RU2696616C1 - Method of aluminizing steel parts - Google Patents

Method of aluminizing steel parts Download PDF

Info

Publication number
RU2696616C1
RU2696616C1 RU2018120663A RU2018120663A RU2696616C1 RU 2696616 C1 RU2696616 C1 RU 2696616C1 RU 2018120663 A RU2018120663 A RU 2018120663A RU 2018120663 A RU2018120663 A RU 2018120663A RU 2696616 C1 RU2696616 C1 RU 2696616C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
aluminum
sulfur
aluminizing
alloying
Prior art date
Application number
RU2018120663A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Сигизмундович Марцинковский
Вячеслав Борисович Тарельник
Наталия Вячеславовна Тарельник
Евгений Владиславович Коноплянченко
Оксана Павловна Гапонова
Михаил Юрьевич Думанчук
Максим Владимирович Гончаренко
Богдан АНТОШЕВСКИЙ
Чеслав КУНДЕРА
Original Assignee
Василий Сигизмундович Марцинковский
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 Василий Сигизмундович Марцинковский filed Critical Василий Сигизмундович Марцинковский
Priority to RU2018120663A priority Critical patent/RU2696616C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2696616C1 publication Critical patent/RU2696616C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to electrophysical and electrochemical treatment, in particular, to electroerosion alloying of steel parts surfaces with aluminum and sulfur, and can be used for treatment of surfaces of heat-treated steel parts. Method for aluminizing a steel part involves electroerosion alloying of a steel part surface with an aluminum electrode at discharge energy Wp=0.52–6.8 J and capacity 1.0–3.0 cm2/min. At that, before electricerosion alloying on surface of part subjected to aluminizing, sulfuric ointment containing 33.3 % of sulfur and added aluminum powder is applied, after which, without waiting for drying of applied ointment, aluminizing process is performed.
EFFECT: invention increases hardness and wear resistance of aluminize steel parts, as well as prevents setting during friction and improved resistance to atmospheric corrosion.
1 cl, 3 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности, к электроэрозионному легированию (ЭЭЛ) поверхностей стальных деталей алюминием (алитирование) и серой (сульфидирование) и может быть применено для обработки поверхностей термообработанных стальных деталей.The invention relates to the field of electrophysical and electrochemical processing, in particular, to electroerosive alloying (EEL) of the surfaces of steel parts with aluminum (aluminizing) and sulfur (sulfidation) and can be used for treating surfaces of heat-treated steel parts.

Известен способ сульфидирования, представляющий собой термохимический процесс обработки изделий, изготовленных из сплавов на основе железа, для обогащения поверхностных слоев серой. Эффект сульфидирования сводится к созданию на поверхности детали пленки сульфидов. Сульфиды повышают поверхностную активность металлов и сплавов, а также обеспечивают смачивание поверхностно активными веществами и улучшают сопротивление схватыванию. Сульфидная пленка, имеющая меньшую прочность, чем основной металл, легко разрушается при трении и отделяется от основания без пластического его деформирования, предотвращая схватывание поверхностей трения. Пленка сульфида железа (FeS) повышает износостойкость трущихся поверхностей и улучшает их прирабатываемость. Ферросульфидное покрытие обладает довольно высокой пористостью и впитывает большое количество смазки, сообщая материалу свойство самосмазывания [Словарь-справочник по трению, износу и смазке деталей машин /В.Д. Зозуля, Е.Л. Шведков, Д.Я. Ровинский, Э.Д. Браун; Отв. Ред. И.М. Федорченко. АН УССР. Ин-т проблем материаловедения. - 2-е изд., перераб. и доп. -Киев: Наук, думка, 1990. - с. 203.].There is a method of sulfidation, which is a thermochemical process for processing products made of iron-based alloys to enrich the surface layers with sulfur. The effect of sulfidation is reduced to the formation of a sulfide film on the surface of the part. Sulfides increase the surface activity of metals and alloys, and also provide wetting with surface-active substances and improve the setting resistance. A sulphide film having a lower strength than the base metal is easily destroyed by friction and is separated from the base without plastic deformation, preventing the setting of friction surfaces. The film of iron sulfide (FeS) increases the wear resistance of rubbing surfaces and improves their working life. The ferrosulfide coating has a fairly high porosity and absorbs a large amount of lubricant, giving the material the property of self-lubrication [Glossary-reference book on friction, wear and lubrication of machine parts / V.D. Zozulya, E.L. Shvedkov, D.Ya. Rovinsky, E.D. Brown Repl. Ed. THEM. Fedorchenko. USSR Academy of Sciences. Institute of Materials Science. - 2nd ed., Revised. and add. -Kiev: Science, Dumka, 1990. - p. 203.].

