RU2558710C1 - Composition of boron-vanadium plastering for steel products - Google Patents
Composition of boron-vanadium plastering for steel products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2558710C1 RU2558710C1 RU2014141468/02A RU2014141468A RU2558710C1 RU 2558710 C1 RU2558710 C1 RU 2558710C1 RU 2014141468/02 A RU2014141468/02 A RU 2014141468/02A RU 2014141468 A RU2014141468 A RU 2014141468A RU 2558710 C1 RU2558710 C1 RU 2558710C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- boron
- vanadium
- composition
- mass
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента, изготовленных из углеродистых и легированных сталей.The present invention relates to metallurgy, in particular to chemical-thermal treatment, and can be used in mechanical engineering for surface hardening of machine parts and tools made of carbon and alloy steels.
Известен состав обмазки для борирования стальных изделий, содержащий (масс. %): 80% (50% Al2O3 + 50% В4С)+20% Na3AlF6. В качестве связующего при приготовлении обмазки используют раствор клея БФ-2 в ацетоне (см. Л.Г. Ворошнин, О.Л. Менделеева, В.А. Сметкин. Теория и технология химико-термической обработки. Минск: Новое знание, 2010 г. - с. 181).The known composition of the coating for boron steel products, containing (wt.%): 80% (50% Al 2 O 3 + 50% B 4 C) + 20% Na 3 AlF 6 . As a binder in the preparation of the coating, a solution of BF-2 glue in acetone is used (see L.G. Voroshnin, O.L. Mendeleev, V.A. Smetkin. Theory and technology of chemical-thermal treatment. Minsk: New knowledge, 2010 . - p. 181).
Недостатками известного состава обмазки являются насыщение поверхности изделия только одним элементом, следовательно, повышение свойств диффузионного слоя в ограниченном диапазоне; низкая технологичность приготовления обмазки, вызванная подготовкой связующего (раствор клея БФ-2 в ацетоне).The disadvantages of the known composition of the coating are the saturation of the surface of the product with only one element, therefore, improving the properties of the diffusion layer in a limited range; low technological preparation of the coating caused by the preparation of a binder (a solution of glue BF-2 in acetone).
Известен состав обмазки для ванадирования стальных изделий, содержащий в качестве ванадийсодержащего вещества карбид ванадия, в качестве активатора фтористый натрий и дополнительно содержит железную окалину при следующем соотношении компонентов, вес. %: карбид ванадия 45-65, фтористый натрий 3-10, железная окалина 25-45. Обмазку готовят смешиванием порошкообразных компонентов с гидролизованным этилсиликатом. Наносят обмазку толщиной 4-5 мм на образцы из стали обмазыванием. После сушки в течение 10-20 мин при комнатной температуре на воздухе образцы помещают в электропечь, нагретую до температуры процесса химико-термической обработки, и выдерживают 4, 6 ч (см. А.С. №737500, МПК C23C 9/04, опубл. 30.05.1980, Бюл. №20).A known coating composition for vanadium of steel products containing vanadium carbide as a vanadium-containing substance, sodium fluoride as an activator, and additionally contains iron oxide in the following ratio of components, weight. %: vanadium carbide 45-65, sodium fluoride 3-10, iron oxide 25-45. The coating is prepared by mixing the powdered components with hydrolyzed ethyl silicate. Apply a coating of a thickness of 4-5 mm on steel samples by coating. After drying for 10-20 minutes at room temperature in air, the samples are placed in an electric furnace heated to the temperature of the process of chemical-thermal treatment, and incubated for 4, 6 hours (see AS No. 737500, IPC C23C 9/04, publ. May 30, 1980, Bull. No. 20).
