышленности применяется последовательное насыщение сталей углеродом и хромом. Последовательное карбохромирование, описанное в работах [Дубинин Г.Н. Диффузионное хромирование сплавов. М.: Машиностроение, 1964. 450 с.; Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. М., 1965; Бородулин Г.М. и др. В кн. «Защитные покрытия на металлах», Киев, вып.2, 1968; Похмурский В.И. и др. В кн. «Химико-термическая обработка металлов и сплавов». Минск, 1971, с.90.; Юодис А.П., Геллер Ю.А. В кн. «Химико-термическая обработка сталей и сплавов», вып.6, М., 1972, с.115.; Карпенко Г.В. и др. В кн. «Защитные покрытия на металлах», вып.5, Киев, 1971, с.175], рекомендуется применять для повышения задиро- и износостойкости деталей, форм литья под давлением алюминиевых сплавов из штамповых сталей, работающих в условиях повышенного износа в отсутствие ударных нагрузок для повышения коррозионно-усталостной прочности в 3% растворе NaCl.
Наиболее близким по технологии к заявляемому изобретению является изобретение, описанное в работе [Федосов А.И., Просвирин В.И. "Защита жаропрочных сталей от эрозионного износа. Тема 3. ВИНИТИ. 1957]. С целью повышения эрозионной стойкости подвергали карбохромированию направляющие и рабочие лопатки газовой турбины, изготовленные из сталей ЭИ434, ЭИ395, ЭИ405, ЭИ673 и ХН35ВТ. Вначале производилась цементация при температуре 1050-1100°С и выдержке 3-10 ч в зависимости от марки стали. Хромирование осуществлялось при такой же температуре в течение 8-12 ч контактным способом. Порошковая смесь состояла из металлического хрома (69%), обработанного соляной кислотой, окиси алюминия (30%) и хлористого аммония (1%). Было установлено, что при толщине диффузионного слоя более 1 мм (оценка по общей глубине диффузии) сопротивление эрозии лопаток увеличивается более чем в 25 раз.
Описанный выше способ технологически прост, не требует специального оборудования, легко реализуется на практике. Однако данный способ отличается высокой энергоемкостью, обусловленной более высокими температурами цементации и длительностью процессов цементации и особенно хромирования, большим содержанием насыщающих компонентов, в частности металлического хрома. Для интенсификации процесса ХТО применяется псевдоожиженный слой [Заваров А.С., Баскаков А.П, Грачев С.В. Термическая обработка в кипящем слое. М.: Металлургия. 1981, 82 с.], который позволяет уменьшить длительность процесса ХТО и расход насыщающих компонентов.
Предлагаемый нами способ отличается от прототипа составами смесей для цементации и хромирования, режимами ХТО, использованием псевдоожиженного слоя.
Задачей изобретения является повышение насыщающей способности состава, сокращение длительности процесса ХТО, повышение износостойкости и коррозионной стойкости поверхности стальных изделий.
Поставленная задача решается за счет последовательного осуществления процесса в псевдоожиженном слое в две стадии, причем первая стадия включает ХТО в углеродсодержащей смеси (цементация), а вторая - в хромсодержащей (хромирование).
Цементацию в заявляемом изобретении предлагается проводить в карбюризаторе, которым является древесный уголь с добавкой воды. Проведение цементации таким способом существенно упрощает технологию насыщения стали углеродом и не требует дорогостоящего оборудования для контроля насыщающей среды.
Цементацию проводят в смеси, содержащей, мас.%:
Древесный уголь | 5-30 |
Вода | 5-10 |
Корунд | остальное. |
Последующее хромирование проводится в смеси, содержащей, мас.%:
Металлический хром | 0,8-12 |
Хлористый аммоний | 0,008-0,16 |
Корунд | остальное |
Корунд вводится для создания псевдоожиженного слоя.
Уменьшение содержания металлического хрома менее 0,8 мас.% приводит к нестабильности переноса атомов хрома к поверхности. Увеличение его свыше 12 мас.% нецелесообразно в целях экономии материала. Перенос активного хрома происходит через хлорид хрома, для образования которого требуется хлористый аммоний в количестве не менее 0,008 мас.%. Увеличение содержания хлористого аммония выше 0,16 мас.% нецелесообразно.
Заявляемая технология иллюстрируется следующим примером.
Образцы из стали 35 и 30ХГСА сечением 12×12 мм и длиной 55 см, а также готовые пуансоны подвергали последовательному карбохромированию в опытной установке с псевдоожиженным слоем. Цементация в указанной смеси проводили в опытной установке при температуре 930°С и времени выдержки 3 часа, последующее хромирование при температуре 950°С с выдержкой 1-2 часа. Результаты экспериментов представлены в таблице.
Использование последовательного карбохромирования позволило получить высокие значения твердости до 2000HV поверхностного слоя за счет образования карбидов хрома Cr23С6 и Cr7С3. Глубина карбидного слоя составила ≈70 мкм. Предварительная цементация позволила исключить образование зоны с пониженной твердостью (обезуглероживания), что является важным фактором для деталей, работающих при ударных нагрузках, например пуансонов.
Высокая концентрация хрома (более 50%) на поверхности карбохромированных изделий способствует высокому сопротивлению коррозии при комнатной и повышенных температурах.
Использование карбохромирования взамен цементации позволило увеличить срок службы пунсонов в 5-6 раз.