Известен способ алитирования [М.А. Елизаветин, Э.А. Сатель. Технологические способы повышения долговечности машин. М.: машиностроение, 1969. - 400 с], включающий нанесения алюминиевого слоя на стальную поверхность (обычно напылением), обмазку и отжиг.При этом особое внимание обращают на шероховатость алитируемой поверхности, причем окисные пленки, масло и пыль недопустимы. Распыл частиц алюминия должен быть крупным, что ускоряет диффузию алюминия в поверхностный слой металла при отжиге. Обмазку наносят на поверхность сплошным слоем в два-три приема и строго соблюдают режим термодиффузионной обработки, сохраняющей слой обмазки. После нанесения алюминиевого покрытия и обмазки проводят термодиффузионное насыщение поверхностного слоя: деталь подвергают отжигу. Начальная температура 600-650°С, затем ведется быстрый нагрев до 900-950°С с выдержкой 2,5-3,5 час, после чего деталь медленно охлаждают вместе с печью до температуры 500-550°С, а затем - на воздухе. Толщина наносимого покрытия расплавленным алюминием зависит от температуры эксплуатации детали: для температуры 700-800°С толщина покрытия составляет 0,2-0,3 мм, а для температуры 900-1000°С - 0,5-0,7 мм. После металлизации алюминием деталь покрывают 10-20% раствором хлористого алюминия, затем обмазывают жидким стеклом, посыпают кварцевым песком и просушивают при температуре 100°С. Просушенную деталь вновь обмазывают жидким стеклом и снова сушат.При температуре 600-700°С деталь загружают в печь и нагревают до температуры 1200-1250°С с выдержкой 14-40 мин, после чего медленно охлаждают сначала в печи до температуры 800°С, а затем на воздухе.A known method of alitization [M.A. Elizavetin, E.A. Satel. Technological methods to increase the durability of machines. M .: mechanical engineering, 1969. - 400 s], including the deposition of an aluminum layer on a steel surface (usually by spraying), coating and annealing. Particular attention is paid to the roughness of the aluminized surface, and oxide films, oil and dust are unacceptable. The spray of aluminum particles should be large, which accelerates the diffusion of aluminum into the surface layer of the metal during annealing. The coating is applied to the surface in a continuous layer in two to three steps and strictly observe the regime of thermal diffusion treatment, which preserves the coating layer. After applying the aluminum coating and coating, thermal diffusion saturation of the surface layer is carried out: the component is annealed. The initial temperature is 600-650 ° C, then fast heating is carried out to 900-950 ° C with a holding time of 2.5-3.5 hours, after which the part is slowly cooled together with the furnace to a temperature of 500-550 ° C, and then in the air . The thickness of the coating with molten aluminum depends on the operating temperature of the part: for a temperature of 700-800 ° C, the coating thickness is 0.2-0.3 mm, and for a temperature of 900-1000 ° C it is 0.5-0.7 mm. After metallization with aluminum, the part is covered with a 10-20% solution of aluminum chloride, then coated with liquid glass, sprinkled with quartz sand and dried at a temperature of 100 ° C. The dried part is again coated with liquid glass and dried again. At a temperature of 600-700 ° C, the part is loaded into the furnace and heated to a temperature of 1200-1250 ° C with a holding time of 14-40 minutes, after which it is slowly cooled first in the furnace to a temperature of 800 ° C. and then in the air.

Алитированная малоуглеродистая сталь более жаростойкая, чем специальная жаростойкая сталь 4Х14Н14 В2М. Алитирование поверхности формы из Ст.З при отливке инструмента из быстрорежущей стали Р18 при температуре заливки 1480-1500°С показало, что такие формы выдерживают более ста отливок без видимых повреждений поверхностного алитированного слоя.Alitized low-carbon steel is more heat-resistant than special heat-resistant steel 4X14H14 B2M. Alification of the surface of a mold from St.Z. when casting a tool from P18 high-speed steel at a pouring temperature of 1480-1500 ° C showed that such molds withstand more than a hundred castings without visible damage to the surface aluminized layer.

Наряду с положительными результатами вышеописанная технология имеет ряд недостатков:Along with positive results, the technology described above has several disadvantages:

- высокая себестоимость и трудоемкость процесса;- high cost and complexity of the process;

- необходимость контроля на всех этапах технологии;- the need for control at all stages of the technology;

- нагревание всей детали, и соответственно, структурные изменения металла;- heating of the entire part, and, accordingly, structural changes in the metal;

- поводки и коробления;- leashes and warping;

- длительность процесса - более 8 часов;- the duration of the process is more than 8 hours;

- большой расход электроэнергии;- high power consumption;

- отрицательное воздействие на экологию и др.- negative impact on the environment, etc.

В [Химухин С.Н., Астапов И.А., Теслина М.А. [и др.] Формирование жаростойких покрытий методом электроискрового легирования с использованием интерметаллидных сплавов Ni-Al // Технические науки - от теории к практике: сб. ст. по матер. XV междунар. науч. - практ. конф. - Новосибирск: СибАК, 2012] исследовано влияние состава синтезированных Ni-Al сплавов на формирование покрытий, полученных методом электроискрового легирования, на нержавеющей стали 30X13. Изучен фазовый состав покрытий, приведены результаты металлографии и испытаний на жаростойкость. Показано, что наиболее эффективным для создания жаростойких покрытий является синтезированный сплав состава Ni-66,9% Аl-32,9%.In [Khimukhin S.N., Astapov I.A., Teslina M.A. [and others] The formation of heat-resistant coatings by the method of electrospark alloying using Ni-Al intermetallic alloys // Engineering - from theory to practice: collection of works. Art. by mater. XV int. scientific - prakt. conf. - Novosibirsk: SibAK, 2012], the effect of the composition of synthesized Ni-Al alloys on the formation of coatings obtained by the method of electrospark alloying on stainless steel 30X13 was studied. The phase composition of the coatings was studied; the results of metallography and heat resistance tests are presented. It is shown that the most effective for creating heat-resistant coatings is the synthesized alloy of the composition Ni-66.9% Al-32.9%.

К недостаткам такой технологии относится необходимость в синтезе сплавов состава Ni-66,9% Al-32,9%. Сплавы, отличающиеся другим составом, не приводят к положительным результатам. Кроме того, процесс ЭИЛ следует проводить в защитной среде аргона, что требует дополнительных затрат на изготовление специальной оснастки.The disadvantages of this technology include the need for the synthesis of alloys of the composition Ni-66.9% Al-32.9%. Alloys with a different composition do not lead to positive results. In addition, the ESA process should be carried out in a protective atmosphere of argon, which requires additional costs for the manufacture of special equipment.

В соответствии с работой [С.А. Пячин, А. А. Бурков, В. С. Комарова. Формирование и исследование электроискровых покрытий на основе алюминидов титана. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2013, №6, с. 16-24], электроискровым осаждением титана на алюминий и алюминия на титан созданы покрытия, содержащие интерметаллиды Ti-Al. Применяя методы электронной микроскопии, рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализов, изучены структура и состав покрытий. Установлено, что независимо от длительности и частоты разрядных импульсов формируемый в аргоне поверхностный слой, в основном, содержит интерметаллид α -TiAl3. Фазы γ-TiAl и α2 - Ti3Al могут быть получены при осаждении алюминия на титан с последующим нанесением второго слоя титана. При формировании электроискровых покрытий в воздухе дополнительно образуются оксид алюминия и нитрид титана. Данная технология также выполняется в защитной среде, например, аргона и применяется только для деталей из титана.In accordance with the work [S.A. Pyachin, A.A. Burkov, V.S. Komarova. Formation and research of electrospark coatings based on titanium aluminides. // Surface. X-ray, synchrotron and neutron studies, 2013, No. 6, p. 16-24], electrospark deposition of titanium on aluminum and aluminum on titanium created coatings containing Ti-Al intermetallic compounds. Applying the methods of electron microscopy, X-ray diffraction and X-ray spectral analysis, the structure and composition of the coatings were studied. It was established that, regardless of the duration and frequency of the discharge pulses, the surface layer formed in argon mainly contains the α-TiAl 3 intermetallic compound. The phases γ-TiAl and α 2 - Ti 3 Al can be obtained by deposition of aluminum on titanium, followed by deposition of a second layer of titanium. When electric spark coatings are formed in air, aluminum oxide and titanium nitride are additionally formed. This technology is also performed in a protective environment, for example, argon and is used only for parts made of titanium.