Недостатком известного состава обмазки является насыщение поверхности изделия только одним элементом, следовательно, повышение свойств диффузионного слоя в ограниченном диапазоне.A disadvantage of the known composition of the coating is the saturation of the surface of the product with only one element, therefore, increasing the properties of the diffusion layer in a limited range.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является состав обмазки по способу упрочнения деталей, предполагающему последовательное насыщение стали сначала бором при 900°C в порошковой смеси со следующим содержанием компонентов: 5% В4С + 5% KBF4 + 90% SiC, а затем ванадием при 1000°C в порошковой смеси со следующим содержанием компонентов: 60% феррованадия + 37% Al2O3 + 3% NH4Cl (см. Naruemon Suwattananont. Surface treatment of ferrous alloys with boron. New Jersey Institute of Technology, New Jersey, 2004. - p. 21).The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is the composition of the coating according to the method of hardening of parts, involving the sequential saturation of the steel first with boron at 900 ° C in a powder mixture with the following content of components: 5% B 4 C + 5% KBF 4 + 90% SiC and then vanadium at 1000 ° C in a powder mixture with the following components: 60% ferrovanadium + 37% Al 2 O 3 + 3% NH 4 Cl (see Naruemon Suwattananont. Surface treatment of ferrous alloys with boron. New Jersey Institute of Technology, New Jersey, 2004 .-- p. 21).
Недостатками состава по известному способу являются низкая технологичность и высокая трудоемкость, обусловленные необходимостью последовательного диффузионного насыщения, укладывания и извлечения деталей, насыпки в жаростойкий тигель насыщающей порошковой смеси.The disadvantages of the composition according to the known method are low manufacturability and high complexity, due to the need for consistent diffusion saturation, laying and removing parts, filling in a heat-resistant crucible of a saturating powder mixture.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка состава обмазки для борованадирования стальных изделий с улучшенными свойствами по снижению хрупкости боридного диффузионного слоя путем его легирования ванадием.The problem to which the invention is directed, is to develop a coating composition for borovanadizing steel products with improved properties to reduce the brittleness of a boride diffusion layer by doping it with vanadium.
Технический результат заявленного изобретения - повышение технологичности, а также снижение трудоемкости процесса диффузионного насыщения.The technical result of the claimed invention is to increase manufacturability, as well as reducing the complexity of the diffusion saturation process.
Указанный технический результат достигается тем, что в составе обмазки для борованадирования стальных изделий, включающем борсодержащее вещество, ванадийсодержащее вещество, активатор, согласно изобретению в качестве борсодержащего вещества содержит карбид бора, в качестве ванадийсодержащего вещества окись ванадия, в качестве активатора фтористый натрий и дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов, масс.%:The specified technical result is achieved by the fact that, as a part of the coating for boronadding of steel products, including boron-containing substance, vanadium-containing substance, activator, according to the invention contains boron carbide as a boron-containing substance, vanadium oxide as a vanadium-containing substance, sodium fluoride as an activator and additionally contains graphite in the following ratio of components, wt.%:
при этом для приготовления обмазки в качестве связующего используют воду.however, to prepare the coating, water is used as a binder.
Отличительной особенностью заявляемой обмазки для борованадирования стальных изделий от прототипа является качественный и количественный состав, использование в качестве борсодержащего вещества карбид бора, в качестве ванадийсодержащего вещества - окиси ванадия, в качестве активатора - фтористого натрия, а также введение графита и в качестве связующего воду.A distinctive feature of the claimed coating for borovanadization of steel products from the prototype is a qualitative and quantitative composition, the use of boron carbide as a boron-containing substance, vanadium oxide as a vanadium-containing substance, sodium fluoride as an activator, and the addition of graphite as a water binder.
Повышение технологичности процесса обусловлено выбором карбида бора в качестве поставщика активных атомов бора, так как указанный материал производится с очень широкой гаммой зернистости. Карбид бора в отличие от буры и борного ангидрида не образует при нагреве легкоплавкую эвтектику.The increase in processability is due to the choice of boron carbide as a supplier of active boron atoms, since this material is produced with a very wide gamut of granularity. Boron carbide, unlike borax and boric anhydride, does not form a fusible eutectic when heated.
Снижение трудоемкости достигается использованием окиси ванадия в качестве ванадийсодержащего вещества. Данный компонент поставляется в виде порошка, в то время как использование феррованадия по прототипу вызывает необходимость применения специального оборудования для приготовления порошка феррованадия.Reducing the complexity is achieved by using vanadium oxide as a vanadium-containing substance. This component is supplied in powder form, while the use of ferrovanadium according to the prototype necessitates the use of special equipment for the preparation of ferrovanadium powder.
Введение в состав обмазки графита предотвращает обезуглероживание насыщаемых изделий в ходе химико-термической обработки. Это обеспечивает возможность проведения процесса в обычной печной среде, что ведет к снижению трудоемкости и повышению технологичности.The introduction of graphite in the coating prevents decarburization of saturated products during chemical-thermal treatment. This makes it possible to carry out the process in a conventional furnace environment, which leads to a decrease in labor input and an increase in manufacturability.
