SU1047993A1

SU1047993A1 - Composition for chemical heat treatment of steel articles

Info

Publication number: SU1047993A1
Application number: SU823385264A
Authority: SU
Inventors: Юрий Наумович Пресман; Лев Михайлович Двоскин; Леонид Григорьевич Соболев; Дмитрий Николаевич Амелишко
Original assignee: Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Им.С.М.Кирова
Priority date: 1982-01-25
Filing date: 1982-01-25
Publication date: 1983-10-15

Abstract

СОСТАВ ДЛЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий окись хрома, окись кремни и окись алюмини , отличающийс тем, что, с целью повышени насыщающей способности состава и микротвердости и износостойкости обрабатываемых изделий, он дополнительно содержит порошок титана, парафин и фтористый литий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Порошок титана 18-24 Окись хрома28-32 Окись кремни 7-10 Парафин1-3 g Фтористый литий 1-3 kn Окись алюмини , ОстальноеCOMPOSITION FOR CHEMICAL-THERMAL TREATMENT OF STEEL PRODUCTS, containing chromium oxide, silicon oxide and aluminum oxide, characterized in that, in order to increase the saturability of the composition and the microhardness and wear resistance of processed products, it additionally contains titanium powder, paraffin and lithium fluoride in the following ratio components, wt.%: Titanium powder 18-24 Chromium oxide28-32 Silica 7-10 Paraffin1-3 g Lithium fluoride 1-3 kn Aluminum oxide, Remaining

Description

4 I4 I

СО WITH

00 . Изобретение относитс к металлур гии, в частности к химико-термической обработке металлов и сплавов в порошковых насыщакадих средах, а именно к диффузионному насыщению металлов и сплавов титаном, хромом и кремнием, и может быть использова но в машиностроительной, химической деревообрабатывающей и других отрасл х промышленности дл повышени эксплуатационной стойкорти деталей машин и технологической оснастки. Известно диффузионное насыщение поверхности стали хромом и кремнием из металлотермических смесей 13 следук цего состава, мае. %: Порошок кремни 1,5-5,5 Порошок хрома . 50-54 Хлористый аммоний1 ,5-2 Окись аммони , . Остальное Применение порошков металлов или их ферросплавов в значительной степени затрудн ет широкое использование данного процесса вследствие дефицитности и высокой стоимости порошков хрома и кремни , а также невозможности получени значительной толщины диффузионных покрытий. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому вл етс состав дл химико-термической обработки метал лов и сплавов1 2 , .содержащий окис хрома, окись кремни , порошок алюми :ни , окись алюмини и вещество - ак тивизатор - хлористый аммоний при следуквдем соотношении ингредиентов, мае.%: Окись кремни 7-10 Окись хиома 45-40 Алюминий12-15 Хлористый аммоний1-3 Окись алюмини 35-32 К недостаткам известного состава относ т низкую насыщаквдую способ ность, невозможность получени на поверхности карбидных составл ющих неудовлет-ворительную износостойкост . Целью изобретени вл етс повышение насыщающей способности состава и микротвердости и износостойкости обрабатываемых изделий. Указанна цель достигаетс тем, что в состав дл химико-термической о,бработки стальных изделий, содержащий окись хрома, окись кремни и окись алюмини ,, дополнительно ввод т порошЬк титана, парафин и фтористый литий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Порошок титана 18-24 Окись хрома28-32 Окись кремни 7-10 Парафин1-3 Фтористый литий 1-3 Окись алюмини Остальное Получение активных атомов хрома, кремни и титана происходит в результате металлотермического восстановлени окиси хрома и кремни титаном , который вводитс в насыщающую смесь сверх стехиометрического соотношени . Дл вытеснени из рабочего пространства вредных газовых примесей в процессе насыщени в качестве веществ-геттеров используетс порошок титана и парафин. Окись хрома и окись кремни вл ютс поставщиками активных атомов насыщакйдих элементов. Титан играет также роль восстановител фтористый литий - активизатор процесса, а окись алюмини - инертной добавки, предотвращагацей спекание смеси. Пример . При 950°С провод т насыи ение из смеси состава, %: 38; Ti 16; SiOa 32; : LiF 1, парафин 3. При насыщении в течение 4 ч на стал х 20,45, 48 получают диффузионные слои толщиной 100, 80, 60 мкм соответственно. На стали 20 образуетс двухфазный слой - на поверхности образуетс тонка карбидна корочка высокой твердости , за которой следует твердый раствор Ni, Сг и Si в оС Fe. На стали 45 и 48 образуютс толстые кар бидные слои, состо щие из карбидов Ti, Сг и Si с микротвердостью Н 2300-2500. За карбидным слоем следует слой, состо щий из упор дочен- ного твердого раствора (Ti, Сг и 3i в oL- Fe) с микротвердостью tif-c. - 420-600. в таблице приведены результаты испытаний.00 The invention relates to metallurgy, in particular to the chemical heat treatment of metals and alloys in powdered saturation media, namely the diffusion saturation of metals and alloys with titanium, chromium and silicon, and can be used in machine building, chemical woodworking and other industries. to increase the operational stability of machine parts and tooling. Known diffusion saturation of the surface of steel with chromium and silicon from metallothermic mixtures 13 following composition, May. %: Silicon powder 1.5-5.5 Chromium powder. 50-54 Ammonium chloride1, 5-2 Ammonium oxide,. Remaining The use of metal powders or their ferroalloys greatly hinders the widespread use of this process due to the scarcity and high cost of chromium and silicon powders, as well as the impossibility of obtaining a considerable thickness of diffusion coatings. The closest to the technical essence and the achieved effect to the proposed is the composition for chemical-thermal treatment of metals and alloys1 2, containing chromium oxide, silicon oxide, aluminum powder, aluminum oxide and the substance - activator - ammonium chloride at a ratio of Ingredients, May.%: Silicon oxide 7-10 Chioma oxide 45-40 Aluminum12-15 Ammonium chloride1-3 Aluminum oxide 35-32 The disadvantages of the known composition include low saturation ability, inability to obtain on the surface of carbide components Dovlet-voritelnuyu durability. The aim of the invention is to increase the saturability of the composition and the microhardness and wear resistance of the processed products. This goal is achieved in that the composition for chemical-thermal treatment of steel products containing chromium oxide, silicon oxide and aluminum oxide, additionally introduces a powder of titanium, paraffin and lithium fluoride in the following ratio, wt.%: Titanium powder 18-24 Chromium oxide28-32 Silica 7-10 Paraffin1-3 Lithium fluoride 1-3 Alumina Else The production of active chromium, silicon and titanium atoms occurs as a result of the metalthermal reduction of chromium oxide and silicon with titanium, which is injected into Entire excess of stoichiometric ratios. To displace harmful gas impurities from the working space during saturation, titanium powder and paraffin are used as getter substances. Chromium oxide and silicon oxide are the suppliers of active atoms of saturated elements. Titanium also plays the role of a reducing agent, lithium fluoride activates the process, and alumina plays an inert additive, preventing the sintering of the mixture. An example. At 950 ° С, saturation of the mixture of the composition,%: 38; Ti 16; SiOa 32; : LiF 1, paraffin 3. At saturation for 4 h on steel x 20.45, 48 diffusion layers are obtained with a thickness of 100, 80, 60 μm, respectively. A two-phase layer is formed on steel 20 — a thin carbide crust of high hardness is formed on the surface, followed by a solid solution of Ni, Cr, and Si in oC Fe. On steel 45 and 48, thick carbide layers are formed consisting of carbides of Ti, Cr, and Si with a microhardness of H 2300-2500. The carbide layer is followed by a layer consisting of an ordered solid solution (Ti, Cr and 3i in oL-Fe) with a microhardness of tif-c. - 420-600. The table shows the test results.

ЧVOCVO

го «go "

(N(N

0000

ю гyou r

(Л(L

пP

NN

/т/ t

inin

оabout

о 1Лabout 1L

о «00about “00

ьs

«г го“Go go

о о оLtd

00 г-100 g-1

VfVf

оabout

о оoh oh

(Ч(H

шsh

о сabout with

чсоchso

гоgo

ооoo

мm

гоgo

го rtgo rt

оabout

00 |Л.00 | L.

NN

ЧH

%%

ч1Л P1L

шsh

чооchoo

о о оLtd

о о о ооoh oh oo

о о оLtd

о оoh oh

о о tnabout o tn

оinoin

огчogch

оabout

гоgo

1Л1L

ч-гмh-um

VOVO

Ч т-1H t-1

смcm

fMгfMg

гНrH

о оoh oh

1Л 001L 00

1Л1L

оabout

соwith

гg

шsh

1Л1L

о «sabout "s

заbehind

оabout

шsh

1Л1L

0000

Г4G4

чЧhhh

ччЧhhh

н иn and

(н(n

оabout

гмum

чпstate of emergency

гоgo

ЧГCg

гмum

оо смoo see

о го 510479 Как видно из таблицы при равных температурных и временных услови х насыщени скорость роста диффузионного сло в предлагаемом составе Выше в 1,3-1,5 раза, микротвердость в 1,6-1,7 раза и износостойкость в 1,7-1,8 раза по сравнению с известным. Использование в предлагаемом cofcтаве активных компонентов сверх приведенного состава резко ухудшает качество поверхности и уве Личивает 10 хрупкость поверхностного сло . Использование активных компонентрв ниже приведенного предела резко снижает толщину диффузионного сло . 3 6 Таким образом, насыщение мелаллов и сплавов в предлагаемом составе способствует получению, высокой износоустойчивости и микротвердости при значительно большей толщине диффузионного сло . Приведенный анализ показывает, что предложенный состав позвол ет полуЧ1ить принципиально другой тип диффузионного покрыти , его использование обеспечивает значительные преимущества как с технологической, так и с экономической точки зрени по сравнению с прототипом.About 510479 As can be seen from the table with equal temperature and time conditions of saturation, the growth rate of the diffusion layer in the proposed composition is 1.3-1.5 times higher, microhardness 1.6-1.7 times and wear resistance 1.7- 1.8 times compared with the known. The use of active components in the proposed structure over and above the composition drastically degrades the surface quality and increases the brittleness of the surface layer. The use of active components below the given limit dramatically reduces the thickness of the diffusion layer. 3 6 Thus, the saturation of the metal and alloys in the proposed composition contributes to obtaining high wear resistance and microhardness with a significantly greater thickness of the diffusion layer. The above analysis shows that the proposed composition allows to obtain a fundamentally different type of diffusion coating, its use provides significant advantages both from a technological and an economic point of view compared to the prototype.

Claims

COMPOSITION FOR CHEMICAL AND THERMAL TREATMENT OF STEEL PRODUCTS, containing chromium oxide, silicon oxide and alumina, distinguished by the fact that, in order to increase the saturation ability of the composition and microhardness and wear resistance of the processed products, it additionally contains titanium powder , paraffin and lithium fluoride in the following ratio, wt.%:

Titanium powder Chromium oxide Silicon oxide Paraffin Lithium fluoride Aluminum oxide components,

18-24.

28-32

7-10

1-3

Rest