Опыт формирования алюминиевых покрытий на стальных подложках включает использование технологии ЭЭЛ (то же, что и ЭИЛ), основанной на переносе металлов с анода на катод при многократно повторяющемся воздействии электрических разрядов. В сравнении с другими, указанная технология обладает некоторыми преимуществами. К ним относятся: простота осуществления технологической операции осаждения металлов в газовой среде при атмосферном давлении, формирование однородного по составу поверхностного слоя за счет перемешивания в расплавленном состоянии материалов, применяемых в качестве электродов, и высокая адгезия покрытия к подложке.The experience of forming aluminum coatings on steel substrates involves the use of EEL technology (the same as EIL), based on the transfer of metals from the anode to the cathode under repeated exposure to electric discharges. Compared to others, this technology has several advantages. These include: the simplicity of the technological operation of the deposition of metals in a gaseous medium at atmospheric pressure, the formation of a uniform surface layer by mixing in the molten state materials used as electrodes, and high adhesion of the coating to the substrate.

Известен способ сульфоцементации электроэрозионным легированием графитовым электродом стальной поверхности изделия, при котором непосредственно перед легированием графитовым электродом на стальную поверхность наносят консистентное вещество, содержащее серу [UA 119318 U, В23Н 1/00, В23Н 9/00, С23С 8/60, 2017].There is a method of sulfocementation by electroerosive alloying with a graphite electrode of a steel surface of a product, in which immediately before alloying with a graphite electrode a grease containing sulfur is applied to the steel surface [UA 119318 U, В23Н 1/00, В23Н 9/00, С23С 8/60, 2017].

Основными недостатком данного способа сульфоцементации является: невозможность обеспечения защиты детали от окисления при высоких температурах (700 - 900°С и выше), равно как и от атмосферной коррозии и морской воды.The main disadvantage of this method of sulfo-cementation is: the inability to protect the part from oxidation at high temperatures (700 - 900 ° C and above), as well as from atmospheric corrosion and sea water.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ алитирования стальных деталей электроэрозионным легированием (ЭЭЛ) алюминиевым электродом при энергии разряда Wp=0,52 - 6,8 Дж и производительности 1,0 - 3,0 см2/мин. Способ обеспечивает, формирование так называемого белого (алитированного) слоя толщиной, соответственно, 70 - 130 мкм, микротвердостью 5000 - 7500 МПа, шероховатостью (Ra) 6-9 мкм и сплошностью 95 - 100%. [Патент

Figure 00000001
на корисну модель UA 119316 U МПК (2017.01) С23С 10/48 (2006.01) В23Н 9/00. Cпociб обробки поверхонь сталевих деталей/ Тарельник В.Б. Марцинковський B.C. Бшоус А.В. Гапонова О.П. Коноплянченко
Figure 00000002
В. Антошевський Б. Кундера Ч. Жуков О.М. - №u201701845; заявл. 27.02.2017; опубл. 25.09.2017. - Бюл. №18/2017] (Прототип). Следует отметить, что при данном способе обработки максимальная толщина алитированного слоя получена при наибольшей энергии разряда Wp=6,8 Дж и равна 70 и 130 мкм, соответственно, на подложках из стали 20 и 40, что не всегда достаточно для защиты от разрушения поверхностей стальных деталей, подвергаемых воздействию высоких температур. Кроме того, при сухом (без смазки) контакте алитированной таким способом поверхности детали возможно схватывание, заедание, микросваривание и вырыв отдельных участков поверхности [UA 119316 U, С23С 10/48, В23Н 9/00, 2017].Closest to the claimed method is a method of aluminizing steel parts by electroerosive alloying (EEL) with an aluminum electrode at a discharge energy of W p = 0.52 - 6.8 J and a productivity of 1.0 - 3.0 cm 2 / min. The method provides the formation of a so-called white (alitized) layer with a thickness of 70-130 μm, respectively, with a microhardness of 5,000 - 7,500 MPa, a roughness (Ra) of 6-9 μm and a continuity of 95-100%. [Patent
Figure 00000001
for cinnamon, model UA 119316 U IPC (2017.01) С23С 10/48 (2006.01) В23Н 9/00. The method of processing over steel parts / Tarelnik VB Marcinkowski BC Bshous A.V. Gaponova O.P. Konoplyanchenko
Figure 00000002
V. Antoshevsky B. Kundera Ch. Zhukov O.M. - No. u201701845; declared 02/27/2017; publ. 09/25/2017. - Bull. No. 18/2017] (Prototype). It should be noted that with this processing method, the maximum thickness of the aluminized layer was obtained at the highest discharge energy W p = 6.8 J and is equal to 70 and 130 μm, respectively, on substrates made of steel 20 and 40, which is not always sufficient to protect against surface damage steel parts exposed to high temperatures. In addition, with dry (without lubrication) contact of the surface of the part aluminized in this way, setting, seizing, micro-welding and tearing of individual parts of the surface are possible [UA 119316 U, С23С 10/48, В23Н 9/00, 2017].

В основу изобретения поставлена задача создания способа алитирования стальных деталей, который повысил бы их твердость, износостойкость, предотвратил бы схватывание при трении и улучшил бы сопротивление атмосферной коррозии.The basis of the invention is the task of creating a method of aluminizing steel parts, which would increase their hardness, wear resistance, prevent setting during friction and improve the resistance to atmospheric corrosion.

Поставленную задачу решают тем, что в способе алитирования стальной детали, включающий электроэрозионное легирование поверхности стальной детали алюминиевым электродом при энергии разряда Wp=0,52-6,8 Дж и производительности 1,0-3,0 см2/мин, согласно изобретению, перед электроэрозионным легированием на поверхность детали, подлежащую алитированию, наносят серную мазь, содержащую 33,3% серы и добавленную алюминиевую пудру, после чего, не дожидаясь высыхания нанесенной мази, проводят процесс алитирования.The problem is solved by the fact that in the method of aluminizing a steel part, including electroerosive alloying of the surface of a steel part with an aluminum electrode at a discharge energy of Wp = 0.52-6.8 J and a productivity of 1.0-3.0 cm2 / min, according to the invention, before by electroerosive alloying, a sulfur ointment containing 33.3% sulfur and added aluminum powder is applied to the surface of the part to be aliased, after which, without waiting for the applied ointment to dry, an aliating process is carried out.

В способе наносят серную мазь с содержанием алюминиевой пудры не более 56%.In the method, sulfuric ointment is applied with an aluminum powder content of not more than 56%.

Заявляемый способ повышает твердость деталей, их износостойкость, предотвращает схватывание при трении и улучшает сопротивление атмосферной коррозии.The inventive method increases the hardness of the parts, their wear resistance, prevents setting during friction and improves the resistance to atmospheric corrosion.

Алитированная сталь приобретает высокую окалиностойкость (до 850-900°С), так как во время нагревания на поверхности алитированных деталей образуется плотная пленка окиси алюминия Аl2О3, защищающая металл от окисления. Твердость алитированного слоя на поверхности составляет до 500 HV, при этом обеспечивается износостойкость, высокий показатель которой не может быть обеспечен способомпрототипа.Aluminized steel acquires high scale resistance (up to 850-900 ° C), since during heating, a dense film of aluminum oxide Al 2 O 3 is formed on the surface of the aluminized parts, which protects the metal from oxidation. The hardness of the aluminized layer on the surface is up to 500 HV, while this provides wear resistance, a high rate of which cannot be achieved by the prototype method.

Наличие в консистентном веществе серы способствует процессу сульфидирования. В способе одновременно осуществляют алитирование и сульфидирование, т.е. процесс сульфоалитирования.The presence of sulfur in the grease promotes the sulfidation process. In the method, alitization and sulfidation are simultaneously carried out, i.e. sulfoalithization process.

Изобретение поясняется примером конкретного выполнения способа со ссылками на иллюстративный материал, где:The invention is illustrated by an example of a specific implementation of the method with reference to illustrative material, where:

на Фиг. 1 представлена микроструктура поверхностного слоя;in FIG. 1 shows the microstructure of the surface layer;

на Фиг. 2 показано распределение микротвердости в поверхностном слое;in FIG. 2 shows the distribution of microhardness in the surface layer;

на Фиг. 3 показана профилограмма поверхностного слоя образца из стали 20.in FIG. 3 shows a profilogram of the surface layer of a sample of steel 20.

Пример конкретного выполнения способа.An example of a specific implementation of the method.

С целью определения влияния энергетических параметров оборудования ЭЭЛ на качественные параметры покрытий изготавливали образцы из стали 20 и 40 размером 15×15×8 мм, на которые наносили консистентное вещество в виде серной мази с содержанием серы 33,3%. Перед нанесением в серную мазь добавляли алюминиевую пудру марки ПАД-0 (ГОСТ 5494-95). Максимальное количество пудры составляло 56%. Дальнейшее увеличение количества пудры приводило к снижению адгезии с поверхностью, подлежащей алитированию. После этого, не дожидаясь высыхания консистентного вещества, производили ЭЭЛ алюминиевым электродом на установке модели «Элитрон - 52А» с применением различных режимов. Причем каждому режиму ЭЭЛ соответствовала своя энергия разряда и производительность - площадь сформированного покрытия в единицу времени (Таблица 1).In order to determine the influence of the energy parameters of the EEL equipment on the quality parameters of the coatings, samples were made of steel 20 and 40 with a size of 15 × 15 × 8 mm, onto which a grease was applied in the form of a sulfur ointment with a sulfur content of 33.3%. Before application, aluminum powder PAD-0 grade (GOST 5494-95) was added to sulfuric ointment. The maximum amount of powder was 56%. A further increase in the amount of powder led to a decrease in adhesion to the surface to be aluminized. After that, without waiting for the drying of the jellied substance, EEL was produced with an aluminum electrode on the installation of the Elitron-52A model using various modes. Moreover, each EEL mode corresponded to its own discharge energy and productivity — the area of the formed coating per unit time (Table 1).

Figure 00000003
Figure 00000003

Следует отметить, что снижение производительности ЭЭЛ влечет за собой снижение качественных параметров поверхностного слоя, то есть, появление прижогов, а главное, разрушение сформированного слоя, что особенно сказывается на более «грубых» режимах при энергии разряда Wp>l Дж. Увеличение производительности приводит к снижению сплошности покрытия. В качестве электрода-инструмента использовали стержни 0 4 и длиной 45 мм из алюминиевой проволоки марки СвА99 (ГОСТ 7871-75).It should be noted that a decrease in the EEL performance leads to a decrease in the quality parameters of the surface layer, that is, the appearance of burns, and most importantly, the destruction of the formed layer, which especially affects more “rough” modes at a discharge energy Wp> l J. An increase in productivity leads to reduce coating continuity. As an electrode tool used rods 0 4 and a length of 45 mm from aluminum wire brand SvA99 (GOST 7871-75).

Металлографический анализ покрытий выполняли с помощью оптического микроскопа МИМ-7, дюраметрические исследования проводили на приборе ПМТ-3.Metallographic analysis of the coatings was carried out using an MIM-7 optical microscope; durametric studies were performed on a PMT-3 device.

Шероховатость поверхности после ЭЭЛ определяли с применением прибора профилографа - профилометра мод. 201 завода «Калибр» путем снятия и обработки профилограмм.The surface roughness after EEL was determined using a profilograph device — mode profilometer. 201 factory "Caliber" by removing and processing profilograms.