Введение в состав обмазки в качестве активатора фтористого натрия обеспечивает необходимую активность насыщающей обмазки.Introduction to the composition of the coating as an activator of sodium fluoride provides the necessary activity of the saturating coating.
В ходе экспериментальных исследований было установлено оптимальное соотношение компонентов состава обмазки для борованадирования стальных изделий, равное, масс. %: карбид бора - 55-60; окись ванадия - 30-35; графит - 5-10; фтористый натрий - 3-5.In the course of experimental studies, the optimal ratio of the components of the composition of the coating for borovanadation of steel products was found to be equal to mass. %: boron carbide - 55-60; vanadium oxide - 30-35; graphite - 5-10; sodium fluoride - 3-5.
Содержание в составе обмазки карбида бора в количестве, составляющем 55-60 масс. %, было установлено экспериментально и является оптимальным, потому что при данном содержании образуются однофазные (Fe2B) диффузионные слои с наибольшей пластичностью. Содержание в составе обмазки карбида бора в количестве, меньшем 50 масс. %, приводит к получению диффузионных слоев с малой толщиной (менее 30 мкм). При содержании в составе обмазки карбида бора в количестве, большем 60 масс. %, диффузионный слой содержит высокобористую фазу FeB, обладающую высокой хрупкостью.The content of the coating of boron carbide in an amount of 55-60 mass. %, was established experimentally and is optimal, because at this content single-phase (Fe 2 B) diffusion layers are formed with the greatest plasticity. The content of the coating of boron carbide in an amount of less than 50 mass. %, leads to the production of diffusion layers with a small thickness (less than 30 microns). When the content of the coating is boron carbide in an amount greater than 60 mass. %, the diffusion layer contains a highly bored FeB phase with high brittleness.
Содержание в составе обмазки окиси ванадия в количестве 30-35 масс. % было установлено в ходе экспериментальных исследований и является оптимальным, т.к. при данном содержании образуются диффузионные слои с оптимальными толщиной (более 15 мкм) и свойствами (микротвердость более 18000 МПа; показатель хрупкости γp при нагрузке 100 г 0,0064). При содержании в составе обмазки окиси ванадия в количестве, меньшем 30 масс. %, идет преимущественно насыщение бором, что приводит к повышенной хрупкости диффузионного слоя (показатель хрупкости γp при нагрузке 100 г 0,0144). При содержании в обмазке окиси ванадия в количестве, большем 35 масс. %, идет преимущественно процесс ванадирования, что приводит к образованию диффузионных слоев небольшой толщины (около 10 мкм).The content of the coating of vanadium oxide in an amount of 30-35 mass. % was established during experimental studies and is optimal, because at this content, diffusion layers are formed with optimal thickness (more than 15 μm) and properties (microhardness more than 18000 MPa; brittleness index γ p at a load of 100 g 0.0064). When the content of the coating vanadium oxide in an amount of less than 30 mass. %, there is predominantly saturation with boron, which leads to increased fragility of the diffusion layer (the fragility index γ p at a load of 100 g of 0.0144). When the content of the coating of vanadium oxide in an amount greater than 35 mass. %, the process of vanadium is predominant, which leads to the formation of diffusion layers of small thickness (about 10 microns).
Содержание в составе обмазки графита в количестве, составляющем 5-10 масс. %, было установлено экспериментально и является оптимальным, потому что при данном соотношении графита обеспечивается легкое отделение обмазки. При содержании в составе обмазки графита в количестве, меньшем 5 масс. %, не происходит полного отделения обмазки от поверхности упрочненного изделия. При содержании в составе обмазки графита в количестве, большем 10 масс. %, наблюдается разрыхление обмазки, что приводит к окислению поверхности изделия.The content in the coating of graphite in an amount of 5-10 mass. %, was established experimentally and is optimal, because with this ratio of graphite provides easy separation of the coating. When the content of the coating of graphite in an amount of less than 5 mass. %, there is no complete separation of the coating from the surface of the hardened product. When the content of the coating of graphite in an amount greater than 10 mass. %, loosening of the coating is observed, which leads to oxidation of the surface of the product.
Содержание в составе обмазки в качестве активатора фтористого натрия в количестве, составляющем 3-5 масс. %, было установлено экспериментально и является оптимальным, т.к. при данном содержании обеспечивается необходимая активность насыщающей обмазки. При содержании в составе обмазки фтористого натрия в количестве, меньшем 3 масс. %, вследствие недостаточной активности смеси наблюдается отсутствие сплошного диффузионного слоя. При содержании в составе обмазки фтористого натрия, большем 5 масс. %, из-за повышенной активности смеси возможен прогар обмазки и окисление поверхности изделия.The content in the composition of the coating as an activator of sodium fluoride in an amount of 3-5 mass. %, was established experimentally and is optimal, because at this content, the necessary activity of the saturating coating is ensured. When the content of the coating is sodium fluoride in an amount less than 3 mass. %, due to insufficient activity of the mixture, the absence of a continuous diffusion layer is observed. When the content in the coating of sodium fluoride is greater than 5 mass. %, due to the increased activity of the mixture, burnout of the coating and oxidation of the surface of the product are possible.
Для получения предлагаемого состава обмазки готовят три состава из подготовленных компонентов: карбид бора 55-60 масс. %, окись ванадия 30-35 масс. %, активатор - фтористый натрий 3-5 масс. %, графит 5-10 масс. %, которые в порошкообразном состоянии тщательно перемешивают, затем добавляют воду в качестве связующего и доводят до консистенции жидкой сметаны. Обмазку наносят на стальные образцы. Толщина обмазки 4-6 мм. Обмазку сушат на воздухе до получения твердой корки.To obtain the proposed composition of the coating, three compositions are prepared from prepared components: boron carbide 55-60 mass. %, vanadium oxide 30-35 mass. %, the activator is sodium fluoride 3-5 mass. %, graphite 5-10 wt. %, which are thoroughly mixed in a powder state, then water is added as a binder and adjusted to the consistency of liquid sour cream. The coating is applied to steel samples. Coating thickness 4-6 mm. The coating is dried in air until a hard crust is obtained.
Диффузионное насыщение осуществляют в термической печи при нагреве от 950°C до 1050°C с выдержкой 3-6 часов. После окончания процесса диффузионного насыщения обмазка отделяется от поверхности стального изделия.Diffusion saturation is carried out in a thermal furnace when heated from 950 ° C to 1050 ° C with a holding time of 3-6 hours. After the end of the diffusion saturation process, the coating is separated from the surface of the steel product.
Кроме того, готовят два состава с запредельным количеством вышеуказанных компонентов (см. табл. 1, фото 4, 5).In addition, two compositions are prepared with a prohibitive amount of the above components (see table. 1, photos 4, 5).
В таблице 1 представлены результаты влияния состава обмазки на толщину диффузионных слоев на стали У8А (см. фото 1-5).Table 1 presents the results of the effect of the coating composition on the thickness of diffusion layers on U8A steel (see photo 1-5).
Предлагаемое изобретение поясняется фотографиями, на которых изображено:The invention is illustrated by photographs, which depict:
фото 1 - микроструктура диффузионного слоя стали У8А состава №1 табл. 1;photo 1 - the microstructure of the diffusion layer of steel U8A composition No. 1 table. one;
фото 2 - микроструктура диффузионного слоя стали У8А состава №2 табл. 1;photo 2 - the microstructure of the diffusion layer of steel U8A composition No. 2 table. one;
фото 3 - микроструктура диффузионного слоя стали У8А состава №3 табл. 1;photo 3 - the microstructure of the diffusion layer of steel U8A composition No. 3 table. one;
фото 4 - микроструктура диффузионного слоя стали У8А состава №4 табл. 1;photo 4 - the microstructure of the diffusion layer of steel U8A composition No. 4 table. one;
фото 5 - микроструктура диффузионного слоя стали У8А состава №5 табл. 1.photo 5 - the microstructure of the diffusion layer of steel U8A composition No. 5 table. one.
Из анализа полученных результатов таблицы 1 и фото 4 видно, что при насыщении из обмазки составом №4, в котором превышен количественный интервал карбида бора и оксида ванадия, приводит к получению диффузионного слоя малой толщины (5 мкм). Кроме того, данный слой имеет высокую хрупкость (показатель хрупкости γp при нагрузке 100 г 1,22). При насыщении из обмазки составом №5 (см. фото 5), в котором соотношение компонентов установлено ниже рекомендуемых пределов, приводит к окислению поверхности образца, вследствие повышенной активности смеси и разрыхления обмазки.An analysis of the results obtained in Table 1 and Photo 4 shows that when saturated from the coating, composition No. 4, in which the quantitative interval of boron carbide and vanadium oxide is exceeded, results in a diffusion layer of small thickness (5 μm). In addition, this layer has a high brittleness (brittleness index γ p at a load of 100 g 1.22). When saturated from the coating, composition No. 5 (see photo 5), in which the ratio of the components is set below the recommended limits, leads to oxidation of the sample surface due to increased activity of the mixture and loosening of the coating.
Предлагаемый состав обмазки для борованадирования стальных изделий готовят следующим образом. Предварительно подготовленные компоненты в порошкообразном состоянии: борсодержащее вещество - карбид бора 55-60 масс. %, ванадийсодержащее вещество - окись ванадия 30-35 масс. %, активатор - фтористый натрий 3-5 масс. %, графит 5-10 масс. % перемешивают в воде до пастообразного состояния. Приготовленный состав обмазки наносят на упрочняемую поверхность стального изделия слоем 4-6 мм, после чего сушат на воздухе до получения твердой корки. Диффузионное насыщение осуществляют в термической печи при нагреве от 950°C до 1050°C с выдержкой в течение 3-6 часов. После окончания процесса диффузионного насыщения обмазка отделяется от поверхности стального изделия и может быть использована повторно путем разведения ее в воде. При использовании предлагаемого состава обмазки происходит одновременное насыщение стали бором и ванадием, что исключает двукратный нагрев и необходимость укладывания, извлечения деталей и насыпки в жаростойкий тигель насыщающей порошковой смеси, т.е. приводит к снижению продолжительности и трудоемкости процесса. В качестве связующего обмазки используется вода, что сокращает время и упрощает технологию приготовления обмазки.The proposed composition of the coating for borovanadation of steel products is prepared as follows. Pre-prepared components in a powder state: boron-containing substance - boron carbide 55-60 mass. %, vanadium-containing substance - vanadium oxide 30-35 mass. %, the activator is sodium fluoride 3-5 mass. %, graphite 5-10 wt. % mix in water to a pasty state. The prepared coating composition is applied to the hardened surface of the steel product with a layer of 4-6 mm, and then dried in air to obtain a hard crust. Diffusion saturation is carried out in a thermal furnace by heating from 950 ° C to 1050 ° C with holding for 3-6 hours. After the end of the diffusion saturation process, the coating is separated from the surface of the steel product and can be reused by diluting it in water. When using the proposed coating composition, steel is simultaneously saturated with boron and vanadium, which eliminates double heating and the need for laying, removing parts and filling in a heat-resistant crucible of a saturating powder mixture, i.e. leads to a decrease in the duration and complexity of the process. Water is used as a binder coating, which reduces time and simplifies the technology of preparation of the coating.
Температура насыщения стальных деталей из обмазки для борованадирования составляет от 950°C до 1050°C, которая является оптимальной, так как при температуре ниже 950°C идет преимущественно процесс борирования, а при температуре насыщения выше 1050° для большинства сталей происходит рост зерен под диффузионным слоем, что в свою очередь ведет к снижению ударной вязкости и пластичности насыщаемого металла, а также возможному оплавлению поверхности стального изделия.The saturation temperature of steel parts from boron coating paste is from 950 ° C to 1050 ° C, which is optimal, since at a temperature below 950 ° C the boron process is predominantly carried out, and at a saturation temperature above 1050 ° for most steels grains grow under diffusion layer, which in turn leads to a decrease in the toughness and ductility of the saturated metal, as well as the possible melting of the surface of the steel product.
Продолжительность насыщения стальных деталей из обмазки для борованадирования составляет 3-6 ч, которая является оптимальной, так как продолжительность процесса насыщения менее 3 ч приводит к недостаточной толщине упрочненного слоя, а при продолжительности процесса насыщения более 6 ч наблюдается чрезмерная толщина диффузионного слоя, что приводит к его скалыванию в процессе эксплуатации изделия.The duration of saturation of steel parts from boron coating paste is 3-6 hours, which is optimal, since the duration of the saturation process of less than 3 hours leads to insufficient thickness of the hardened layer, and when the duration of the saturation process is more than 6 hours, an excessive thickness of the diffusion layer is observed, which leads to its chipping during the operation of the product.