Таблица 1 Результаты экспериментов |
|||||
Состав смеси Режимы насыщения Результаты исследований | Показатели для предлагаемого способа | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
ЦЕМЕНТАЦИЯ | |||||
Древесный уголь, мас.% | 2 | 5 | 10 | 20 | 25 |
Вода, мас.% | 5 | 5 | 10 | 10 | 10 |
Корунд, мас.% | 93 | 90 | 80 | 70 | 65 |
Температура насыщения, °С | 930 | ||||
Время насыщения, мин | 180 | ||||
ХРОМИРОВАНИЕ | |||||
Металлический хром, мас.% | 0,8 | 3,0 | 6,0 | 9,0 | 12,0 |
Хлористый аммоний, мас.% | 0,008 | 0,04 | 0,08 | 0,12 | 0,16 |
Корунд, мас.% | 98,99 | 97,475 | 94,95 | 89,90 | 84,875 |
Температура насыщения, °С | 950 | ||||
Время насыщения, мин | 30 | 60 | 90 | 120 | |
Микротведость | |||||
Сталь 30ХГСА | 1930 | 2010 | 1950 | 1900 | |
Сталь 35 | 1930 | 1950 | 1900 | 1860 | |
Состояние поверхности | удовлетворительное | ||||
Относительная Износостойкость* | 1,1-1,4 | 1,28-1,30 | |||
Коррозионная стойкость при 300°С** | Коррозия не наблюдалась | ||||
*За базовое значение износостойкости принимали износостойкость образцов после цементации. **После цементации скорость коррозии для стали 35 составляла 7,6×10-3 гм2/ч. |
Claims (2)
1. Способ карбохромирования стальных изделий, включающий последовательное проведение цементации и хромирования, отличающийся тем, что цементацию и хромирование проводят в псевдоожиженном слое, при этом цементацию проводят в смеси, содержащей следующие компоненты, мас.%: древесный уголь - 5-30, вода - 5-10, корунд - остальное; а хромирование проводят в смеси, содержащей следующие компоненты, мас.%: металлический хром - 0,8-12, хлористый аммоний - 0,008-0,16, корунд - остальное.
2. Способ карбохромирования стальных изделий по п.1, отличающийся тем, что цементацию проводят в твердом карбюризаторе при 900-1000°С в течение 90-240 мин, а хромирование - при 900-950°С в течение 60-240 мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004114551/02A RU2285741C2 (ru) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Способ и состав для карбохромирования стальных изделий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004114551/02A RU2285741C2 (ru) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Способ и состав для карбохромирования стальных изделий |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004114551A RU2004114551A (ru) | 2005-10-27 |
RU2285741C2 true RU2285741C2 (ru) | 2006-10-20 |
Family
ID=35863898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004114551/02A RU2285741C2 (ru) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Способ и состав для карбохромирования стальных изделий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2285741C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA028006B1 (ru) * | 2015-10-21 | 2017-09-29 | Белорусский Национальный Технический Университет | Смесь для насыщения стальных деталей из коррозионно-стойких сталей углеродом и хромом |
RU2639755C1 (ru) * | 2016-06-27 | 2017-12-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Способ газового азотирования изделий из конструкционных сталей |
-
2004
- 2004-05-12 RU RU2004114551/02A patent/RU2285741C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ДУБИНИН Г.Н. Диффузионное хромирование сплавов. - М.: Машиностроение, 1964, с.336. ЛЯХОВИЧ Л.С., Химико-термическая обработка металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1981, с.14-16. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA028006B1 (ru) * | 2015-10-21 | 2017-09-29 | Белорусский Национальный Технический Университет | Смесь для насыщения стальных деталей из коррозионно-стойких сталей углеродом и хромом |
RU2639755C1 (ru) * | 2016-06-27 | 2017-12-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Способ газового азотирования изделий из конструкционных сталей |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004114551A (ru) | 2005-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bell et al. | Environmental and technical aspects of plasma nitrocarburising | |
US9260775B2 (en) | Low alloy steel carburization and surface microalloying process | |
US4461656A (en) | Low temperature hardening of the surface of a ferrous metal workpiece in a fluidized bed furnace | |
JP2007046088A (ja) | 浸窒焼入品及びその製造方法 | |
CN109609891A (zh) | 一种bg801材料金相组织渗碳控制方法 | |
EP1712658B1 (en) | Method for surface treatment of metal material | |
Zimmerman | Boriding (boronizing) of Metals | |
JP4771718B2 (ja) | 金属の窒化方法 | |
RU2285741C2 (ru) | Способ и состав для карбохромирования стальных изделий | |
JP2007031770A (ja) | 鋼製ばね部材 | |
US5228929A (en) | Thermochemical treatment of machinery components for improved corrosion resistance | |
JP4575450B2 (ja) | イオン窒化処理方法 | |
CN111593296A (zh) | 一种马氏体不锈钢表面硬化剂及其制备方法和应用方法 | |
CN109338280B (zh) | 一种三代渗碳钢渗碳后氮化方法 | |
CN116855879A (zh) | 一种高耐磨性渗碳钎具的热处理工艺控制方法 | |
JP7397029B2 (ja) | 鋼製部品の浸炭方法及び鋼製部品の製造方法 | |
US20100139812A1 (en) | Case hardening titanium and its alloys | |
EP3797894B1 (en) | Method for manufacturing forged article | |
JPH06172943A (ja) | 耐摩耗性にすぐれる熱間加工用金型 | |
CN106702316A (zh) | 一种低碳钢液体稀土硼钒复合渗共晶的方法 | |
Triwiyanto et al. | Low temperature thermochemical treatments of austenitic stainless steel without impairing its corrosion resistance | |
JPH0361345A (ja) | Ni基合金製熱間工具及びその熱間工具の後処理方法 | |
Yamanel | Investigation of structural and tribological properties of layers formed in SAE 5140 steel coated with boride powders | |
JP2009108411A (ja) | ステンレス鋼製の加工品の表面硬化方法及び該方法の実施のための溶融塩 | |
SU1087566A1 (ru) | Способ упрочнени изделий из конструкционной стали |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |