RU2635589C1 - Method of thermocyclic boron-caloring of steel products - Google Patents

Method of thermocyclic boron-caloring of steel products Download PDF

Info

Publication number
RU2635589C1
RU2635589C1 RU2016131758A RU2016131758A RU2635589C1 RU 2635589 C1 RU2635589 C1 RU 2635589C1 RU 2016131758 A RU2016131758 A RU 2016131758A RU 2016131758 A RU2016131758 A RU 2016131758A RU 2635589 C1 RU2635589 C1 RU 2635589C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thermocyclic
cycles
steel
boron
caloring
Prior art date
Application number
RU2016131758A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Петрович Полянский
Ундрах Лхагвасуренович Мишигдоржийн
Игорь Геннадьевич Сизов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления"
Priority to RU2016131758A priority Critical patent/RU2635589C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2635589C1 publication Critical patent/RU2635589C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C12/00—Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces
    • C23C12/02—Diffusion in one step

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method of thermocyclic boron-caloring of steel products includes boron-caloring of steel product in active coating containing boron carbide, aluminium and sodium fluoride. Boron-caloring is performed for 8 cycles. At each cycle, heating is carried out up to 950°C, holding for 15-20 minutes and cooling to 640-650°C.
EFFECT: increase heat resistance of the boron-calored layer and production of fine-grained structure in base metal.
3 dwg, 2 tbl, 3 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей, изготовленных из углеродистых сталей.The present invention relates to metallurgy, in particular to chemical-thermal treatment, and can be used in mechanical engineering for surface hardening of parts made of carbon steel.

Известен способ термоциклического борирования, предусматривающий насыщение сталей Ст3, 45 и 40Х в порошковой смеси, содержащей (масс. %): 1,5-2 борного ангидрида, 0,5-1 хлористого аммония, остальное - карбид бора. Борирование осуществляют в специальных контейнерах. Термоциклирование в процессе насыщения осуществляют следующим образом: после нагрева до 950°C контейнер извлекают из печи и охлаждают до температуры окончания γ→α-превращения. Циклы повторяют до получения необходимой глубины слоя боридов в стали (см. Федюкин В.К., Смагоринский М.Е. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. - 201 с.).A known method of thermocyclic boronation, which provides for the saturation of steels St3, 45 and 40X in a powder mixture containing (wt.%): 1.5-2 boric anhydride, 0.5-1 ammonium chloride, the rest is boron carbide. Boroning is carried out in special containers. Thermal cycling in the process of saturation is carried out as follows: after heating to 950 ° C, the container is removed from the furnace and cooled to the temperature at the end of the γ → α transformation. The cycles are repeated until the required boride layer depth in steel is obtained (see Fedyukin V.K., Smagorinsky M.E. Thermocyclic processing of metals and machine parts. - L.: Mechanical Engineering. Leningrad. Department, 1989. - 201 p.) .

Недостатком известного способа является насыщение поверхности стали только одним элементом, следовательно, повышение свойств в ограниченном диапазоне.The disadvantage of this method is the saturation of the steel surface with only one element, therefore, the improvement of properties in a limited range.