Примеры конкретного выполнения, подтверждающие получение обмазки для процесса диффузионного насыщения стальных изделий различными составами для борованадирования.Examples of specific performance, confirming the receipt of the coating for the process of diffusion saturation of steel products with various compositions for borovanadirovaniya.
Пример 1. Подготовленные компоненты, 55 масс. % карбид бора + 35 масс. % окись ванадия + 5 масс. % графит + 5 масс. % фтористый натрий, в порошкообразном состоянии тщательно перемешивают, затем добавляют воду в качестве связующего и доводят до консистенции жидкой сметаны. Обмазку наносят на образец из стали У8А. Толщина обмазки 4-6 мм. Обмазку сушат на воздухе до получения твердой корки. Проводят диффузионное насыщение при температуре 950°C в течение 3 часов. В результате на поверхности формируется диффузионный слой с микротвердостью 27000-18000 МПа (см. фото 1).Example 1. Prepared components, 55 mass. % boron carbide + 35 mass. % vanadium oxide + 5 wt. % graphite + 5 mass. % sodium fluoride, in a powder state, thoroughly mixed, then add water as a binder and bring to the consistency of liquid sour cream. The coating is applied to a sample of steel U8A. Coating thickness 4-6 mm. The coating is dried in air until a hard crust is obtained. Conduct diffusion saturation at a temperature of 950 ° C for 3 hours. As a result, a diffusion layer with a microhardness of 27000-18000 MPa is formed on the surface (see photo 1).
Пример 2. Приготовление обмазки проводят аналогично примеру 1 при следующем содержании компонентов 57 масс. % карбид бора + 30 масс. % окись ванадия + 10 масс. % графит + 3 масс. % фтористый натрий. Проводят диффузионное насыщение при температуре 950°C в течение 3 часов. В результате на поверхности формируются диффузионный слой с микротвердостью 27000-18000 МПа (см. фото 2).Example 2. The preparation of the coating is carried out analogously to example 1 with the following content of components 57 mass. % boron carbide + 30 mass. % vanadium oxide + 10 mass. % graphite + 3 mass. % sodium fluoride. Conduct diffusion saturation at a temperature of 950 ° C for 3 hours. As a result, a diffusion layer with a microhardness of 27000-18000 MPa is formed on the surface (see photo 2).
Пример 3. Приготовление обмазки проводят аналогично примеру 1 при следующем содержании компонентов 60 масс. % карбид бора + 30 масс. % окись ванадия + 5 масс. % графит + 5 масс. % фтористый натрий. Проводят диффузионное насыщение при температуре 950°C в течение 3 часов. В результате на поверхности формируются диффузионный слой с микротвердостью 27000-18000 МПа (см. фото 3).Example 3. The preparation of the coating is carried out analogously to example 1 with the following content of components of 60 mass. % boron carbide + 30 mass. % vanadium oxide + 5 wt. % graphite + 5 mass. % sodium fluoride. Conduct diffusion saturation at a temperature of 950 ° C for 3 hours. As a result, a diffusion layer with a microhardness of 27000-18000 MPa is formed on the surface (see photo 3).
Пример 4 (аналог). Известную обмазку (по А.С. №737500) готовят смешиванием порошкообразных компонентов с гидролизованным этилсиликатом при следующем содержании компонентов: 60 масс. % карбид ванадия + 37 масс. % железной окалины + 3 масс. % фтористого натрия наносят на образец стали У8А, проводят диффузионное насыщение при температуре 950°C в течение 3 часов. В результате на поверхности формируется диффузионный слой с микротвердостью 24000 МПа (см. фото 6).Example 4 (analogue). Known coating (according to AS No. 737500) is prepared by mixing the powdered components with hydrolyzed ethyl silicate with the following components: 60 wt. % vanadium carbide + 37 wt. % iron oxide + 3 mass. % sodium fluoride is applied to a sample of U8A steel, diffusion saturation is carried out at a temperature of 950 ° C for 3 hours. As a result, a diffusion layer with a microhardness of 24000 MPa is formed on the surface (see photo 6).
Пример 5 (прототип). Проводят борирование при температуре 900°C в течение 3 часов образца из стали У8А в известной порошковой среде состава: 5 масс. % карбида бора + 5 масс. % борофторида калия + 90 масс. % силикокальция. Затем проводят ванадирование образца при температуре 900°C в течение 3 часов в порошковой смеси состава 60 масс. % феррованадия + 37 масс. % оксида алюминия + 3 масс. % хлористого натрия. В результате на поверхности формируется диффузионный слой с микротвердостью 25000-16000 МПа (см. фото 7).Example 5 (prototype). Boroning is carried out at a temperature of 900 ° C for 3 hours, a sample of steel U8A in a known powder medium composition: 5 mass. % boron carbide + 5 wt. % potassium borofluoride + 90 wt. % silicocalcium. Then carry out the vanadium of the sample at a temperature of 900 ° C for 3 hours in a powder mixture of 60 mass. % ferrovanadium + 37 wt. % alumina + 3 mass. % sodium chloride. As a result, a diffusion layer with a microhardness of 25000-16000 MPa is formed on the surface (see photo 7).
Результаты исследований, полученных при борованадировании стали У8А после насыщения различными составами, приведены на фото 1-3, 6, 7 и в таблице 2.The results of studies obtained by borovanadization of U8A steel after saturation with various compositions are shown in photos 1-3, 6, 7 and in table 2.
Из представленных примеров 1-3 видно (см. табл.2, фото 1-3), что варьирование содержания компонентов в установленных соотношениях и при указанных температуре и продолжительности выдержки не оказывает влияния на микротвердость и вызывает незначительные изменения толщины диффузионных слоев на стали У8А. Толщина диффузионного слоя при насыщении составом по примеру 1 составляет 80 мкм. Толщина диффузионного слоя при насыщении составом по примеру 2 составляет 75 мкм. Толщина диффузионного слоя при насыщении составом по примеру 3 составляет 90 мкм. На фото 6 представлена микроструктура диффузионного слоя на стали У8А по примеру 4 (аналог), вследствие высокой хрупкости наблюдается выкрашивание карбидного слоя при шлифовании. Толщина диффузионного слоя составляет 85 мкм. На фото 7 представлена микроструктура диффузионного слоя на стали У8А по примеру 7 (прототип). Толщина диффузионного слоя составляет 110-130 мкм.It can be seen from the presented Examples 1–3 (see Table 2, Figs. 1–3) that varying the content of components in the established ratios and at the indicated temperature and duration of exposure does not affect the microhardness and causes insignificant changes in the thickness of diffusion layers on U8A steel. The thickness of the diffusion layer when saturated with the composition of example 1 is 80 μm. The thickness of the diffusion layer when saturated with the composition of example 2 is 75 μm. The thickness of the diffusion layer when saturated with the composition of example 3 is 90 μm. Photo 6 shows the microstructure of the diffusion layer on U8A steel according to example 4 (analog), due to the high fragility, the carbide layer is chipped during grinding. The thickness of the diffusion layer is 85 μm. Photo 7 shows the microstructure of the diffusion layer on U8A steel according to example 7 (prototype). The thickness of the diffusion layer is 110-130 microns.