Для исследования распределения серы по глубине слоя проводился локальный микрорентгеноспектральный анализ, основанный на регистрации характеристического рентгеновского излучения, возбужденного электронным пучком присутствующих в микрообъеме химических элементов. Для этого использовался оснащенный рентгеноспектральным микроанализатором электронный микроскоп ISIS 300 Oxford Instruments.To study the distribution of sulfur over the depth of the layer, a local X-ray microanalysis was carried out, based on the registration of characteristic x-ray radiation excited by an electron beam of chemical elements present in the microvolume. For this, an ISIS 300 Oxford Instruments electron microscope equipped with an X-ray microanalyzer was used.

По результатам исследования на Фиг.1 показана микроструктура поверхностного слоя, сформированного ЭЭЛ алюминиевым электродом с энергией разряда Wp=6,8 Дж на образце из стали 20, покрытом консистентным веществом, содержащим 33,3% серы и 56% алюминиевой пудры. На Фиг.2 показано распределение микротвердости по мере углубления от поверхности.According to the results of the study, Fig. 1 shows the microstructure of the surface layer formed by the EEL with an aluminum electrode with a discharge energy Wp = 6.8 J on a steel sample 20 coated with a grease containing 33.3% sulfur and 56% aluminum powder. Figure 2 shows the distribution of microhardness as it deepens from the surface.

Характерной особенностью структуры является массивный белый слой, толщина которого на отдельных участках составляет от 160 до 200 мкм (Фиг.1). Микротвердость на поверхности составляет порядка 5000 МПа. По мере углубления микротвердость плавно снижается и на глубине 170 мкм переходит в микротвердость основы (1700 МПа).A characteristic feature of the structure is a massive white layer, the thickness of which in some areas is from 160 to 200 microns (Figure 1). The microhardness on the surface is about 5000 MPa. As it deepens, the microhardness gradually decreases and at a depth of 170 microns passes into the microhardness of the base (1700 MPa).

На Фиг. 3 представлена профилограмма участка сульфоалитированной поверхности образца стали 20 при ЭЭЛ алюминиевым электродом с энергией разряда Wp=6,8 Дж.In FIG. Figure 3 shows a profilogram of a portion of the sulfoalitated surface of a steel sample 20 with EEL using an aluminum electrode with a discharge energy of Wp = 6.8 J.

Таким образом, в результате исследований поверхностного слоя образца стали 20 после сульфоалитирования установлено, что сплошность покрытия составляет 100%, толщина слоя доходит до 200 мкм, а микротвердость - до 5000 МПа.Thus, as a result of studies of the surface layer of the steel 20 sample after sulfoalitization, it was found that the coating continuity is 100%, the layer thickness reaches 200 μm, and the microhardness is up to 5000 MPa.

В Таблице 2 приведены качественные параметры поверхностных слоев стали 20 и стали 40 при сульфоалитировании методом ЭЭЛ с энергией разряда 0,52; 2,60 и 6,80 Дж.Table 2 shows the qualitative parameters of the surface layers of steel 20 and steel 40 upon sulfoalting by EEL with a discharge energy of 0.52; 2.60 and 6.80 J.

Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000004
Figure 00000005

Наличие в консистентном веществе серы способствует процессу сульфидирования.The presence of sulfur in the grease promotes the sulfidation process.

В табл. 3 представлено изменение содержания серы по мере углубления от поверхности при сульфоалитировании стали 20 методом ЭЭЛ с энергией разряда 6,80 Дж.In the table. Figure 3 shows the change in sulfur content as it deepens from the surface during sulfoalting of steel 20 by EEL with a discharge energy of 6.80 J.

Figure 00000006
Figure 00000006

Claims (2)

1. Способ алитирования стальной детали, включающий электроэрозионное легирование поверхности стальной детали алюминиевым электродом при энергии разряда Wp=0,52-6,8 Дж и производительности 1,0-3,0 см2/мин, отличающийся тем, что перед электроэрозионным легированием на поверхность детали, подлежащую алитированию, наносят серную мазь, содержащую 33,3% серы и добавленную алюминиевую пудру, после чего, не дожидаясь высыхания нанесенной мази, проводят процесс алитирования.1. The method of aluminizing a steel part, including electroerosive alloying of the surface of a steel part with an aluminum electrode at a discharge energy of W p = 0.52-6.8 J and a productivity of 1.0-3.0 cm 2 / min, characterized in that before electroerosive alloying Sulfur ointment containing 33.3% sulfur and added aluminum powder is applied to the surface of the part to be aluminized, after which the alimentation process is carried out without waiting for the applied ointment to dry. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что наносят серную мазь с содержанием алюминиевой пудры не более 56%.2. The method according to p. 1, characterized in that the sulfuric ointment is applied with an aluminum powder content of not more than 56%.
RU2018120663A 2018-06-04 2018-06-04 Method of aluminizing steel parts RU2696616C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120663A RU2696616C1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Method of aluminizing steel parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120663A RU2696616C1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Method of aluminizing steel parts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2696616C1 true RU2696616C1 (en) 2019-08-06

Family

ID=67587113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018120663A RU2696616C1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Method of aluminizing steel parts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2696616C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA019463B1 (en) * 2011-06-27 2014-03-31 Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" Method for producing wear-resistant surfaces of steel and cast-iron parts
RU2629139C1 (en) * 2016-03-16 2017-08-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method for forming coating on detail surface
UA119316U (en) * 2017-02-27 2017-09-25 Сумський Національний Аграрний Університет METHOD OF FINISHING SURFACES OF STEEL PARTS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA019463B1 (en) * 2011-06-27 2014-03-31 Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" Method for producing wear-resistant surfaces of steel and cast-iron parts
RU2629139C1 (en) * 2016-03-16 2017-08-24 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method for forming coating on detail surface
UA119316U (en) * 2017-02-27 2017-09-25 Сумський Національний Аграрний Університет METHOD OF FINISHING SURFACES OF STEEL PARTS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Effects of additives on corrosion and wear resistance of micro-arc oxidation coatings on TiAl alloy
JPH0788564B2 (en) Method for forming platinum-silicon-doped diffusion aluminide coating on superalloy substrate
Wang et al. Plasma electrolytic oxidation coatings on additively manufactured aluminum–silicon alloys with superior tribological performance
Suhova et al. Synthesis of nanostructured composite coatings in arc discharge plasma
US5958204A (en) Enhancement of coating uniformity by alumina doping
US20130192996A1 (en) Surface implantation for corrosion protection of aluminum components
US3748172A (en) Magnesium based coating for the sacrificial protection of metals
Fageehi et al. Effect of thermal and surface chemical treatment on the cyclic oxidation behavior of 7039 aluminum alloy used in aerospace armor applications
RU2696616C1 (en) Method of aluminizing steel parts
Yan et al. Effects of Micro-arc Oxidation Process Parameters on Micro-structure and Properties of Al2O3 Coatings Prepared on Sintered 2024 Aluminum Alloy
Pyachin et al. Formation of intermetallic coatings by electrospark deposition of titanium and aluminum on a steel substrate
RU2707776C1 (en) Method of sulphocementation of steel parts
Aravind et al. Improvement in hardness, wear rate and corrosion resistance of silicon bronze using gas tungsten arc
US20170002476A1 (en) Method for manufacturing a part coated with a protective coating
Plyatsuk et al. Ecologically Safe Process for Sulfo-Aluminizing of Steel Parts
Mudali et al. Corrosion behaviour of intermetallic aluminide coatings on nitrogen-containing austenitic stainless steels
UA121343C2 (en) METHOD OF TREATMENT OF SURFACES OF STEEL PARTS
RU2402633C1 (en) Procedure for application of combined heat resistant coating
RU2698001C1 (en) Method of reconditioning worn-out surfaces of parts of machines from stainless steel
Manakova et al. On the application of dispersion-hardened SHS electrode materials based on (Ti, Zr) C carbide using electrospark deposition
Tarelnyk et al. Analysis of electro-spark alloying methods using one-component special technological environments
Samvatsar et al. Feasibility study for the development of Al-Si based coating on Ni-Cu alloy (UNS N04400)
Boudjit et al. Mechanical, Tribological, and Electrochemical Evaluation of NiCrAlMoFe Thermally Sprayed Coatings Subject to Post-treatments
Sun et al. Influence of heat treatment on corrosion resistance of high-velocity oxygen-fuel sprayed WC-17Co coatings on 42CrMo steel
Feng et al. Preparation and Wear Behavior of Enamel Coating on Ti–6Al–4V ELI Titanium Alloy