Известен способ термоциклического бороалитирования, предусматривающий подготовку компонентов насыщающей смеси: оксида алюминия, борного ангидрида, алюминия, фтористого натрия, смешивание их и бороалитирование стальных образцов в контейнере с плавким затвором. Бороалитирование проводят следующим образом. Стальные образцы упаковывают в контейнер с плавким затвором (50% SiO2+50% B2O3), заполненный порошкообразной смесью следующего состава: 98%[(70% Al2O3+10% B2O3+20% Al)]+2% NaF. Затем контейнер устанавливают в печь и нагревают до 950°C, выдерживают при этой температуре в течение 50-53 мин (термоциклирование по режиму №1) или 13-16 мин (термоциклирование по режиму №2) и охлаждают на воздухе до 640-650°C. Затем циклы повторяют снова: по режиму №1 нагрев с выдержкой в 30 мин при 950°C; по режиму №2 нагрев до 950°C и охлаждение (без выдержки при температуре нагрева) (см. RU №2401319, C23C 8/72, опубл. 10.10.2010, Бюл. №28).A known method of thermocyclic boroalithization, involving the preparation of components of a saturating mixture: aluminum oxide, boric anhydride, aluminum, sodium fluoride, mixing them and boroalitizing steel samples in a container with a fusible seal. Boroaling is carried out as follows. Steel samples are packed in a container with a fusible seal (50% SiO 2 + 50% B 2 O 3 ) filled with a powder mixture of the following composition: 98% [(70% Al 2 O 3 + 10% B 2 O 3 + 20% Al) ] + 2% NaF. Then the container is installed in the oven and heated to 950 ° C, maintained at this temperature for 50-53 min (thermal cycling according to mode No. 1) or 13-16 min (thermal cycling according to mode No. 2) and cooled in air to 640-650 ° C. Then the cycles are repeated again: according to mode No. 1, heating with a shutter speed of 30 minutes at 950 ° C; in mode No. 2, heating to 950 ° C and cooling (without holding at the heating temperature) (see RU No. 2401319, C23C 8/72, publ. 10.10.2010, Bull. No. 28).

Недостатком известного способа является трудоемкость подготовки процесса бороалитирования, ограничение размеров обрабатываемых изделий размерами контейнера, отсутствие совмещения процесса бороалитирования с последующей термической обработкой стального изделия.The disadvantage of this method is the complexity of the preparation of the boroalination process, the limitation of the size of the processed products by the dimensions of the container, the lack of combining the boroalination process with the subsequent heat treatment of the steel product.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ бороалитирования стальных изделий, заключающийся в следующем. Подготовленные компоненты: карбид бора, алюминий и фторид натрия в порошкообразном состоянии тщательно перемешивают, затем добавляют воду в качестве связующего и доводят до требуемой консистенции. Полученную активную обмазку наносят на стальное изделие и просушивают при температуре 50°C в течение 0,5-1,0 часа в сушильной камере до полного исчезновения влаги. Толщина активной обмазки 2-4 мм. Затем таким же образом подготавливают защитную обмазку, состоящую из компонентов эмали ЭВТ-100 и оксида алюминия, взятых в соотношении 1:1, доводят до требуемой консистенции с применением силикатного клея и воды в соотношении 1:1 в качестве связующего. Затем защитную обмазку наносят поверх активной, толщина защитной обмазки 3-4 мм. После приготовления и нанесения активной и защитной обмазок изделие помещают в печь и проводят диффузионное насыщение при температуре 850-1050°C, в течение 2-4 ч. (см. RU №2459011, C23C 8/72, опубл. 20.08.2012, Бюл. №23).Closest to the technical nature of the claimed invention is a method of boronation of steel products, which consists in the following. The prepared components: boron carbide, aluminum and sodium fluoride in powder form are thoroughly mixed, then water is added as a binder and adjusted to the required consistency. The resulting active coating is applied to a steel product and dried at a temperature of 50 ° C for 0.5-1.0 hours in a drying chamber until the moisture completely disappears. The thickness of the active coating is 2-4 mm. Then, in the same way, a protective coating is prepared, consisting of components of enamel EVT-100 and aluminum oxide, taken in a ratio of 1: 1, adjusted to the required consistency using silicate glue and water in a ratio of 1: 1 as a binder. Then the protective coating is applied over the active, the thickness of the protective coating 3-4 mm. After preparation and application of active and protective coatings, the product is placed in a furnace and diffusion saturation is carried out at a temperature of 850-1050 ° C for 2-4 hours (see RU No. 2459011, C23C 8/72, publ. 20.08.2012, Bull . No. 23).

Недостатками известного способа являются: низкая жаростойкость бороалитированного слоя, рост зерна основного металла при длительной высокотемпературной выдержке, низкие механические свойства основного металла (кроме твердости и износостойкости).The disadvantages of this method are: low heat resistance of the boronated layer, grain growth of the base metal with prolonged high temperature exposure, low mechanical properties of the base metal (except hardness and wear resistance).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа термоциклического бороалитирования стальных изделий, позволяющего получить на поверхности бороалитированные слои с высокой жаростойкостью, а также предотвращающего рост зерна основного металла, что в свою очередь благоприятно влияет на механические свойства основного металла.The problem to which the invention is directed is the development of a method for thermocyclic boroalting of steel products, which allows to obtain boroalized layers with high heat resistance on the surface, as well as preventing grain growth of the base metal, which in turn favorably affects the mechanical properties of the base metal.

Технический результат заявленного изобретения – повышение жаростойкости бороалитированного слоя и получение мелкозернистой структуры в основном металле.The technical result of the claimed invention is to increase the heat resistance of a boroalitic layer and to obtain a fine-grained structure in the base metal.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе термоциклического бороалитирования стальных изделий, предусматривающем бороалитирование стального изделия в активной обмазке, содержащей карбид бора, алюминий, фторид натрия, путем его нагрева, выдержки и последующего охлаждения, согласно изобретению нагрев, выдержку и охлаждение стальных образцов в активной обмазке осуществляют в 8 циклов, при этом на каждом цикле нагрев образцов проводят до 950°C, выдерживают при этой температуре 15-20 минут, затем охлаждают до 640-650°C.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of thermocyclic boronation of steel products, which includes boronation of a steel product in an active coating containing boron carbide, aluminum, sodium fluoride, by heating, aging and subsequent cooling, according to the invention, heating, aging and cooling of steel samples in active coating is carried out in 8 cycles, with each cycle, the samples are heated to 950 ° C, kept at this temperature for 15-20 minutes, then cooled to 640-650 ° C.

Отличительными признаками заявляемого способа являются новые условия проведения процесса бороалитирования, а именно осуществление нагрева, выдержки и охлаждения стальных образцов в обмазках циклически. Охлаждение образцов на каждом цикле проводят до температуры 640-650°C. Это ведет к существенному изменению структуры слоя и количественного соотношения боридных и алюминидных фаз за счет фазовой перекристаллизации железа, образования дефектов в объеме стали во время термоциклирования и активации атомов при циклических нагревах. Охлаждение до температуры 640-650°C обусловлено тем, что полный распад аустенита происходит при этой температуре. При охлаждении выше 650°C возрастает длительность γ→α-превращения, что увеличивает продолжительность технологического цикла. Охлаждение до температуры ниже 640°C нецелесообразно, т.к. дальнейшие изменения в структуре стали не наблюдаются. Это позволяет получить на поверхности бороалитированные слои с высокой жаростойкостью, а так же мелкозернистую структуру в основном металле.Distinctive features of the proposed method are the new conditions for the boroalithization process, namely the implementation of heating, aging and cooling of steel samples in coatings cyclically. The cooling of the samples in each cycle is carried out to a temperature of 640-650 ° C. This leads to a significant change in the layer structure and the quantitative ratio of boride and aluminide phases due to phase recrystallization of iron, the formation of defects in the volume of steel during thermal cycling and activation of atoms during cyclic heating. Cooling to a temperature of 640-650 ° C is due to the fact that the complete decomposition of austenite occurs at this temperature. Upon cooling above 650 ° C, the duration of the γ → α-conversion increases, which increases the duration of the technological cycle. Cooling to temperatures below 640 ° C is impractical because no further changes in steel structure are observed. This makes it possible to obtain boroalized layers with high heat resistance on the surface, as well as a fine-grained structure in the base metal.

Отличием заявляемого способа являются также новые условия выдержки циклов при температуре нагрева, а именно выдержка в течение 15-20 минут для первого и последующих циклов.The difference of the proposed method are also new conditions for aging cycles at a heating temperature, namely aging for 15-20 minutes for the first and subsequent cycles.

Экспериментально обнаружено, что при термоциклическом бороалитировании при времени выдержки более 20 минут на поверхности стального изделия формируются бороалитированные слои с низкой жаростойкостью, а при времени выдержки менее 15 минут образуются бороалитированные слои меньшей глубины, что приводит к более быстрому окислению при высокой температуре стальных образцов (общее время процесса термоциклического бороалитирования остается неизменным и составляет 230-240 минут).It was experimentally found that with thermocyclic boro-balancing with a holding time of more than 20 minutes, boroalized layers with low heat resistance are formed on the surface of the steel product, and with a holding time of less than 15 minutes boroalized layers of lesser depth are formed, which leads to faster oxidation at high temperature of steel samples (general the time of the thermocyclic boroalination process remains unchanged at 230-240 minutes).

Результаты исследований представлены в табл. 1 и на фиг. 1.The research results are presented in table. 1 and in FIG. one.

Figure 00000001
Figure 00000001

Как видно из табл. 1, жаростойкость бороалитированного слоя на стали 20 после термоциклического бороалитирования по режиму №2 (8 циклов) - 0,0321 и №3 (16 циклов) - 0,0377, что выше в 2 раза по сравнению с изотермическим способом, а жаростойкость после термоциклического бороалитирования по режиму №1 (4 цикла) - 0,0777, что меньше по сравнению с изотермическим бороалитированием.As can be seen from the table. 1, the heat resistance of the boroalitized layer on steel 20 after thermocyclic boroalination according to regime No. 2 (8 cycles) is 0.0321 and No. 3 (16 cycles) is 0.0377, which is 2 times higher than the isothermal method, and heat resistance after the thermocyclic boroalification according to regime No. 1 (4 cycles) - 0.0777, which is less compared to isothermal boroalation.

Жаростойкость определяли после выдержки изделий в течение 50 часов при температуре 1000°C весовым методом по увеличению массы изделия. Изменение массы изделий регистрировали периодически (через каждые пять часов) на аналитических весах (ГОСТ 6130-71 Методы определения жаростойкости).Heat resistance was determined after holding the products for 50 hours at a temperature of 1000 ° C by the weight method to increase the mass of the product. The change in the mass of products was recorded periodically (every five hours) on an analytical balance (GOST 6130-71 Methods for determining heat resistance).

Из фиг. 1 видно, что микротвердость по глубине слоя на стали 20 после изотермического и термоциклического бороалитирования по режиму №1 (4 цикла) составляет 5110 и 4420 МПа, что соответствует микротвердости алюминидов железа FeAl и Fe3Al. После термоциклического бороалитирования по режимам №2 (8 циклов) и №3 (16 циклов) микротвердость увеличивается до 8460 и 7760 МПа, что соответствует алюминидам железа FeAl3 и Fe2Al5. Микротвердость игольчатых кристаллов, расположенных в основном слое, составляет 25000-27000 МПа после всех режимов обработок (режим №2 - 25000-25500 МПа). Определение микротвердости проводили при помощи прибора ПМТ-3М (ГОСТ 9450-60).From FIG. Figure 1 shows that the microhardness along the depth of the layer on steel 20 after isothermal and thermocyclic boroalation according to regime No. 1 (4 cycles) is 5110 and 4420 MPa, which corresponds to the microhardness of iron aluminides FeAl and Fe 3 Al. After thermocyclic boroalination according to regimes No. 2 (8 cycles) and No. 3 (16 cycles), the microhardness increases to 8460 and 7760 MPa, which corresponds to iron aluminides FeAl 3 and Fe 2 Al 5 . The microhardness of the needle crystals located in the main layer is 25000-27000 MPa after all treatment modes (mode No. 2 - 25000-25500 MPa). The microhardness was determined using a PMT-3M device (GOST 9450-60).

Из анализа полученных результатов установлено:From the analysis of the results obtained, it was found:

1. При термоциклическом бороалитировании с временем выдержки более 20 минут на поверхности стального изделия формируются бороалитированные слои с низкой жаростойкостью.1. When thermocyclic boroalination with a holding time of more than 20 minutes on the surface of a steel product boronated layers with low heat resistance are formed.

2. При термоциклическом бороалитировании с временем выдержки менее 15 минут образуются бороалитированные слои с меньшей глубиной, что приводит к более быстрому окислению при высокой температуре стальных образцов. Кроме того, процесс термоциклического бороалитирования становится более трудоемким.2. When thermocyclic boroalitization with a holding time of less than 15 minutes, boroalitized layers with a smaller depth are formed, which leads to faster oxidation of steel samples at high temperature. In addition, the process of thermocyclic boroalination becomes more laborious.

3. Микротвердость бороалитированных слоев после термоциклического бороалитирования по режимам №2 (8 циклов) и №3 (16 циклов) выше в 1,5-2 раза по сравнению с изотермическим и термоциклическим бороалитированием по режиму №1 (4 цикла).3. The microhardness of the boroalitized layers after thermocyclic boroalation according to regimes No. 2 (8 cycles) and No. 3 (16 cycles) is 1.5–2 times higher than isothermal and thermocyclic boroalination according to regime No. 1 (4 cycles).

4. Термоциклическая обработка по режимам №2 и №3 проводит к формированию слоев с более обогащенными алюминием фазами, что в свою очередь приводит к повышению жаростойкости бороалитированного слоя.4. Thermocyclic treatment according to modes No. 2 and No. 3 leads to the formation of layers with phases more enriched in aluminum, which in turn leads to an increase in the heat resistance of the boroalitized layer.

Ниже в таблице 2 приведены сравнительные данные по микротвердости бороалитированных слоев по режиму №2 (предлагаемый способ), по прототипу (RU №2459011) и аналогу (RU №2401319).Table 2 below shows comparative data on the microhardness of boron-alized layers according to regime No. 2 (the proposed method), according to the prototype (RU No. 2459011) and analogue (RU No. 2401319).

Figure 00000002
Figure 00000002

Как видно из табл. 2, микротвердость бороалитированных слоев в области игольчатых кристаллов, полученных по способу термоциклического бороалитирования по режиму №2 (8 циклов), сопоставима с данными полученных в прототипе и аналоге.As can be seen from the table. 2, the microhardness of boroalitized layers in the area of needle crystals obtained by the method of thermocyclic boroalation according to mode No. 2 (8 cycles) is comparable with the data obtained in the prototype and analogue.

Предлагаемый способ термоциклического бороалитирования стальных изделий поясняется иллюстрациями, где на фиг. 2 (а, б, в) представлены схемы термоциклического бороалитирования: а) - термоциклическое бороалитирование по режиму №1 (4 цикла), б) - термоциклическое бороалитирование по режиму №2 (8 циклов), в) - термоциклическое бороалитирование по режиму №3 (16 циклов); на фиг. 3 (а, б, в, г) - микроструктуры бороалитированных слоев на стали 20: а) - после изотермического бороалитирования, б) - после термоциклического бороалитирования по режиму №1 (4 цикла), в) - после термоциклического бороалитирования по режиму №2 (8 циклов), г) - после термоциклического бороалитирования по режиму №3 (16 циклов).The proposed method of thermocyclic boroalination of steel products is illustrated by illustrations, where in FIG. Figure 2 (a, b, c) shows the schemes of thermocyclic boro-balancing: a) - thermocyclic boro-balancing according to mode No. 1 (4 cycles), b) - thermocyclic boro-balancing according to mode No. 2 (8 cycles), c) - thermocyclic boro-balancing according to mode No. 3 (16 cycles); in FIG. 3 (a, b, c, d) - the microstructure of boroalitized layers on steel 20: a) after isothermal boroalithization, b) after thermocyclic boroalithization according to mode No. 1 (4 cycles), c) after thermocyclic boroalination according to mode No. 2 (8 cycles), d) - after thermocyclic boroalination according to regime No. 3 (16 cycles).

Выше представленные режимы проводят в несколько циклов. Общее время процесса составляет 230-240 минут. Охлаждение между циклами осуществляют на воздухе, при необходимости последний цикл совмещают с термической обработкой и охлаждение производят в закалочной среде.The above modes are carried out in several cycles. The total process time is 230-240 minutes. The cooling between cycles is carried out in air, if necessary, the last cycle is combined with heat treatment and cooling is carried out in a quenching medium.

В зависимости от режима обработки на поверхности стали 20 формируются бороалитированные слои, состоящие из алитированной части слоя (алюминиды железа) и иглообразных кристаллов, располагающихся в основе слоя (бориды железа) (см. фиг. 3 а, б, в, г). С увеличением количества циклов наблюдается уменьшение глубины слоя. Это связано с тем, что с увеличением количества циклов уменьшается суммарное время выдержки при высокой температуре. Для изотермического бороалитирования глубина слоя составляет - 110-120 мкм, термоциклического бороалитирования по режиму №1 (4 цикла) - 90-100 мкм, термоциклического бороалитирования по режиму №2 (8 циклов) - 75-85 мкм, термоциклического бороалитирования по режиму №3 (16 циклов) - 50-58 мкм. Кроме того, при термоциклической обработке из-за отсутствия длительных выдержек при высокой температуре формируется мелкозернистая структура в основном металле (см. фиг. 3 а, б, в, г), что ведет к повышению механических свойств обрабатываемого изделия.Depending on the treatment mode, boroalinated layers are formed on the surface of steel 20, consisting of the aluminized part of the layer (iron aluminide) and needle-shaped crystals located at the base of the layer (iron borides) (see Fig. 3 a, b, c, d). With an increase in the number of cycles, a decrease in the layer depth is observed. This is due to the fact that with an increase in the number of cycles, the total exposure time at high temperature decreases. For isothermal boro-balancing, the layer depth is 110-120 μm, thermocyclic boro-balancing according to mode No. 1 (4 cycles) - 90-100 microns, thermocyclic boro-balancing according to mode No. 2 (8 cycles) - 75-85 microns, thermocyclic boro-balancing according to mode No. 3 (16 cycles) - 50-58 microns. In addition, during thermal cycling, due to the absence of long exposures at high temperature, a fine-grained structure is formed in the base metal (see Fig. 3 a, b, c, d), which leads to an increase in the mechanical properties of the workpiece.

Таким образом, опытным путем установлено оптимальное количество циклов для термоциклического бороалитирования, состоящее из 8 циклов с временем выдержки после нагрева до 950°C, составляющим 15-20 минут.Thus, it was experimentally established the optimal number of cycles for thermocyclic boroalination, consisting of 8 cycles with a holding time after heating to 950 ° C of 15-20 minutes.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату - повышение жаростойкости бороалитированного слоя и механических свойств основного металла.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The determination from the list of identified analogues of the prototype as the closest analogue in terms of the totality of features made it possible to establish the set of essential distinguishing features set forth in the claims in relation to the technical result perceived by the applicant — increasing the heat resistance of the boroalitized layer and the mechanical properties of the base metal.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. На стальные изделия наносят активную обмазку следующего состава, мас. %: карбид бора - 78-88, алюминий - 8-18, фторид натрия - 3-4. Затем просушивают при температуре 50°C в течение 0,5-1 часа в сушильной камере до полного исчезновения влаги. Толщина активной обмазки составляет 2-4 мм. Затем стальные образцы с активной обмазкой помещают в печь и нагревают до 950°C, выдерживают при этой температуре в течение 15-20 минут. Охлаждение производят на воздухе до 640-650°C, затем циклы повторяют снова, всего циклов - 8. Общее время процесса на всех режимах составляет 230-240 минут.The inventive method is as follows. Active steel is coated with the following composition, wt. %: boron carbide - 78-88, aluminum - 8-18, sodium fluoride - 3-4. Then it is dried at a temperature of 50 ° C for 0.5-1 hours in a drying chamber until the complete disappearance of moisture. The thickness of the active coating is 2-4 mm. Then, steel samples with active coating are placed in a furnace and heated to 950 ° C, maintained at this temperature for 15-20 minutes. Cooling is carried out in air to 640-650 ° C, then the cycles are repeated again, total cycles - 8. The total process time in all modes is 230-240 minutes.

Определение скорости нагрева и охлаждения между циклами определяли при помощи термопары «ХА» (хромель-алюмель) и милливольтметра. Скорость нагрева и охлаждения составила 0,4 и 1,6 град/сек соответственно.The determination of the heating and cooling rate between cycles was determined using an XA thermocouple (chromel-alumel) and a millivoltmeter. The heating and cooling rates were 0.4 and 1.6 deg / s, respectively.

Примеры конкретного выполнения.Examples of specific performance.

Пример 1. Образец из стали 20 с нанесенной активной обмазкой масс. %: карбид бора - 78, алюминий - 18, фторид натрия - 4 помещают в печь и нагревают до 950°C, выдерживают при этой температуре 17 мин и охлаждают на воздухе до 650°C. После этого производят еще 7 циклов идентичных первому.Example 1. A sample of steel 20 coated with an active coating of the masses. %: boron carbide - 78, aluminum - 18, sodium fluoride - 4 is placed in a furnace and heated to 950 ° C, maintained at this temperature for 17 minutes and cooled in air to 650 ° C. After that, produce another 7 cycles identical to the first.

Пример 2. Образец из стали 20 с нанесенной активной обмазкой масс. %: карбид бора - 83, алюминий - 14, фторид натрия - 3 помещают в печь и нагревают до 950°C, выдерживают при этой температуре 20 мин и охлаждают на воздухе до 645°C. После этого производят еще 7 циклов идентичных первому.Example 2. A sample of steel 20 coated with active coating of the masses. %: boron carbide - 83, aluminum - 14, sodium fluoride - 3 is placed in a furnace and heated to 950 ° C, maintained at this temperature for 20 minutes and cooled in air to 645 ° C. After that, produce another 7 cycles identical to the first.

Пример 3. Образец из стали 20 с нанесенной активной обмазкой масс. %: карбид бора - 88, алюминий - 8, фторид натрия - 4 помещают в печь и нагревают до 950°C, выдерживают при этой температуре 15 мин и охлаждают на воздухе до 640°C. После этого производят еще 7 циклов идентичных первому.Example 3. A sample of steel 20 coated with an active coating of the masses. %: boron carbide - 88, aluminum - 8, sodium fluoride - 4 are placed in a furnace and heated to 950 ° C, kept at this temperature for 15 minutes and cooled in air to 640 ° C. After that, produce another 7 cycles identical to the first.

В результате на поверхности формируются бороалитированные слои глубиной 70-90 мкм с высокой жаростойкостью и мелкозернистой структурой в основе металла.As a result, boroalized layers with a depth of 70-90 μm are formed on the surface with high heat resistance and a fine-grained metal-based structure.

Предлагаемый способ термоциклического бороалитирования изделий из углеродистых сталей по сравнению с прототипом (см. RU №2459011, C23C 8/72, опубл. 20.08.2012, Бюл. №23) обеспечивает следующие преимущества:The proposed method for thermocyclic boronation of carbon steel products in comparison with the prototype (see RU No. 2459011, C23C 8/72, publ. 20.08.2012, Bull. No. 23) provides the following advantages:

- повышение жаростойкости бороалитированного слоя;- increase the heat resistance of boroalitic layer;

- повышение механических свойств основного металла, т.к. не происходит роста зерен в основном металле.- increase the mechanical properties of the base metal, because no grain growth occurs in the base metal.

Claims (1)

Способ термоциклического бороалитирования стальных изделий, включающий бороалитирование стального изделия в активной обмазке, содержащей карбид бора, алюминий и фторид натрия, путем его нагрева, выдержки и последующего охлаждения, отличающийся тем, что нагрев, выдержку и охлаждение стальных образцов проводят за 8 циклов, при этом на каждом цикле нагрев образцов проводят до 950°C, выдерживают при этой температуре 15-20 минут, затем охлаждают до 640-650°C.The method of thermocyclic boroalithization of steel products, including boroalination of a steel product in an active coating containing boron carbide, aluminum and sodium fluoride, by heating, holding and subsequent cooling, characterized in that heating, holding and cooling of steel samples is carried out in 8 cycles, wherein on each cycle, the heating of the samples is carried out to 950 ° C, maintained at this temperature for 15-20 minutes, then cooled to 640-650 ° C.
RU2016131758A 2016-08-01 2016-08-01 Method of thermocyclic boron-caloring of steel products RU2635589C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016131758A RU2635589C1 (en) 2016-08-01 2016-08-01 Method of thermocyclic boron-caloring of steel products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016131758A RU2635589C1 (en) 2016-08-01 2016-08-01 Method of thermocyclic boron-caloring of steel products

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2635589C1 true RU2635589C1 (en) 2017-11-14

Family

ID=60328680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016131758A RU2635589C1 (en) 2016-08-01 2016-08-01 Method of thermocyclic boron-caloring of steel products

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2635589C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2691431C1 (en) * 2018-09-03 2019-06-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) Boron-aluminizing method of steel surface
RU2760770C1 (en) * 2020-10-12 2021-11-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" Method for combined boro-aluminizing of carbon steel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2133298C1 (en) * 1998-03-24 1999-07-20 Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение Medium for complex saturation of metal surface
RU2401319C1 (en) * 2009-02-24 2010-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный технологический университет" Method of thermocyclic boron-calorising of products from carbon steel
RU2459011C1 (en) * 2011-06-23 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" Coating for boroaluminising of steel products
US9068260B2 (en) * 2012-03-14 2015-06-30 Andritz Iggesund Tools Inc. Knife for wood processing and methods for plating and surface treating a knife for wood processing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2133298C1 (en) * 1998-03-24 1999-07-20 Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение Medium for complex saturation of metal surface
RU2401319C1 (en) * 2009-02-24 2010-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный технологический университет" Method of thermocyclic boron-calorising of products from carbon steel
RU2459011C1 (en) * 2011-06-23 2012-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" Coating for boroaluminising of steel products
US9068260B2 (en) * 2012-03-14 2015-06-30 Andritz Iggesund Tools Inc. Knife for wood processing and methods for plating and surface treating a knife for wood processing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2691431C1 (en) * 2018-09-03 2019-06-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) Boron-aluminizing method of steel surface
RU2760770C1 (en) * 2020-10-12 2021-11-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" Method for combined boro-aluminizing of carbon steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. The kinetics and mechanism of multi-component diffusion on AISI 1045 steel
RU2635589C1 (en) Method of thermocyclic boron-caloring of steel products
Sizov et al. A study of thermocycling boroaluminizing of carbon steels
Matijević Evaluation of boride layer growth on carbon steel surfaces
RU2401319C1 (en) Method of thermocyclic boron-calorising of products from carbon steel
Mishigdorzhiyn et al. Thermocyclic boroaluminizing of low carbon steels in pastes
Roliński et al. Nature of surface changes in stamping tools of gray and ductile cast iron during gas and plasma nitrocarburizing
Sizov et al. Boroaluminized carbon steel
RU2680118C1 (en) Powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products
RU2760770C1 (en) Method for combined boro-aluminizing of carbon steel
RU2459011C1 (en) Coating for boroaluminising of steel products
US2875112A (en) Process for improving the physical properties of chromized articles
Chernega et al. Wear Resistant Coatings On Based Boride Phases Formed In The Magnetic Field On Alloys
RU2693416C1 (en) Method of borating surface layers of carbon steel by means of induction action
RU2602217C2 (en) Method for boriding parts from iron-carbon alloys
WO2020091695A1 (en) A solid boriding agent
US3802928A (en) Method for surface hardening steel and cemented carbides
RU2710820C1 (en) Method of obtaining boride coatings of increased thickness
RU2694414C1 (en) Method for single-step diffusion cobalt alitizing of parts from heat-resistant alloys
Sizov et al. The Study of Boroaluminizing in Рastes under Thermocycling and Laser Heating
Sereda Obtaining of wear-resistant carbide coatings on high-carbon steels under SHS conditions
RU2791348C1 (en) Method for niobizing surface layers of chromium-nickel steel
UA117770U (en) METHOD OF SURFACE STRENGTHENING OF TITANIUM ALLOYS
Baglyuk et al. The structure and phase composition of boride coatings on sintered powder steels
TW460621B (en) Method for codeposition of silicon and nitrogen on stainless steel surface

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190802