Предлагаемый состав обмазки для борованадирования сталей, по сравнению с прототипом (Naruemon Suwattananont. Surface treatment of ferrous alloys with boron. New Jersey Institute of Technology, New Jersey, 2004. - Р. 21), обеспечивает следующие преимущества:The proposed composition of the coating for boron stepping of steel, compared with the prototype (Naruemon Suwattananont. Surface treatment of ferrous alloys with boron. New Jersey Institute of Technology, New Jersey, 2004. - P. 21), provides the following advantages:
- снижение продолжительности и трудоемкости процесса за счет одновременного насыщения стали бором и ванадием и исключения операций укладывания, извлечения деталей и насыпки в жаростойкий тигель насыщающей порошковой смеси;- reducing the duration and complexity of the process due to the simultaneous saturation of the steel with boron and vanadium and the exclusion of operations of laying, removing parts and filling in a heat-resistant crucible of a saturating powder mixture;
- технологичность в приготовлении обмазки за счет введения карбида бора в качестве поставщика активных атомов бора и использования воды в качестве связующего.- manufacturability in the preparation of the coating due to the introduction of boron carbide as a supplier of active boron atoms and the use of water as a binder.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014141468/02A RU2558710C1 (en) | 2014-10-14 | 2014-10-14 | Composition of boron-vanadium plastering for steel products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014141468/02A RU2558710C1 (en) | 2014-10-14 | 2014-10-14 | Composition of boron-vanadium plastering for steel products |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2558710C1 true RU2558710C1 (en) | 2015-08-10 |
Family
ID=53795995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014141468/02A RU2558710C1 (en) | 2014-10-14 | 2014-10-14 | Composition of boron-vanadium plastering for steel products |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2558710C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU872597A1 (en) * | 1979-01-18 | 1981-10-15 | Восточно-Сибирский технологический институт | Composition for diffusion saturation |
| SU1084337A1 (en) * | 1983-01-10 | 1984-04-07 | Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Composition for boronizing steel products |
| SU1159911A1 (en) * | 1983-10-11 | 1985-06-07 | Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности | Coating composition |
| US4979998A (en) * | 1989-10-10 | 1990-12-25 | Union Carbide Corporation | Process for forming a metal boride coating on a carbonaceous substrate |
| US6197436B1 (en) * | 1997-10-23 | 2001-03-06 | Jamar Venture Corporation | Method and composition for diffusion alloying of ferrous materials |
-
2014
- 2014-10-14 RU RU2014141468/02A patent/RU2558710C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU872597A1 (en) * | 1979-01-18 | 1981-10-15 | Восточно-Сибирский технологический институт | Composition for diffusion saturation |
| SU1084337A1 (en) * | 1983-01-10 | 1984-04-07 | Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Composition for boronizing steel products |
| SU1159911A1 (en) * | 1983-10-11 | 1985-06-07 | Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности | Coating composition |
| US4979998A (en) * | 1989-10-10 | 1990-12-25 | Union Carbide Corporation | Process for forming a metal boride coating on a carbonaceous substrate |
| US6197436B1 (en) * | 1997-10-23 | 2001-03-06 | Jamar Venture Corporation | Method and composition for diffusion alloying of ferrous materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2558710C1 (en) | Composition of boron-vanadium plastering for steel products | |
| RU2680118C1 (en) | Powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products | |
| RU2704044C1 (en) | Method of cementing parts from structural and tool steels in cemented paste | |
| RU2459011C1 (en) | Coating for boroaluminising of steel products | |
| RU2635589C1 (en) | Method of thermocyclic boron-caloring of steel products | |
| JP7397029B2 (en) | Carburizing method for steel parts and method for manufacturing steel parts | |
| RU2691431C1 (en) | Boron-aluminizing method of steel surface | |
| RU2011120904A (en) | METHOD FOR PRODUCING BORIDE COATINGS FROM BORIC ACID | |
| Kuzin et al. | Modelling of Influence of Intensive Heat Flow on Stress Inhomogeneity in Ceramic System TiC-Y2O3-Si3N4 | |
| RU2602217C2 (en) | Method for boriding parts from iron-carbon alloys | |
| RU2345175C1 (en) | Method of hardening parts made from construction and tool steels | |
| RU2760770C1 (en) | Method for combined boro-aluminizing of carbon steel | |
| RU2748572C1 (en) | Method for hardening parts made of tool and structural steels in borated medium | |
| SU722998A1 (en) | Method of coating for boron-tungsten plating of steel parts | |
| SU755891A1 (en) | Boronizing composition | |
| Sizov et al. | The Study of Boroaluminizing in Рastes under Thermocycling and Laser Heating | |
| SU427098A1 (en) | METHOD FOR NITROCEMENT OF METALS AND ALLOYS OF PASTE | |
| SU685717A1 (en) | Composition for boron-circonium plating of steel parts | |
| SU872597A1 (en) | Composition for diffusion saturation | |
| Mishigdorzhiyn et al. | Fe-Me-B Diffusion Layers for Surface Modification of Carbon Steels | |
| SU985140A1 (en) | Composition for thermodiffusion boronizing of steel products | |
| SU952999A1 (en) | Binder for daubing composition for chemico-thermal treatment of products | |
| SU755890A1 (en) | Composition for boronizing steel ingots | |
| SU1035091A1 (en) | Composition for boronizing steel products | |
| SU668975A1 (en) | Composition for boron treatment of steel articles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191015 |